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1、(精品word)光的干涉光的干涉【学习目标】1知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波 2理解杨氏干涉实验中亮暗条纹产生的原因 3了解相干光源，掌握产生干涉的条件4明确用双缝干涉测量光的波长实验原理 5知道实验操作步骤 6会进行数据处理和误差分析【要点梳理】要点一、光的干涉1光的干涉 （1）光的干涉：在两列光波的叠加区域,某些区域相互加强,出现亮纹，某些区域相互减弱，出现暗纹,且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象 如图所示，让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝和的挡板上，狭缝和相距很近如果光是一种波，狭缝就成了两个波源，它们的振动情况总是相同的这两个波源发出的
2、光在挡板后面的空间互相叠加,发生干涉现象，光在一些位置相互加强，在另一些位置相互削弱,因此在挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹（2）干涉条件：两列光的频率相同，振动情况相同且相差恒定能发生干涉的两列波称为相干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用同一束光分成两列而获得，称为分光法2屏上某处出现明、暗条纹的条件同机械波的干涉一样，光波的干涉也有加强区和减弱区,加强区照射到光屏上出现亮条纹，减弱区照射到光屏上就出现暗条纹对于相差为的两列光波如果光屏上某点到两个波源的路程差是波长的整数倍，该点是加强点；如果光屏上某点到两个波源的路程差是半波长的奇数倍，该点是减弱点因此，出现亮条纹的条件是路程差：， 出
3、现暗条纹的条件是路程差：， 如图所示，若是亮条纹，则（） 由图知：， ， 由于很小，所以, （），该处出现亮条纹 当时，即图中的点，到达点的路程差为零，一定是振动加强点，出现亮纹,又叫中央亮纹 当时,为第一亮纹，由对称性可知在点的下方也有和点上方相对称的亮纹 同理，由（）， 可得（),该处出现暗条纹 3双缝干涉条纹特征 有关双缝干涉问题，一定要用双缝干涉的特点进行分析，一是两缝间距应很小；二是照射到两缝上的光波必须是相干光;三是两相邻亮纹或两相邻暗纹间的距离;四是出现亮纹的条件是路程差，；出现暗纹的条件是路程差（）；五是白光的干涉条纹为彩色，但中央亮纹仍为白色；六是单色光的干涉条纹宽度相同，明
4、暗相间，均匀分布不同色光条纹宽度不同，波长越长的干涉条纹的宽度越大；七是白光干涉时,各色光的条纹间距离不等 4 一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因 由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相差，在一般情况下，很难找到那么小的缝和那些特殊的装置故一般情况下不易观察到光的干涉现象要点二、用双缝干涉测量光的波长解题依据 1实验目的 （1）观察白光及单色光的双缝干涉图样；（2）测定单色光的波长2实验原理 （1）光源发出的光经滤光片成为单色光，单色光通过单缝后相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样，通过屏可以观察到明暗相间的干涉条纹如果用白光
5、通过双缝可以观察到彩色条纹（2）若双缝到屏的距离用z表示,双缝间的距离用表示，相邻两条亮纹间的距离用表示，则入射光的波长为实验中是已知的,测出、即可测出光的波长3实验器材双缝干涉仪包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头，另外还有学生电源、导线、刻度尺4实验装置 如图所示,将直径约、长约的遮光筒平放在光具座上，筒的一端有双缝，另一端装上毛玻璃做光屏,其上有刻度，先取下双缝，打开光源，调节光源高度,使它发出的一束光恰沿遮光筒的轴线照亮光屏，然后放好单缝和双缝，两屏相距，使缝互相平行，且位于轴线上，这时可看到彩色干涉条纹，若在单缝屏和光源之间放置一块滤光片，则可观察到单色干
6、涉条纹 5实验步骤 (1）调节双缝干涉仪，观察光的双缝干涉现象； （2）用单色光入射得到干涉条纹，测出条亮纹的距离，得相邻条纹的距离； （3）利用已知的双缝间距，用刻度尺测出双缝到屏的距离，根据公式计算出波长； （4)换用不同颜色的滤光片,观察干涉条纹间的距离有什么变化，并求出相应的波长 要点诠释：某种颜色的滤光片只能让这种颜色的光通过，其他颜色的光不能通过 条纹间距用测量头测出单缝与双缝闻的距离在6注意事项 （1）调节双缝干涉仪时,要注意调节光源的高度,使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮； （2)放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上； （3）调节测量头时，应使
7、分划板中心刻线对齐条纹的中心,记下此时手轮上的读数，转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，记下此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条条纹间的距离； （4）不要直接测,要测几个条纹的间距计算得，这样可减小误差； （5）白光的干涉观察到的是彩色条纹，其中白色在中央，红色在最外层 7测量条纹间隔的方法 两处相邻明（暗）条纹间的距离，用测量头测出测量头由分划板、目镜、手轮等构成,如图甲所示转动手轮，分划板会左、右移动测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心（如图乙所示）,记下此时手轮上的读数,转动手轮,使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数，
8、两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离即 要点诠释:x很小，直接测量时相对误差较大，通常测出条明条纹间的距离，再推算相邻两条明（暗）条纹间的距离 8洛埃镜干涉实验 1834年，洛埃利用单面镜得到了杨氏干涉的结果洛埃镜实验的基本装置如图133-16所示，为单色光源。为一平面镜经平面镜反射光和直接发出的光在光屏上相遇叠加形成干涉条纹,其光路如图所示，干涉的条纹宽度公式为 【典型例题】类型一、产生明暗条纹的条件 例1在双缝干涉实验中，双缝到光屏上点的距离之差为，若分别用频率和的单色光垂直照射双缝，则点出现明、暗条纹的情况是（ ） A单色光和分别照射时，均出现明条纹 B单色光和分别照射时，均出现暗条纹
9、 c单色光照射时出现明条纹，单色光照射时出现暗条纹 D单色光照射时出现暗条纹，单色光照射时出现明条纹【思路点拨】光程差是波长的整数倍处出现亮条纹;与两个狭缝的光程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹【答案】C【解析】该题考查双缝干涉实验中屏上出现明、暗条纹的条件根据已有波的叠加知识知,与两个狭缝的光程差是波长的整数倍处出现亮条纹，与两个狭缝的光程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹据可得，即,， 可得出正确选项为C 【总结升华】记住双缝干涉中后面光屏出现明暗务纹的条件:光程差是波长的整数倍处出现亮条纹；与两个狭缝的光程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹举一反三：【变式】劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1所示
10、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2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1装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（ ）A变疏 B变密 C不变 D消失【思路点拨】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为空气层厚度的倍，当光程差时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为【答案】A【解析】从空气膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差
11、为，即光程差为空气层厚度的倍，当光程差时此处表现为亮条纹，故相邻亮条纹之间的空气层的厚度差为，显然抽去一张纸后空气层的倾角变小，故相邻亮条纹(或暗条纹）之间的距离变大故干涉条纹条纹变疏，故A正确故选A【总结升华】掌握了薄膜干涉的原理和相邻条纹空气层厚度差的关系即可顺利解决此类题目类型二、光的干涉申明暗条纹的判断 例2如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为的橙色光源照射单缝，在光屏中央处观察到亮条纹,在位于点上方的点出现第一条亮纹中心(即到的光程差为一个波长)，现换用波长为的紫光源照射单缝,则（ ） A和仍为亮点 B为亮点,为暗点 C为暗点，为亮点 D、均为暗点 【答案】B【解析】从单缝射出的光
12、波被两缝分成的两束光为相干光，由题意，屏中央点到距离相等,即由分别射出的光到点的路程差为零，因此是亮纹中心，因而，无论入射光是什么颜色的光,波长多大，点都是中央亮纹中心 而点到的光程差刚好是橙光的一个波长，即，则两列光波到达点振动情况完全一致,振动得到加强，因此，出现亮条纹 当换用波长为的紫光时，则两列光波到达点时振动情况完全相反，即由射出的光波到达点时就相互消弱,因此,出现暗条纹综上所述,B项正确【总结升华】判断屏上某点为亮纹还是暗纹,要看该点到两个光源（双缝）的路程差（光程差）与波长的比值，要记住光程差等于波长的整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处为暗条纹还要注意这一结论成立的条件是：两
13、个光源情况完全相同【变式】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 D用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹【答案】B、D 【解析】白光作为光源，屏上将呈现彩色条纹,A错；B为红光的双缝干涉，图样为红黑相间，故B正确；红光和紫光频率不同,不能产生干涉图样，C错；遮住一条狭缝时，紫光将发生单缝衍射,形成衍射图样，D正确 类型三、实验原理的应用 例3分别以红光和紫光先后用同一装置进行双缝干涉实验，已知，在屏上得到相邻亮纹间的距离分别为和
14、，则（ ） A B C若双缝间距减小，而其他条件保持不变,则增大 D若双缝间距减小，而其他条件保持不变，则不变 【思路点拨】利用进行分析。【答案】B、C【解析】该题考查条纹间距的表达式由，得，B项正确当双缝间距减小，其他条件不变时，条纹间距应增大，故C项正确 【总结升华】根据即可得出结论, 【变式】如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹间距变大可改用波长更_（填“长”或“短）的单色光；或者使双缝与光屏之间的距离_（填“增大”或“减小”） 【答案】长 增大【解析】本题考查光的双缝干涉根据干涉条纹间距可得，要想增大干涉条纹间距，可以改用波长较长的单色光或者增大双缝与光屏间的距离本题难度较低 类型四、实验器材的安装 例4用双缝干涉测光的波长，实验中采用双
