[3-4]4-1光的干涉..doc

第4章 光的波动性 4.1 光的干涉 【学习目标】 1．知识与技能：知道光的干涉现象，了解相干条件，知道光的双缝干涉现象是如何产生的以及产生明暗条纹间距与波长的关系；知道薄膜干涉是如何产生的，了解薄膜干涉的现象及技术上的应用。 2．过程与方法：通过实验现象，与以前学过的机械波的干涉进行类比，推理在双缝干涉实验中形成亮条纹和暗条纹的原因及产生亮暗条纹的条件，培养学生的自主学习的能力以及对问题的分析、推理、探究、总结能力。 3．情感态度与价值观：在做托马·杨的干涉实验中领略科学家的探究精神和认识事物的物理思维方法，培养学生循着科学家足迹自主探究科学知识的能力。通过对薄膜干涉的实例分析，体会到物理与生活的紧密联系，增强学习物理的兴趣。 【要点导学】 1．光的干涉现象 频率相同、振动方向相同、相位差恒定的两列光相遇时，使某些地方振动始终加强（显得明亮），或者始终减弱（显得暗淡）的现象，叫光的干涉现象。 光的干涉有双缝干涉和薄膜干涉两种。? ?2．相干光源??? 相干光的条件：频率相同；振动方向相同；相位差恒定。 3．产生明暗条纹的条件 光程差（······） 条纹为亮条纹 光程差（······） 条纹为暗条纹 4．用同一装置但不同颜色的单色光或白光做双缝干涉实验的实验现象 （1）用单色光做双缝干涉实验，波长越长的单色光得到的条纹间距越大（用红光做双缝干涉实验得到的条纹间距最大；用紫光做双缝干涉实验得到的条纹间距最小）。 （2）用白红光做双缝干涉实验时，中央条纹为白色，两侧为彩色条纹。 5．薄膜干涉的原理与现象 （1）薄膜干涉的相干光源：薄膜前后两个面反射的两列光波即是薄膜干涉的相干光源。 （2）薄膜干涉的规律：光程差满足（······）出现亮条纹；光程差（······）出现暗条纹；白光发生薄膜干涉时，出现彩色条纹。 （3）薄膜干涉实例：肥皂泡、水面上的油膜和贝壳呈现彩色，相机镜头呈淡紫色等。 6．光的干涉现象证明了光的波动性 【方法举例】 1．深入理解相干光源 （1）一般普通光源观察不到干涉现象。两个独立光源发出的光，即使是“频率相同的单色光（实际上严格的单色光并不存在），也不能保持有恒定的相差；即使是同一个单色光源的两部分发出的光，因为不能保证有恒定的相位差，也不能产生干涉现象。 （2）形成相干波源的方法有两种： 1、利用激光（因为激光发出的是单色性、平行度极好的光）。 2、设法将同一束光分为两束。分别是利用双缝、利用空气膜、利用肥皂膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。 2．正确理解干涉现象中明暗条纹的形成原理，能用干涉规律分析干涉现象。 干涉现象中明暗相间条纹反映光的能量在空间分布情况，用光的波动理论来解释，凡光程差等于波长整数倍的位置，相当于同相位叠加（波峰与波峰叠加），产生亮条纹，亮条纹处的光能量比较强，光能量增加也不是光的干涉可以产生能量，而是按波的传播规律，到达该处的能量比较集中；凡光程差等于半波奇数倍的位置，产生暗条纹，暗条纹处光能量几乎是零．表明两列光波叠加彼此相互抵消．这并不是光能量损耗了或变成其它形式能量，而是按波的传播规律，没有能量传到该处。 3．薄膜干涉以及薄膜干涉在现实中的应用 如竖直放置的肥皂膜，在入射光接近垂直于薄膜表面入射的情况下，实线代表从前表面反射，虚线代表从后表面反射，光程差是薄膜的厚度d的2倍，在同一水平高度，膜的厚度是相同的，因此每一条亮线都是水平的。 入射光在薄膜前后两个表面分别反射后的光程差等于波长的整数倍的各处，同相位叠加出现亮条纹。 竖直放置的肥皂膜从上到下厚度逐渐增大，光程差也逐渐增大。由于紫光波长最短，因此每一组亮线中总是紫光的光程差先达到波长整数倍，也就是紫光的亮纹在最上方，红光的亮纹在最下方，形成彩色的干涉条纹。 薄膜干涉的应用(1)照相机、望远镜的镜头表面的增透膜。 （2）检查工件表面是否平整。 例1 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，若在双缝中的一条缝前放一块红色滤光片(只能透过红光)，另一条缝前放一块绿色滤光片(只能透过绿光)，这时在光屏上将会看到怎样的现象（ ） （A）只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其它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，其它颜色的双缝干涉条纹依然存在 （C）任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 （D）屏上仍然有彩色干涉条纹，只是干涉条纹的亮度变暗了一些 [解析]在双缝干涉实验中，白光通过单缝成为线光源，从单缝时出的光通过双缝分成两束光，它们在光屏上形成彩色的干涉条纹，现在两个缝前分别放上红色和绿色滤光片，红光和绿光的频率不同，不是相干光，所以屏上没有干涉条纹，但屏上有亮光，选择项C [说明]能否产生干涉现象的关键是，入射光源是否满