高考物理课件：第20章第一节《光的干涉》（人教版选修3-4）

欢迎进入物理课堂 第一节光的干涉 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第一节 课前自主学案 目标概览 目标概览 学习目标 1 知道光的干涉现象 并知道光的干涉现象说明光是一种波 2 知道光的双缝干涉现象是如何产生的 何处出现亮条纹 何处出现暗条纹 3 知道其他条件相同时 不同色光产生的双缝干涉条纹间距不同 光的波长越长 干涉条纹间距越大 知道不同色光的频率不同 重点难点 1 两束光产生干涉的条件和原理及出现亮条纹 暗条纹的判断方法 2 决定干涉条纹宽度的因素 课前自主学案 一 光的干涉1 光的干涉 在两列光波的叠加区域 某些区域相互加强 出现 条纹 某些区域相互减弱 出现 条纹 且加强和减弱的区域相间 即出现亮纹和暗纹相间的现象 2 干涉条件 两列光波 相同 振动情况相同且相位差恒定 能发生干涉的两列波称为相干波 两个光源称为 光源 相干光源可用同一束光分成两列而获得 亮 暗 频率 相干 二 双缝干涉1 双缝干涉实验中相干光源的获得方法 一般光源的光通过单缝后 可认为是由单缝发出的频率一定的光 该光通过对称的双缝后 得到相干光源 2 双缝干涉图样特点 单色光干涉图样的中央为 往两边是 且间距相等的条纹 白光干涉图样的中央为 中央白光边缘呈红色 在两侧依次出现彩色条纹 最靠近中央 最远 亮条纹 暗 白光 紫光 红光 波长 反比 三 薄膜干涉1 薄膜干涉中相干光的来源一列光在膜的 和 分别反射 如同由前 后表面发射出来的两列完全相同的光 满足相干条件 前表面 后表面 2 薄膜干涉图样特点由于膜的厚度不同 若两列波反射回来的光程差是波长的 叠加后振动加强 形成亮条纹 若光程差是半波长的 叠加后振动减弱 形成 所以 当膜是楔形时 形成明暗相间的条纹 如果入射光是白光 其中各单色光的波长不同 各自在不同地点出现亮纹 而形成 3 薄膜干涉的应用 检查工件表面是否平整 整数倍 奇数倍 暗条纹 彩色条纹 核心要点突破 图19 5 2 2 图象特点 中央为亮条纹 两边为等间距对称分布的亮暗相间条纹 红光 最大 亮 暗条纹最宽 紫光亮 暗条纹最窄 白光干涉图样中央亮条纹外侧为红色 2 相干光源的两列光波到达某点的路程差等于波长的整倍数时 该处光相互加强 出现亮条纹 当到达某点的路程差为半波长奇数倍时 该处光互相减弱 出现暗条纹 故双缝干涉中央条纹为亮条纹 图20 1 2 特别提醒 1 观察的是从膜前 后两表面反射回来的光 不是透过膜的光 眼睛与光源在膜的同一侧 2 用单色光和白光分别照射同一膜 观察到的现象是不同的 用白光照射膜时 某一位置红光得到加强 其他颜色的光就被削弱 故在此位置看到的是红色 而另一位置则会看到黄色等其他颜色 而在单色光照射下 则会出现亮暗相间的条纹 3 薄膜既可以是固体 液体 也可以是气体 如图20 1 3所示 用单色光从上面照射 空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉 如果被检平面是平的 那么空气层厚度相同的各点分布在一条直线上 产生的干涉条纹是等距的平行线 如图20 1 4甲所示 如果被测表面有的地方不平 那么空气层的厚度相同的各点不再位于一条直线上 该处产生的干涉条纹就会发生弯曲 如图乙所示 可判断被检查平面的瑕疵处是凹的 图20 1 3图20 1 4 图20 1 5 课堂互动讲练 如图20 1 6所示 在双缝干涉实验中 S1和S2是双狭缝 P是光屏上的一点 已知P点与S1和S2的距离之差为2 1 10 6m 今分别利用A B两种单色光在空气中做双缝干涉实验 图20 1 6 1 已知A光在折射率为n 1 5的介质中波长为4 10 7m 问P点是亮条纹还是暗条纹 2 已知B光在某种介质中波长为3 15 10 7m 当B光从这种介质射向空气时 临界角为37 问P点是亮条纹还是暗条纹 答案 1 暗条纹 2 亮条纹 点评 这类综合题的求解方法除了用到判断亮条纹和暗条纹的条件 还要用到几何光学中的诸多知识 分析时要注意前后联系 变式训练1在双缝干涉实验中 双缝到光屏上P点的距离之差 s 0 6 m 若分别用频率为f1 5 0 1014Hz和f2 7 5 1014Hz的单色光垂直照射双缝 则P点出现亮 暗条纹的情况是 A 用频率为f1的单色光照射时 出现亮条纹B 用频率为f2的单色光照射时 出现亮条纹C 用频率为f1的单色光照射时 出现暗条纹D 用频率为f2的单色光照射时 出现暗条纹 如图20 1 7所示 一束白光从左侧射入肥皂薄膜 下列说法正确的是 A 人从右侧向左看 可看到彩色条纹B 人从左侧向右看 可看到彩色条纹C 彩色条纹水平排列D 彩色条纹竖直排列 图20 1 7 解析 一束白光照到薄膜上 经薄膜两个界面上反射回来的光再相遇时产生干涉现象 这样人从左侧向右看时 可以看到彩色条纹 选项B正确 由于薄膜从上向下逐渐加厚 在同一水平线上的厚度相同 故彩色条纹是水平排列的 选项C正确 答案 BC 点评 这是物理原理在实际生活中的表现 平时应多观察 注意实际生活中所隐含的各种物理原理 变式训练2如图20 1 8是一竖直的肥皂液薄膜的横截面 关于竖直的肥皂液薄膜产生的光的干涉现象 下列叙述中正确的是 图20 1 8 A 干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加B 干涉条纹的暗纹 是由于上述两列反射波的波前与波后叠加造成C 用绿光照射薄膜产生的干涉条纹间距 比黄光照射薄膜产生的干涉条纹间距小D 薄膜上的干涉条纹基本是竖直的 解析 选AC 薄膜干涉是由于照射到膜上的光会从膜的前表面和后表面分别反射回来 形成两列波 这两列波是由同一入射光波产生的 因此频率相同 相位差恒定 产生干涉 当波峰与波谷互相叠加时 形成暗条纹 当波谷与波谷 或波峰与波峰 互相叠加时 形成亮条纹 在竖直的肥皂液薄膜上 亮暗相间的干涉条纹 基本上呈水平状 且波长越长 相邻条纹的间距越大 登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射 尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射 否则将会严重地损伤视力 有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜 他选用的薄膜材料的折射率为n 1 5 所要消除的紫外线的频率为f 8 1 1014Hz 那么他设计的这种 增反膜 的厚度至少是 A 9 25 10 8mB 1 85 10 7mC 1 23 10 7mD 6 18 10 8m 答案 C 点评 不论增反膜还是增透膜 有关光的波长必须为光在该膜中的波长 变式训练3市场上有种灯具俗称 冷光灯 用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低 从而广泛地应用于博物馆 商店等处 这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜 例如氟化镁 这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线 以 表示此红外线在该膜中的波长 则所镀薄膜的厚度最小应为 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全