高中物理 133光的干涉课件 新人教版选修34

服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 课课前前自自主主导导学学当当堂堂双双基基达达标标课课堂堂互互动动探探究究课课后后知知能能检检测测 教教学学教教法法分分析析教教学学方方案案设设计计3 光的干涉光的干涉课标要求课标要求1知道光的干涉现象，知道光是一种波知道光的干涉现象，知道光是一种波2理解杨氏干涉实验中亮暗条纹产生的原因理解杨氏干涉实验中亮暗条纹产生的原因3了解相干光源，掌握产生干涉的条件了解相干光源，掌握产生干涉的条件课标解读课标解读1知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波中说明光是一种波服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 2理解杨氏干涉实验亮暗条纹产生的原因3了解相干光源，掌握产生干涉的条件教学地位本节是利用光干涉的理论知识进行实验与应用，在实际生活中有重要意义，在高考中的地位也举足轻重服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 新课导入建议光到底是什么？有些物理学家提出光是一种波，如果光真是一种波，它应该具有波的特征，就一定能观察到光的干涉现象，1801年，英国物理学家托马斯杨成功地观察到光的干涉现象，这节课我们共同探究光的干涉的相关知识服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 教学流程设计服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 课标解读课标解读重点难点重点难点1.观察光的干涉现象，能说出光观察光的干涉现象，能说出光的干涉条纹的特点的干涉条纹的特点. 2.能说出干涉现象产生的原因以能说出干涉现象产生的原因以及出现明条纹或暗条纹应满足的及出现明条纹或暗条纹应满足的条件条件. 3.明确相干光源的概念，熟记产明确相干光源的概念，熟记产生稳定干涉现象的条件生稳定干涉现象的条件1.双缝干涉中形成明暗双缝干涉中形成明暗条纹的条件及判断方条纹的条件及判断方法法(重点重点) 2.明暗条纹成因的理解明暗条纹成因的理解(难点难点)服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 1.基本知识(1)杨氏干涉实验物理史实1801年，英国物理学家成功地观察到了光的干涉现象，开始让人们认识到光的波动性托马斯托马斯杨杨服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 双缝干涉实验 a实验过程：让一束平行的光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生 b实验现象：在屏上得到的条纹 c实验结论：光是一种 单色单色相同相同干涉干涉明暗相间明暗相间波波服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 d现象解释：S1和S2相当于两个频率、相位和振动方向相同的波源，当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的倍时(即恰好等于波长的倍时)，两列光波在这点相互加强，出现；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的倍时，两列光波在这点相互，出现暗条纹偶数偶数整数整数明条纹明条纹奇数奇数削弱削弱服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 (2)光产生干涉的条件 干涉条件 两列光的频率相同、振动方向相同、相位差恒定 相干光源：发出的光能够产生干涉的两个光源服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 2思考判断(1)直接用强光照射双缝，发生干涉()(2)若用白光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹()(3)若用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹()(4)当两先源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时出现亮条纹()服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 3探究交流为什么一般情况下很难观察到光的干涉现象？【提示】由于不同光源发出的光的频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相位差，在一般情况下，很难找到那么小的缝和那些特殊的装置服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 【问题导思】1如何获取一个线光源？2如何获取两个频率相同的线光源？3光的干涉现象中的加强点与干涉图样的什么相对应？服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 1双缝干涉的装置示意图实验装置如图1331所示，有光源、单缝、双缝和光屏服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 2单缝屏的作用获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，如果用激光直接照射双缝，可省去单缝屏杨氏那时没有激光，因此他用强光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光3双缝屏的作用平行光照射到单缝S上，又照射到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 4屏上某处出现亮、暗条纹的条件观察相同的两列波在同一点引起的振动的叠加，如亮条纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致，即振动方向总是相同；暗条纹处振动步调总相反具体产生亮、暗条纹的条件为：(1)亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍即：服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 k0时，PS1PS2，此时P点位于屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹k为亮条纹的级次服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 (2014芜湖检测)如图1332所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，P点上方的P1点处于第一级亮纹中心(即P1到S1、S2的光程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则()服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 AP和P1仍为亮条纹BP为亮条纹，P1为暗条纹CP为暗条纹，P1为亮条纹DP、P1均为暗条纹【审题指导】在两相干波相遇的区域中，判断各点的明暗情况是通过该点到两缝的路程差的大小与波长的关系判断服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 【解析】从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光，由题意知屏中央P点到S1、S2距离相等，即由S1、S2分别射出的光到P点的路程差为零，因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是中央亮条纹的中心而P1点到S1、S2的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1P1S2|600 nm橙，则两列光波到达P1点振动情况完全一致，振动得到加强，因此，出现亮条纹 服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 【答案】B服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 对于双缝干涉原理的理解是很重要的，关键是杨氏的“一分为二”的实验设计思想光源S在平面镜中所成的像与S本身构成了相干光源要获得稳定的干涉，就是要找到相干光源，所以也可以利用两块成很小角度的平面镜的反射光进行干涉实验服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 1从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为()A手电筒射出的光不是单色光B干涉图样太细小看不清楚C周围环境的光太强D这两束光为非相干光源【解析】本题虽然强调两只相同的手电筒，但它们发出的光仍然频率不同不满足干涉产生的条件，看不到干涉图样，所以选项D正确，A、B、C都是错误的【答案】D服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 【问题导思】1不同色光用同一个双缝干涉实验，干涉条纹有何不同？2用白光做干涉实验，干涉图样如何？服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 1单色光的干涉图样若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等中央为亮条纹，两相邻亮条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 2白光的干涉图样若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的这是因为：(1)从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹(2)两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的亮条纹间距宽度最大，紫光的亮条纹间距宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 在双缝干涉实验中，如果() A用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹 D用紫光作为光源，比用红光作为光源产生的条纹间距更大服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 【解析】白光为复合光，各色光波长不同，干涉图样为彩色条纹，A错；红光为单色光，B正确；干涉条件是频率相同，故C错误；紫光作为光源比用红光作为光源产生的条纹间距小，D错【答案】B服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 2(2014通化检测)如图1334所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷在此时刻，介质中A点为波峰相叠加点，B点为波谷相叠加点，A、B连线上的C点为某中间状态相叠加点如果把屏分别放在A、B、C三个位置，那么()服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 AA、B、C三个位置都出现亮条纹 BB位置处出现暗条纹 CC位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定 D以上结论都不对服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 【解析】在干涉现象中，所谓“振动加强的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相同，该点的振幅是两列波的振幅之和，而不要理解为该点始终处于波峰或波谷，在某些时刻它也可以位于平衡位置(如题图中C点)所谓“振动减弱的点”是指两列波在该点引起的振动方向总是相反的，该点的振幅是两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，则该点始终在平衡位置，对光波而言，该点是完全暗的【答案】A服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 双缝干涉实验装置如图1335所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点的干涉条纹的情况及其上方第一条亮条纹的位置是：服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 O点是红光的亮条纹；红光的第一条亮条纹在P点的上方；O点不是蓝光的亮条纹；蓝光的第一条亮条纹在P点的上方其中正确的是()服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 A只有正确 B只有正确C只有正确 D只有正确【规范解答】O点到两缝的距离相等，故不论换用红光还是蓝光，O点均为亮条纹，所以正确，错误；因为S2PS1P绿，又因为绿红，所以S2PS1P红所以红光第一条亮纹到中心亮纹O点的距离比绿光的第一条亮纹到中心亮纹O点的距离大，所以红光的第一条亮纹在P点上方，服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 正确；同理，蓝光的波长比绿光的小，蓝光的第一条亮条纹在P点的下方，错误综上所述，只有A正确故正确答案为A.【答案】A服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 1(2013南京高二检测)下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是()A单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 【解析】在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项A错误，B正确在两个相干光源完全相同的情况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗纹，选项C错误两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便，故选项D错误【答案】B服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 2(多选)关于光的干涉，下列说法正确的是() A只有频率相同的两列光波才能产生干涉 B频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定 C两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹 D两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 【解析】两列波产生干涉时，频率必须相同，否则不可能产生干涉现象，而不是干涉不稳定，故A正确，B错两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹；若该路程差是光半波长的奇数倍时出现暗条纹(注意是半波长而不是波长)，故C正确，D错【答案】AC服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 3(2013临沂质检)一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是()A各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同B各色光的速度不同，造成条纹的间距不同C各色光的强度不同，造成条纹的间距不同D各色光通过双缝到达一确定点的距离不同服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 【解析】各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹A正确【答案】A服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 4(多选)(2014德州高二检测)用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一缝改用蓝光，下列说法正确的是()A在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹B只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，此时不产生干涉现象C频率不同的两列光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹D尽管亮暗条纹都是光波相互叠加的结果，但此时红光与蓝光只叠加不产生干涉现象服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 【解析】频率相同，相位差恒定是产生干涉现象的条件，红光和蓝光频率不同，不能产生干涉现象，不会产生干涉条纹，A、C错误，B、D正确【答案】BD服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4 5如图1336所示，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上P点出现第2条暗条纹，已知光速为c，则P点到双缝的距离之差(r2r1)应为多大？服/务/教/师 免/费/馈/赠返回菜单返回菜单 新课标新课标物理物理 选修选修3-4