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1、1第第 1 1 讲讲 光的干涉光的干涉目标定位 1.知道光的干涉现象，知道光是一种波.2.理解相干光源和产生干涉现象的条件.3.理解明暗条纹的成因及出现明暗条纹的条件.4.理解薄膜干涉的成因，知道薄膜干涉的现象和应用一、双缝干涉11801 年，英国物理学家托马斯杨在实验室里成功地观察到了光的干涉2双缝干涉：红色激光束垂直射到两条狭缝上，在它的后面的屏幕上看到了明暗相间的条纹，且条纹间距相等，这表明两束光在叠加区域内发生了干涉3出现明、暗条纹的条件：光从两狭缝到屏上某点的路程差为半波长的偶数倍(即波长的整数倍)时，这些点 2出现明条纹；当路程差为半波长的奇数倍时，这些点出现暗条纹 24光干涉的必
2、要条件是两列光的频率相同5光的干涉现象充分表明光是一种波二、薄膜干涉1原理：以肥皂膜为例，单色光平行入射到肥皂泡液薄膜上，由液膜前后两个表面反射回来的两列光是相干光，它们相互叠加产生干涉，肥皂泡上就出现了明暗相间的条纹或区域2应用：检查平面的平整程度.一、双缝干涉实验1实验装置示意图实验装置如图 1 所示，有光源、单缝、双缝和光屏图 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也可用激光直接照射双缝2(2)双缝的作用：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产生干涉的条件：两列光的频率相同、相位相同、振动方向相同本实验中是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源
3、的3干涉图样(1)若用单色光作光源，则干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹(2)若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中间条纹是白色的4实验结论：证明光是一种波例 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
4、光分成能够发生叠加的两束光，在光屏上形成干涉条纹，但分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但仍有光亮答案 C借题发挥 明确两列光波发生干涉的条件，知道不同色光的频率不同，是对此类问题作出正确判断的关键. 二、双缝干涉图样中出现亮、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：|PS1PS2|k2k(k0,1,2,3，) 2k0 时，PS1PS2，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
5、程差正好是半波长的奇数倍即：|PS1PS2|(2k1)(k1,2,3，) 2k为暗条纹的级次，从第 1 级暗条纹开始向两侧展开例 2 如图 2 所示是双缝干涉实验装置，使用波长为 600 nm 的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹中心(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为 400 nm 的紫光源照射单缝，则( )3图 2AP和P1处仍为亮条纹BP处为亮条纹，P1处为暗条纹CP处为暗条纹，P1处为亮条纹DP、P1处均为暗条纹解析 从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成两束相干光，由题意知屏中央P点到S1、S2距离相等，即分别由S
6、1、S2射出的光到P点的路程差为零，因此中心是亮条纹，因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是中央亮条纹而分别由S1、S2射出的光到P1点的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1P1S2|600 nm橙，则两列光波到达P1点振动情况完全一致，振动得到加强，因此，出现亮条纹当换用波长为 400 nm的紫光时，|P1S1P1S2|600 nm紫，则两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即3 2分别由S1、S2射出的光到达P1点时相互削弱，因此，在P1点出现暗条纹综上所述，选项 B 正确答案 B借题发挥 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)的路程差与半波长的比值，要
7、记住路程差等于半波长偶数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处出现暗条纹，还要注意这一结论成立的条件是：两个光源情况完全相同针对训练 如图 3 所示，用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P点出现第 3 条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差|r1r2|应为( )图 3ABc 2f3c 2fCD3c f5c 2f解析 出现暗条纹，说明S1、S2到P点距离之差为(2k1)而 ，所以 25 2c f4|r1r2|，因此 D 是正确的5 25c 2f答案 D三、对薄膜干涉的理解1现象：光照到薄膜上，从膜的前表面和后表面反射回来的光再次相遇而产生的干涉现象两反射光的路程差等于膜厚
8、度的 2 倍2图样：以光照射肥皂泡为例，如果是单色光照射肥皂泡，肥皂泡上就会出现明暗相间的条纹或区域；如果是白光照射肥皂泡，液膜上就会出现彩色条纹，且每一条纹呈水平分布3应用：用干涉法检查平面的平整程度；光学镜头上的增透膜例 3 关于薄膜干涉，下列说法中正确的是( )A只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象B只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现象C厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹D观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧解析 当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件，就会出现明条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹这种情况在薄膜厚度不均
9、匀时才会出现；当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也发生干涉现象观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧答案 D双缝干涉1.(多选)双缝干涉实验装置如图 4 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( )图 4A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，屏上的干涉条纹不会发生变化5答案 ACD明、暗条纹的判断2在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为 0.6 m，若分别用频率为f1
10、5.01014 Hz 和f27.51014 Hz 的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是( )A用单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹B用单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹C用单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹D用单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹解析 单色光f1的波长：1 m0.6106 m0.6 m.c f13 108 5.0 1014单色光f2的波长：2 m0.4106 m0.4 m.c f23 108 7.5 1014因P点到双缝的距离之差 x10.6 m1，所以用单色光f1照射时P处出现亮条纹x20.6 m2，3 2所以用
11、单色光f2照射时P处出现暗条纹，故选项 C 正确答案 C3.如图 5 所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二条暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时，则同侧第二条暗条纹的位置( )图 5A仍在P处B在P点上方C在P点下方D要将屏向双缝方向移近一些才能看到解析 由 知f变小，变大若出现第二条暗条纹，则P到双缝的路程差c fr，当变大时，r也要变大，故第二条暗条纹的位置向上移，在P点上方，B3 26正确答案 B薄膜干涉4如图 6 所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂薄膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯，往火焰上撒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图样应是图中的( )图 6
12、 解析 铁丝圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平线上厚度基本一致，如果某一厚度处前后表面反射的同一列光波叠加得到加强，那么这一水平线上同一厚度处光波会加强，所以干涉条纹应是水平的答案 D题组一 双缝干涉现象1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解析 两束光的相位差不恒定，且都不是单色光，故不是相干光源，因此不能产生干涉图样答案 D2下列关于双缝干涉实验的说法中，正确的是( )A单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B双缝的作用是获得两个振动情况相同的
13、相干光源C光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D照射单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹宽度越宽解析 单缝的作用是产生一个线光源，两个频率相同的光源称为相干光源，选项 A 错误；双缝的作用是产生两个频率相同、振动情况相同的相干光源，选项 B 正确；路程差等于半波长奇数倍处出现暗条纹，选项 C 错误；频率越高，波长越短，条纹宽度越窄，选项D 错误7答案 B3一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是( )A各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同B各色光的速度不同，造成条纹的间距不同C各色光的强度不同，造成条纹的间距不同D
14、各色光通过双缝到达一确定点的距离不同解析 各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹答案 A4在杨氏双缝干涉实验中，如果( )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用红光作为光源，屏上将呈现彩色条纹D用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹解析 用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A 错；用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，B 对，C 错；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，D 错答案 B题组二 明、暗条纹的判断5(多选)用单色光做双缝干涉
15、实验时( )A屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现明条纹B屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处，可能是明条纹，也可能是暗条纹C屏上的明条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方D屏上的明条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方解析 在双缝干涉实验中，屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现明条纹，则可能是两列光波的波峰与波峰或波谷与波谷相遇的地方，A 选项正确，C 选项错误；屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处，可能是半波长的奇数倍(暗条纹)，也可能是半波长的偶数倍(明条纹)，B 选项正确；两列光波的波峰与波谷相遇的地方，应是暗条纹，D 选项错误答案 AB6如图 1 所示是研究光的双缝干涉的示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时产生干涉条纹，已知入射激光的波长为，屏上的P点到两狭缝S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作 0 号亮纹，由P向上数，与 0 号亮纹相邻的8亮纹为 1 号亮纹，与 1 号亮纹相邻的亮纹为 2 号亮纹，则P1处的亮纹恰好是 10 号亮纹设直线S1P1的长度为1，S2P1的长度为2，则21等于( )图 1A9B10C11D18解析 若屏上的P点到两狭缝S1和S2的路程差是波长的整数倍，则屏上出现亮条纹P1处的亮纹恰好是 10 号亮纹，2
