2019-2020年高三物理《光的干涉和衍射》导学案.DOC

2019-2020年高三物理光的干涉和衍射导学案【学习目标】1.知道光的干涉现象和光的衍射现象，并知道从光的干涉现象和衍射现象说明光是一种波。2.理解双缝干涉现象是如何产生的，并能判断出何处出现亮条纹，何处出现暗条纹。3.理解光产生明显衍射现象的条件，及衍射图样与波长、缝宽的定性关系。4.掌握干涉现象和衍射现象的应用。【学习重点和难点】1.知道决定干涉条纹间距的条件，认识出现亮条纹和暗条纹的位置特点。2.薄膜干涉的现象分析。【使用说明及学法指导】本学案包括光的干涉和光的衍射两节课的内容。建议第一课时教师先对本学案的重点和难点知识进行分析疏理，指导学生认真阅读教材，初步理解本学案的有关知识，第二、三课时通过探究展示课加深对本部分重点和难点知识的理解。【文本研读案】一、知识点一、光的干涉现象1. 杨氏双缝干涉(1)1801年，英国物理学家_成功地观察到了光的干涉现象。杨氏实验证明，光的确是一种_波。（2）双缝干涉实验：如图所示，让一束平行的相干光投射到一个有两条狭缝的挡板上，狭缝相距很近，这时在挡板后面的屏上就可以观察到_的条纹。（3）明暗条纹出现的现象分析：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)，两列光波在这点的振动总是_，这里出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的_倍时，两列光波在这点的振动总是_，这里出现暗条纹。明条纹出现的条件：路程差d= （n=0、1、2、3）暗条纹出现的条件：路程差d= （n=0、1、2、3.）（4）双缝干涉相邻明条纹（或暗条纹）中心间距的计算公式：x=_。其中，l是_，d是_,是_。用单色光做双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹。如果将双缝的间距变大，则屏上的干涉条纹的间距将_；如果增大双缝与屏之间的距离，则屏上的干涉条纹的间距将_；如果将红光改为紫光做双缝干涉实验；则屏上的干涉条纹的间距将_。(5)双缝干涉图样小结： 单色光：中央为_条纹，两边为等间距对称分布_条纹，且_条纹的宽度大。白光：中央为_条纹，两边为等间距分布的_条纹，且最靠近中间亮纹的是_色条纹。2. 薄膜干涉（1）薄膜干涉的成因：由薄膜的_、_表面反射的两列光波叠加而形成。（2）薄膜干涉的图样：单色光照射形成_的条纹，白光照射形成_条纹。(3)薄膜干涉的生活实例及应用：a.液膜干涉：肥皂液膜上形成_方向的彩色条纹。b.气膜干涉：检查光学平面的平整程度。待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜，用单色光进行照射，入射光从空气膜的_、_表面反射出两列光波，形成干涉条纹，待检平面若是平整的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，各条干涉条纹是_的直线；反之，干涉条纹有_现象。二、光的衍射现象1.光的衍射：光在遇到障碍物时，能够绕过障碍物而照射到阴影区域的现象叫做光的_。2.产生明显光的衍射现象的条件：障碍物、小孔或狭缝的尺寸与光的波长_，或者比光的波长_时，光才能产生明显的衍射现象。通常情况下，光的波长很小，而一般障碍物的尺寸_光的波长，故观察不到明显的衍射现象，可以近似认为光是沿直线传播的。3.单缝衍射：（1）现象成因：光绕过障碍物后变成无数束光波在光屏干涉形成。（2）单色光的衍射条纹：中央是最宽的_条纹，两侧为_间隔的_的条纹，波长越长，中央条纹宽度_，缝的宽度越小，中央条纹的宽度_。（3）白光的衍射条纹：中央是最宽的_条纹，两侧为_间隔的_条纹，最靠近中央的是_光，最远离中央的是_光。【课内探究案】1.探究一、如图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，在位于P点上方的P1点出现第一条亮纹中心(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，请通过计算分析，p和P1点出现什么条纹？2、探究二、用有一定大小和形状的单色光源垂直照射到带有圆孔的不透明光屏，下列几种情况中，在小孔后面的光屏上各看到什么现象？各属于什么物理现象？(1)小孔的直径为1 cm。(2)小孔的直径为1 mm。(3)小孔的直径为0.5 m。【当堂检测案】1. 从两只手电筒射出的光，当它们照到同一屏上时看不到干涉条纹，这是因为()A干涉图样太细小看不清楚B手电筒射出的光不是单色光C周围环境的漫反射光太强D两个光源是非相干光源2. 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光频率、波长均不相等，这时()A只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在C任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D屏上无任何光亮3.关于双缝干涉条纹，以下说法中正确的是()A用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明、暗相间的单色条纹B用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍C用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数倍D用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇数倍4在双缝干涉实验中保持狭缝间的距离和狭缝到屏的距离都不变，用不同的色光照射时，则下列叙述正确的是( ) A红光的干涉条纹间距最大B紫光的干涉条纹间距最大C红光和紫光干涉条纹间距一样大D用白光照射会出现白色干涉条纹5用包含红、绿、紫三种色光的复色光做光的干涉实验，在所产生的干涉条纹中离中心条纹最近的干涉条纹是( ) A紫色条纹 B绿色条纹 C红色条纹 D都一样近6薄膜干涉条纹产生的原因是( ) A薄膜内的反射光线和折射光线相互叠加B同一束光线经薄膜前后两表面反射后相互叠加C入射光线和从薄膜反射回来的光线叠加D明条纹是波峰和波峰叠加而成，暗条纹是波谷与波谷叠加而成7如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二暗条纹的位置()A仍在P处B在P点上方C在P点下方D若将屏向双缝方向移近一些仍在p处出现第二暗纹。8. 在光的双缝干涉实验中，如果只改变一个条件，以下说法中正确的是：使双缝间距变小，则条纹间距变宽 使屏与双缝距离变小，则条纹间距变宽将入射光由绿光改为红光，则条纹间距变宽（红光波长长）将入射光由绿光改为紫光，则条纹间距变宽9. 在单缝衍射实验中，下列说法中正确的是（ ）A.将入射光由黄色换成绿色，衍射条纹间距变窄B.使单缝宽度变小，衍射条纹间距变窄C.换用波长较长的光照射，衍射条纹间距变宽D.增大单缝到屏的距离，衍射条纹间距变宽10.让太阳光垂直照射到一块遮光板上，板上有一个自由收缩的三角形孔，当此三角形孔缓慢地变小直到闭合时，在孔后的屏上先后出现（ )A.由大到小的三角形光斑，直至光斑消失B.由大到小的三角形亮斑，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失C.由大到小的三角形光斑，明暗相间的黑白条纹，直至黑白条纹消失D.由大到小的三角形光斑，小圆形光纹，明暗相间的彩色条纹，直至条纹消失