2024-2025年高一物理人教版选择性必修一同步精品讲义4.3 光的干涉（解析版） .docx

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4.3光的干涉

学习目标：1．知道光的干涉现象和产生干涉现象的条件。

2．理解产生明暗条纹的条件，理解条纹间距与波长的关系。

3．理解薄膜干涉及其应用。

重点：1．光的干涉图样。2．产生干涉条纹的条件。

难点：1．判断光屏上某一点出现的条纹情况。

2．用波动学说解释光的干涉现象中明暗条纹形成的原因。

知识点一、杨氏双缝干涉实验

1．史实：1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象，杨氏实验有力地证明了光是一种波。

2．双缝干涉实验

（1）双缝干涉的装置示意图：有光源、单缝、双缝和光屏。

①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。

②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和振动情况完全一致的相干光。

（2）实验过程：如图，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，狭缝S1和S2相距很近，两条狭缝就产生两个光源，它们的振动情况总是相同，两光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。

（3）实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹。

（4）实验结论：证明光是一种波。

（5）现象解释—出现明暗条纹的判断：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数时（即恰好等于波长的整数时），两列光在这点相互加强，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奇数倍时，两列光在这一点相互削弱，这里出现暗条纹。

【题1】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，中央亮纹P的位置略向上移

D．仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置略向下移

【答案】D

【解析】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，由单缝S发出的光到达屏上P点下方某点的光程差为零，故中央亮纹下移。

知识点二、光的干涉

1．定义：由两束振动情况完全相同的光在空间相互叠加，在一些地方相互加强，在另一些地方相互减弱，且加强区与减弱区相间隔的现象，叫做光的干涉。

2．相干光源：发出的光能够发生干涉的两个光源。能发生干涉的两列波称为相干波，相干光源可用同一束光分成两列而获得。

3．产生的条件：两列光的频率相同、振动方向相同、相位差恒定（振动情况相同）

说明：任意两个独立的光源发出的光相叠加均不能产生干涉现象。

【题2】如图所示，从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为

A．手电筒射出的光不是单色光B．干涉图样太细小看不清楚

C．周围环境的光太强D．这两束光为非相干光源

【答案】D

【解析】两束光为非相干光源，不满足干涉产生的条件。

【题3】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），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

【答案】C

【解析】红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象，故不能产生干涉条纹。

4．干涉现象只是光波能量的重新分配。暗纹处光能量几乎为零，亮纹处能量较强。

知识点三、双缝干涉图样

1．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的叠加，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；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：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。即|PS1－PS2|＝kλ＝2k·eq\f(λ,2)（k＝0，1，2，3…）

k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于屏上的中心O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮纹。

②暗条纹的条件：屏上某点到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍。即|PS1－PS2|＝（2k＋1）eq\f(λ,2)（k＝0，1，2，3…）

【题4】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