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第4章光的波动性4.1光的干涉1.知道什么是相干光源以及光产生干涉现象的条件.2.观察光的干涉现象，认识双缝干涉条纹的特点及其明暗条纹的位置特点.3.观察薄膜干涉现象，知道薄膜干涉条纹的特点，并能用它解释生活中的相关现象.学习目标定位知识储备区知识链接1.频率相同互相间隔知识储备区2.(1)托马斯·杨双缝干涉(2)明暗相间等距离(3)频率(5)波3.偶数整数亮条纹奇数相互削弱4.(1)明暗相间(2)前后两(3)反射光程亮条纹暗条纹新知呈现学习探究区一、杨氏双缝干涉实验二、光屏上出现明暗条纹的条件三、奇妙的薄膜干涉一、杨氏双缝干涉实验问题设计麦克斯韦预言光是一种电磁波.光若是一种波，它就应该有衍射、干涉现象，托马斯·杨通过双缝实验观察到了光的干涉现象，从而证明了光具有波动性.波发生干涉的必要条件是什么？托马斯·杨如何得到两个相干光源的？答案波发生干涉的必要条件是两列波频率相同.托马斯·杨通过两个狭缝获得了两个相干光源.要点提炼1.杨氏双缝干涉实验示意图，如图3所示.图32.单缝的作用：获得线光源.3.双缝的作用：获得两个光源.4.实验现象：在屏上出现一系列的条纹.5.实验结论：光具有性.相干明暗相间波动例1在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏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)，已知红光与绿光的频率、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.有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮解析两列光波发生干涉的条件之一是频率相等.利用双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光，在屏上形成干涉条纹，但分别用红滤光片和绿滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，故选C.答案C问题设计二、光屏上出现明暗条纹的条件机械波发生干涉现象时，形成的图样有什么特点？光发生干涉现象时为什么会出现明暗相间的条纹？答案机械波的干涉图样的特点是：振动加强区和振动减弱区相互间隔，其分布不变.光发生干涉现象时，振动加强区和振动减弱区也会交替分布.反映在屏上，振动加强区，光能量较强——亮；振动减弱区，光能量较弱——暗，即得到明暗相间的干涉条纹.要点提炼屏上某处出现亮、暗条纹的条件1.出现亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的倍或倍.即：|PS1－PS2|＝＝·(k＝0,1,2,3，…)整数半波长的偶数kλ2kλ22.出现暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是倍.即：|PS1－PS2|＝(k＝1,2,3，…)半波长的奇数(2k－1)·λ2例2用波长为λ的单色光照射单缝O，经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹，如图4所示，图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置，c为中央亮条纹，则()A.O到达a、b的路程差为零B.M、N到达b的路程差为λC.O到达a、c的路程差为4λD.M、N到达e的路程差为2λ图4解析振动方向一致的两光源在空间发生干涉，得到亮条纹的条件需满足ΔL＝kλ(k＝0,1,2,3…).答案BD返回问题设计三、奇妙的薄膜干涉如图5所示，在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光.把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜，放在酒精灯旁，膜上就会出现灯焰的像.肥皂膜上为什么会出现灯焰的像呢？这个像有什么特点？答案液膜上的像是液膜前后两个面反射的光形成的.特点：此像由明暗相间的水平条纹组成.图5要点提炼1.薄膜干涉的原理与双缝干涉的情况相同，在膜上不同位置，来自前后两个面的反射光(用图6中实线和虚线来代表)所走的路程差不同.路程差是光在介质中波长的倍的位置上时，叠加后加强，出现了亮条纹；路程差是光在介质中半波长的倍的位置上时，叠加后相互削弱，于是出现了暗条纹.图6整数奇数2.薄膜干涉中应注意的问题(1)观察的是的光(眼睛与光源在膜的同一侧)(2)用单色光照射时得到明暗相间的条纹，用白色光照射时得到条纹.从膜前、后两表面反射回来彩色例3用如图7所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()A.当金属线圈旋转30°时，干涉条纹同方向旋转30°B.当金属线圈旋转45°时，干涉条纹同方向旋转90°C.当金属线圈旋转60°时，干涉条纹同方向旋转30°D.干涉条纹保持不变图7解析竖直肥皂膜是由重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属线圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知，同一厚度处的干涉条纹在同一级次上，所形成的干涉条纹都是水平的，与金属线圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D正确.答案D返回课堂要点小结返回光的干涉杨氏双缝干涉实验装置现象：屏上形成明暗相间的条纹结论：光具有波动性出现明暗条纹的条件亮条纹：光程差是波长的整数倍暗条纹：光程差是半波长的奇数倍奇妙的薄膜干涉现象成因自我检测区1231231.能发生干涉的两束光应是()A.亮度一样B.颜色一样C.频率相等D.传播方向相同解析产生干涉的条件是两光源的频率相同，振动方向相同，相位差恒定.C1232.某同学自己动手利用如图8所示器材，观察光的干涉现象.其中，A为单缝屏，B为双缝屏，C为像屏.当他用一束阳光照射到A上时，屏C上并没有出现干涉条纹.他移走B后，C上出现一窄亮斑.分析实验失败的原因，最大的可能是()A.单缝S太窄B.单缝S太宽C.S到S1和S2距离不等D.太阳光不能做光源图8123解析因为移走B屏后，在C上出现一窄亮斑，说明单缝S太宽.本实验中，单缝S应非常窄，才可看作“理想线光源”，也才能成功地观察到干涉现象，故B正确，A错误；S到S1和S2距离不等时也能出现干涉条纹，但中央不一定是亮条纹，C错误；太阳光是复色光，可出现彩色干涉条纹，D错误.答案B1233.在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6μm，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点出现明、暗条纹的情况是()A.单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹B.单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹C.单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹D.单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹123解析判定某处是明条纹还是暗条纹，关键是看该处到两光源的光程差是该光波长的多少倍，若是整数倍，该处为明条纹；若为整数倍加半个波长，则为暗条纹.单色光f1的波长λ1＝＝0.6×10－6m＝0.6μm.单色光f2的波长λ2＝＝0.4×10－6m＝0.4μm可见ΔL＝λ1，ΔL＝λ2，故用f1照射时，P点出现明条纹，用f2照射时，P点出现暗条纹.答案Ccf1cf232