2017-2018学年高中物理鲁科版选修3-4教学案：第5章第1节光的干涉Word版含答案高品质版.docx

第 1节 光的干涉 1．杨氏双缝干涉实验证明光是一种波。 2．要使两列光波相遇时产生干涉现象， 两光源必须具有 相同的频率和振动方向。 3．在双缝干涉实验中， 相邻两条亮纹或暗纹间的距离 y l d ＝ dλ，可利用 λ＝ l  y 测定光的波长。 4．由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象叫薄 膜干涉。 对应学生用书 P47 光的干涉及其产生条件 [自读教材 ·抓基础  ] 1． 实验现象 在屏上出现明暗相间的条纹。相邻两条亮纹或暗纹间的距离  l y＝ dλ，式中的  d 表示两 缝间距， l 表示两缝到光屏的距离， λ为光波的波长。 2． 实验结论 证明光是一种波。 3． 光的相干条件 相同的频率和振动方向。 [跟随名师 ·解疑难 ] 1．杨氏双缝干涉实验原理透析 (1)双缝干涉的装置示意图：实验装置如图 5-1-1 所示，有光源、单缝、双缝和光屏。 图 5-1-1 单缝的作用：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， 杨氏那时没有激光， 因此他用强光照亮一条狭缝， 通过这条狭缝的光再通过双缝发生干涉。 (3)双缝的作用：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 束频率相同和振动情况完全一致的相干光。 2． 光屏上某处出现亮、暗条纹的条件 频率相同的两列波在同一点引起的振动发生叠加， 如亮条纹处某点同时参与的两个振动 步调总是一致，即振动方向总是相同，总是同时过最高点、最低点、平衡位置；暗条纹处振 动步调总相反，具体产生亮、暗条纹的条件为： (1)亮条纹的条件： 光屏上某点 P 到两缝 S1 和 S2 的路程差正好是波长的整数倍或半波长 的偶数倍。 λ 即 | PS 1 － PS 2|＝ kλ＝ 2k·(k＝ 0,1,2,3， ) 2 (2)暗条纹的条件：光屏上某点 P 到两缝 S1 和 S2 的路程差正好是半波长的奇数倍。 λ 即 | PS 1 － PS 2|＝ (2k＋ 1)2(k＝ 0,1,2,3， ) 3． 双缝干涉图样的特点 (1)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。如图 5-1-2 所示 中央为亮条纹，两相邻亮纹 (或暗纹 )间距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大。 图 5-1-2 (2)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。 ②两相邻亮 (或暗 )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。 [特别提醒 ] (1)双缝干涉实验的双缝必须很窄，且双缝间的距离必须很小。 (2)双缝干涉中，双缝的作用主要就是用双缝获得相干光源。 [学后自检  ]  ┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄  (小试射手  ) 如图  5-1-3  所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝  S 时，在光屏  P 上观察到干涉条纹。 要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以  (  ) 图 5-1-3 A ．增大 S1 与 S2 的间距 B．减小双缝屏到光屏的距离 C．将绿光换为红光 D．将绿光换为紫光 解析： 选 C 由双缝干涉条纹间距公式 y＝ l λ可知，要增大条纹间距，可以增大双缝 d 到屏的距离，减小双缝间距，选用波长更长的单色光，因此 C 项正确。 科学探究 —— 测定光的波长 [自读教材 ·抓基础 ] 1． 实验目的 (1)观察白光及单色光的干涉图样； (2)掌握用公式  l y＝ dλ测定单色光的波长的方法。 2． 实验原理 双缝间的距离  d 已知，双缝到屏的距离  l 可以测定，相邻两条亮纹或暗纹间的距离  y d 根据手轮上的读数测出，根据公式 λ＝ l y 可计算波长 λ。 3． 实验步骤 (1)在光具座上只装上光源和遮光筒 (不带单、双缝 ) ，调节光源高度，使它发出的一束光 能沿着遮光筒的轴线把屏照亮。 (2)放好单缝和双缝，其间距为 5～ 10 cm ，且使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴 线上。 光源与单缝间放上滤光片，仔细调节目镜，观察单色光的干涉条纹。撤去滤光片， 观察白光的干涉条纹。 加上滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，使分划板的中心刻 线对齐第 1 条亮条纹的中心， 记下手轮的读数。 然后继续转动手轮使分划板移动， 直到分划板的中心刻线对齐第 n 条亮纹的中心，记下此时手轮的读数。 (5)将两次手轮的读数相减，求出 n 条亮纹