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1、第2课时 光的波动性 考点自清 一、光的干涉 1.双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是 的相干光波.屏上某点到双缝的路程差是 处出现亮条纹；路程差是半波长的 处出现暗条纹.相邻的明条纹（或暗条纹）之间距离x与波长、双缝间距d及屏到双缝距离L的关系为 .,相同,波长整数倍,奇数倍,2.薄膜干涉：利用薄膜（如肥皂液薄膜） 反射的光相遇而形成的.图样中同一条亮（或 暗）条纹上所对应薄膜厚度 . 特别提醒 1.只有相干光才能形成稳定的干涉图样. 2.单色光形成明暗相间的干涉条纹，白光形 成彩色条纹.,前后两,面,相同,二、光的衍射 1.光 的现象叫光 的衍射. 2.发生明显衍射的条
2、件：只有在障碍物或孔的尺 寸比光的波长小或者跟波长差不多的条件下， 才能发生明显的衍射现象. 3.泊松亮斑：当光照到不透光的小圆板上时，在 圆板的阴影中心出现的亮斑（在阴影外还有不 等间距的明暗相间的圆环）.,离开直线路径绕到障碍物阴影里,特别提醒 1.光的干涉、衍射和光的色散都可出现彩色 条纹，但光学本质不同. 2.区分干涉和衍射，关键是理解其本质，实 际应用中可从条纹宽度、条纹间距、亮度等方 面加以区分.,热点一 光的干涉 1.双缝干涉现象中明暗条纹产生的条件及分布规 律 （1）相干光源的两列光波到达某点的路程差等 于波长的整数倍时，该处光相互加强，出现亮 条纹；当到达某点的路程为半波长奇
3、数倍时， 该点光互相减弱，出现暗条纹.故双缝干涉中央 条纹为明条纹. (2)双缝干涉是等间距的，相邻明纹（或暗纹） 间的距离与波长成正比（装置已确定的情况 下）.利用双缝干涉实验可测量光波的波长.,热点聚集,2.薄膜干涉的应用 干涉法检查平面如图1所示，两板之间形成一楔 形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检 平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间 距的明暗相间的条纹；若平面不平整，则干涉 条纹发生弯曲. 图1,热点二 光的衍射和光的干涉 1.衍射与干涉的比较,2.干涉与衍射的本质：光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果，从本质上讲，衍射条纹的形成与干涉条纹的形成具有相似的原理.在衍射现
4、象中，可以认为从单缝通过两列或多列频率相同的光波，它们在屏上叠加形成单缝衍射条纹.,题型探究 题型1 双缝干涉中明、暗条纹的分布规律 【例1】在双缝干涉实验中,保持狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变,用不同的色光照射,则 A.红光的干涉条纹间距最大 B.紫光的干涉条纹间距最大 C.红光和紫光的干涉条纹间距一样大 D.用白光照射会产生白色干涉条纹 解析 根据 .l,d 确 定,x. 由红光紫光波长减小,故红光条纹间距最大, 紫光条纹间距最小,白色是复色光有7种色光.干 涉条纹为彩色条纹,A、D正确.,规律总结 1.熟记7种色光波长及频率的大小关系. 2.注意x= 中各物理量的含义同时若测出 x、
5、l、d可以测定光波波长. 变式练习1 用单色光进行双缝干涉实验,下列说法 正确的是 （ ） A.中央明条纹的宽度大约是两侧明条纹宽度的2 B.屏与双缝之间的距离减小,则屏上干涉条纹的间 距增大 C.在实验装置不变的情况下,红光的干涉条纹间距 大于蓝光的干涉条纹间距 D.换一个双缝间距较大的双缝,其他不变,则干涉 条纹的间距变大,C,题型2 薄膜干涉的分析和应用 【例2】 利用薄膜干涉的原理 可以用干涉法检查平面和 制造增透膜，回答以下两 个问题： （1）用图2的装置检查平面 时，是利用了哪两个表面反射光形成的薄膜干 涉图样？ （2）为了减少光在透镜表面由于反射带来的损 失，可在透镜表面涂上一层
6、增透膜，一般用折 射率为1.38的氟化镁，为了使波长为 5.5210-7m的绿光在垂直表面入射时使反射 光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度？,图2,思路点拨 分析此题时应注意以下两点： （1）薄膜干涉是利用了光在空气膜前后表面的反 射光叠加形成的. （2）增透膜的厚度为某种色光在膜中波长的 时，增透膜起到对该种色光增透的作用. 解析 （1）干涉图样是利用了标准样板和被检查平面间空气膜即b、c表面反射光叠加形成的. （2）若绿光在真空中波长为0，在增透膜中的波长为，由折射率与光速的关系和光速与波 长及频率的关系得： 那么增透膜厚度 答案 （1）见解析（2）110-7 m,变式训练2 （1）劈尖
7、干涉是一种薄膜干涉，其 装置如图3甲所示.将一块平板玻璃放置在另一 平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在 两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂 直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图4乙所 示，干涉条纹有如下特点：任意一条明条纹 或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任 意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒 定.现若在图甲装置中抽去 一张纸片，则当光垂直入 射到新劈形空气薄膜后， 从上往下观察到的干涉条纹将 。,图3,（2）由以上分析回答下列问题： 如图4甲所示是检查工件ON上表面是否平整的装置，用单色光照射透明标准板M，观察到的现象如图乙所示的条纹中的P和Q的情况，这说明（填 正确
8、的代号）. A.N的上表面A处向上凸起 B.N的上表面B处向上凸起 C.N的上表面A处向下凹陷 D.N的上表面B处向下凹陷,图4,甲 乙,解析 （1）光线在空气膜的上 下表面上反射，并发生干涉， 从而形成干涉条纹.设空气膜顶 角为，d1、d2处为两相邻明 条纹,如图所示，则两条光的路程差分别为r1=2d1，r2=2d2 因为r2-r1=，所以d2-d1= 设条纹间距为l，则由几何关系得：,当抽去一张纸片， 减小时，l增大，即条纹变疏. （2）A处为一向凹陷的小坑,则下陷部分倾角 增大，条纹变密，而恢复阶段处倾角 减小，条纹稀疏，因此形成如P处形状的条纹.同理可知B、C 正确. 答案 （1）条纹
9、变疏（2）BC,题型3 干涉现象和衍射现象的区别 【例3】如图5所示的4种明暗相间的条纹,分别是红光、 蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以 及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样 (灰黑色部分表示亮纹).则在下面的四个图中从左往 右排列,亮条纹的颜色依次是 ( ) A.红黄蓝紫 B.红紫蓝黄 C.蓝紫红黄 D.蓝黄红紫,图5,解析 双缝干涉条纹平行等距,且波长越大,条纹间距越大,而红光波长大于蓝光波长,故第一幅图为红光,第三幅图为蓝光;又由于黄光波长比紫光波长大,故第四幅图为黄光的衍射图样,第二幅为紫光的衍射图样. 答案 B,变式练习3 如图6所示为一显示薄膜干涉现象的实验装
10、置,P是附有肥皂膜的铁丝圈,S是一点燃的酒精灯,往火焰上洒些盐后,在肥皂膜上观察到的干涉图样应是下图中的 （ ） 解析 酒精灯发出的光在肥皂膜前后两个表面上反射后叠加,形成干涉图样,两列反射光叠加时的路程差与肥皂膜的厚度有关,相同厚度处光程差相同,而同一条明条纹(或暗条纹)上路程差也相同,肥皂膜竖起时同一水平线的膜厚度相同.故肥皂膜上的明(暗)条纹是一些水平的平行直线,即正确答案为D.,D,图6,1.在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏上观察到 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
11、涉条纹,其他颜色的 双缝干涉条纹消失 B.有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹 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,素能提升,2. 煤矿中瓦斯爆炸危害极大. 某同学查资料得知含有瓦斯 的气体的折射率大于干净空 气的折射率,于是,他设计了 一种利用光的干涉监测矿井 瓦斯的仪器,原理如图7所示.在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B,容器A与干净的空气相通,在容器B中通入矿井中的气体,观察屏上的干涉条纹,就能够监测瓦斯浓度.以下说法 正确的是 ( ),图7,A.如果屏的正中央仍是亮纹,说明B中的气体与A中的空气成分相同,不含瓦斯 B.如果屏的正中央是暗
12、纹,说明B中的气体与A中的空气成分不相同,可能含有瓦斯 C.如果屏上干涉条纹不停地移动,说明B中的气体瓦斯含量不稳定 D.只有用单色光照射单缝时,才可能在屏上出现干涉条纹,解析 如果容器A、B中气体相同,则折射率相同,到屏的中央光程相同,所以为亮纹.如果中央为暗纹,则A、B中折射率一定不同,故B正确;中央为亮纹B中可能含瓦斯,也可能不含,A错;条纹不停的移动,则B中气体的折射率在变化即瓦斯含量不稳定,C正确;单色光或复色光都能出现干涉条纹,D错. 答案 BC,3.在下列现象中,不属于光的干涉现象的有 ()A.雨后马路上油膜呈彩色 B.肥皂泡在阳光下呈现出彩色 C.阳光通过三棱镜形成彩色光带 D
13、.单色光通过双缝时形成明暗相间条纹,C,4.在双缝干涉实验中,观察到的实验现象是（ ) A.双缝间距越小,单色光的波长越大,则干涉条纹间距 越大 B.双缝间距越大,单色光的频率越大,则干涉条纹间距 越大 C.双缝间距越大,屏离双缝的距离越大,则屏上条纹间 距越大 D.双缝间距越小,屏离双缝的距离越小,则屏上条纹间 距越大,A,5.某同学自己动手利用如图8所示 器材观察光的干涉现象,A为单缝屏, B为双缝屏,C为像屏.当他将一束阳 光照射到A上时,屏C上并没出现干 涉条纹.他移走B后C上出现一窄亮斑,分析实验失败的原因,最大的可能性是 () A.单缝S太窄 B.单缝S太宽 C.S到S1、S2距离
14、不等 D.太阳光不能作光源,B,图8,6.关于光的衍射现象,下列说法正确的有 ( ) A.只有当光的波长等于障碍物或小孔的尺寸时,才 会发生光的衍射现象 B.当光的波长大于障碍物尺寸时,完全不产生衍射 现象 C.发生小孔衍射时,若减小小孔直径,条纹变亮 D.发生小孔衍射时,若稍微增大小孔直径,条纹变 亮,解析 任何障碍物都可以使光发生衍射,只有明显与不明显之分.当障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或小于光的波长时,将产生明显的衍射现象,现象“明显”了,才容易被观察到,所以衍射并不要求波长与障碍物或孔的尺寸一定相等,所以A、B错误;当发生小孔衍射时,孔径越小,衍射越明显(屏上衍射图样分布的范围越大)
15、,但由于孔小通过孔的光的能量少,故而图样将变暗,所以C不对, D正确. 答案 D,7. 在研究材料A的热膨胀特性时，可 采用如图9所示的干涉实验法.A的 上表面是一光滑平面，在A的上方放 一个透明的平行板B，B与A上表面平 行，在它们之间形成一厚度均匀的 空气膜.现在用波长为的单色光垂 直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化.当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升高到t2 时，亮度再一次回到最亮. （1）在B板上方观察到的亮暗变化是由哪两个表面的反射光叠加形成的；,图9,（2）温度由t1升高到t2时，A的高度升高多少？ 解析 （1）A、B间为空气薄膜，在B板上方观察到的亮暗变化，是由B的下表面反射的光和A的上表面反射的光叠加产生的. （2）当温度为t1时，设空气薄膜厚度为d1，此时最亮说明：2d1=k 当温度为t2时，设空气薄膜厚度为d2，此时再一次最亮说明2d2=（k-1） 得 故温度由t1升高到t2，A的高度升高 答案 （1）见解析（2）,反思总结,返回,
