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第十三章光第3节光的干涉第十三章光1.观察光的干涉现象，认识干涉条纹的特点．2.能阐述干涉现象的成因及明暗条纹的位置特点．3．知道相干光源的概念和产生干涉现象的条件．一、杨氏干涉实验1．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·杨2．双缝干涉实验(1)实验过程：让一束平行的单色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，两狭缝就成了两个光源，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______．(2)实验现象：在屏上得到__________的条纹．(3)实验结论：光是一种___．相同干涉明暗相间波(4)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，出现明条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的______倍时，两列光波在这点相互______，出现暗条纹．二、光发生干涉的条件1．干涉条件：两列光的______相同、______方向相同、相位差______．2．相干光源：发出的光能够发生______的两个光源．偶数整数奇数削弱频率振动恒定干涉判一判(1)托马斯·杨用光的干涉实验证明了光是一种波．()(2)实验中观察到的明条纹一定是波峰与波峰相遇的位置．()(3)双缝干涉实验在屏上得到的是明暗相间的条纹．()√×√双缝干涉原理1．双缝干涉的装置示意图：实验装置如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏．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(托马斯·杨当时没有激光)．3．双缝屏的作用：平行光照射到单缝S上，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光．4．屏上某处出现亮、暗条纹的条件(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：|PS1－PS2|＝kλ＝2k·λ2(k＝0，1，2，3，…)k＝0时，PS1＝PS2，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．(2)暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍．即：|PS1－PS2|＝(2k－1)·λ2(k＝1，2，3，…)k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开．命题视角1对杨氏干涉实验的理解(多选)双缝干涉部分实验装置如图所示，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹，关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是()A．若将像屏向右平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹B．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化C．若将像屏向上平移一小段距离，屏上仍有清晰的干涉条纹D．若将像屏向上平移一小段距离，屏上的干涉条纹将不会发生变化[解析]双缝干涉发生后，并不只在有像屏处有干涉图样，而是在双缝右侧的空间，只要通过双缝后，在两列光相遇的地方叠加都能发生光的干涉现象，并且在新的位置仍很清晰，A、C、D正确．[答案]ACD命题视角2双缝干涉中明暗条纹的判断如图所示为双缝干涉实验装置，当使用波长为6×10－7m的橙色光做实验时，光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹．若使用波长为4×10－7m的紫光重复上述实验，在P和P1点形成的亮、暗条纹的情况是()A．P和P1都是亮条纹B．P是亮条纹，P1是暗条纹C．P是暗条纹，P1是亮条纹D．P和P1都是暗条纹[解析]λ橙λ紫＝6×10－7m4×10－7m＝1.5＝32.P1点对橙光：Δr＝n·λ橙，对紫光：Δr＝nλ橙＝n·32λ紫＝3n·λ紫2因为P1与P相邻，所以n＝1，P1点是暗条纹．对P点，因为Δr＝0，所以仍是亮条纹，B正确．[答案]B双缝干涉中明暗条纹的判断方法(1)判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源(双缝)的路程差(光程差)与波长的比值；(2)要记住光程差等于波长的整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处为暗条纹；(3)还要注意这一结论成立的条件是两个光源情况完全相同．关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是()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，屏上将呈现红色条纹D．照射单缝的单色光的波长越短，光屏上出现的条纹宽度越宽解析：选B.用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，B对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；单色光的波长越短，光屏上出现的条纹越窄，D错．双缝干涉条纹的特征1．条纹间距：条纹间距是指相邻亮条纹中央或相邻暗条纹中央间的距离．由数学知识可得条纹间距公式为Δx＝ldλ，其中l为双缝到屏的距离，d为双缝间的距离，λ为入射光波长．2．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．3．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．(多选)(2017·高考全国卷Ⅱ)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样．若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是()A．改用红色激光B．改用蓝色激光C．减小双缝间距D．将屏幕向远离双缝的位置移动E．将光源向远离双缝的位置移动[解析]由Δx＝Ldλ可知，改用波长更长的激光照射在双缝上，相邻亮条纹的间距Δx增大，A项正确，B项错误；减小双缝间距d，相邻亮条纹的间距Δx增大，C项正确；将屏幕向远离双缝的位置移动，增大了屏幕与双缝的距离L，相邻亮条纹的间距Δx增大，D项正确；相邻亮条纹的间距与光源到双缝的距离无关，E项错误．[答案]ACD如图所示，在用单色光做双缝干涉实验时，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则()A．不再产生干涉条纹B．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置不变C．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置略向上移D．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置略向下移解析：选D.本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源，双缝S1、S2的作用是形成相干光源，稍微移动S后，没有改变传到双缝的光的频率，由S1、S2射出的仍是相干光．S为实际光源，因此根据出现中央亮条纹的条件，必有SS1＋S1P＝SS2＋S2P.若单缝S稍微向上移动，则单缝S发出的光到达屏上光程差为零的点在P的下方，故中央亮纹下移．故正确答案为D.