20202021学年教科版选修34 51 光干涉 学案
1通双缝干涉现象分析认识光干涉条纹特点光干涉条件(重点＋难点) 2理解薄膜干涉原理应(难点)
双缝干涉
1史实
1801年英国物理学家托马斯·杨成功观察光干涉现象证明光确种波
2实验
图示束行红色激光投射两条狭缝挡板两狭缝相距两狭缝成两波源振动情况总相两波源发出光挡板面空间相互叠加
3现象
屏明暗相间条纹
4出现明暗条纹条件
两光源屏某点路程差等半波长偶数倍时(恰等波长整数倍时)两列光该点相互加强该点出现亮条纹两光源屏某点路程差等半波长奇数倍时两列光该点相互削弱该点出现暗条纹
5计算波长公式
相邻两条明条纹(暗条纹)间距Δx＝λ(中d两缝间距l两缝屏距离λ光波长)
二薄膜干涉
1原：单色行光射肥皂泡液薄膜液膜前两表面反射回两列光相干光
2现象
(1)肥皂泡出现明暗相间条纹区域波长单色光射条纹间距
(2)白光射液膜出现彩色条纹
3光干涉应
(1)利薄膜干涉法检查面整程度
(2)利双缝干涉实验测光波长
室开两盏电灯时干涉现象？
提示：两盏电灯相干光源
光干涉进步理解
1光干涉现象条件
(1)光干涉：两列光波叠加区域某区域振动相互加强出现亮纹某区域振动相互减弱出现暗纹加强减弱区域相间亮纹暗纹相间现象
(2)光干涉条件：两列光波频率相振动方相相位差恒定发生干涉两列光波称相干波果两光源发出光够产生干涉样两光源称相干光源相干光源通束光分成两列获
2双缝屏作
行光射双缝S1S2样束光分成两束频率相振动情况完全致相干光
3屏某处出现亮暗条纹条件
频率相两列波点引起振动叠加亮条纹处某点时参两振动步调总致振动方总相总时高点低点衡位置暗条纹处振动步调总相反具体产生亮暗条纹条件：
(1)亮条纹条件
屏某点P两缝S1S2路程差正波长整数倍半波长偶数倍
|PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0123…)
k＝0时PS1＝PS2时P点位屏O处亮条纹处条纹中央亮纹
(2)暗条纹条件
屏某点两条缝S1S2路程差正半波长奇数倍：：|PS1－PS2|＝(2k＋1)(k＝0123…)
满足相干条件做双缝干涉实验时般双缝前加单缝
命题视角1 杨氏干涉实验理解
(选)双缝干涉部分实验装置图示调整实验装置屏见清晰干涉条纹关干涉条纹情况列叙述正确( )
A．屏右移段距离屏清晰干涉条纹
B．屏左移段距离屏干涉条纹会发生变化
C．屏移段距离屏清晰干涉条纹
D．屏移段距离屏干涉条纹会发生变化
[解析] 双缝干涉发生屏处干涉图样双缝右侧空间通双缝两列光相遇方叠加发生光干涉现象新位置清晰ACD正确
[答案] ACD
命题视角2 双缝干涉中明暗条纹判断
图示双缝干涉实验装置波长6×10－7 m橙色光做实验时光屏P点方P1点形成相邻亮条纹波长4×10－7 m紫光重复述实验PP1点形成亮暗条纹情况( )
A．PP1亮条纹
B．P亮条纹P1暗条纹
C．P暗条纹P1亮条纹
D．PP1暗条纹
[解析] ＝＝15＝
P1点橙光：Δr＝n·λ橙
紫光：Δr＝nλ橙＝n·λ紫＝3n·
P1P相邻n＝1P1点暗条纹
P点Δr＝0亮条纹B正确
[答案] B
双缝干涉中明暗条纹判断方法
(1)判断屏某点亮条纹暗条纹该点两光源(双缝)路程差(光程差)波长值
(2)记住光程差等波长整数倍处出现亮条纹等半波长奇数倍处暗条纹
(3)注意结成立条件两光源情况完全相
1关杨氏双缝干涉实验列说法正确( )
A．白光作光源屏呈现黑白相间条纹
B．红光作光源屏呈现红黑相间条纹
C．红光射条狭缝紫光射条狭缝屏呈现彩色条纹
D．射单缝单色光波长越短光屏出现条纹宽度越宽
解析：选B．白光做杨氏双缝干涉实验屏呈现彩色条纹A错红光作光源屏呈现红色亮条纹暗条纹(黑条纹)相间B红光紫光频率产生干涉条纹C错单色光波长越短光屏出现条纹越窄D错
薄膜干涉原理应
1薄膜干涉原理
光厚度薄膜时薄膜位置前两面反射光路程差某位置两列波叠加相互加强出现亮条纹位置两列波相遇相互削弱出现暗条纹
2干涉法检查面整度
(1)图示测面放透明样板样板端垫薄片样板标准面测面间形成楔形空气薄层单色光射时空气层两表面反射两列光波发生干涉空气厚度相方两列光波路程差相两列光波叠加时相互加强减弱情况相测表面干涉条纹组行直线果干涉条纹弯曲表明测表面
(2)测面凹凸起形象判断法——矮行走法干涉条纹成矮行走轨迹矮两板间着条条纹直立行走始终保持脚踏检板头顶样板行走程中：
①遇凹必薄膜尖端绕方述求条纹某处弯薄膜尖端该处凹(图中P点)
②某处凸起想必薄膜底部绕条纹某处弯薄膜底部方时该处必凸起(图中Q点)
3增透膜应
光学仪器中减少光光学元件表面反射损失薄膜干涉互相消抵减少反射光相机测距仪潜镜光学元件表面减少光反射损失镀介质薄膜薄膜厚度入射光薄膜中波长14样反射回两列光波路程差恰等半波长干涉相互抵消
般入射光白光增透膜单色光干涉相互抵消眼绿光敏感般增透膜厚度绿光波长14
减少透镜表面光反射带损失透镜表面涂层增透膜薄膜厚度等入射光薄膜中波长时薄膜前两表面反射回光路程差恰等半波长干涉相消减反射光量增强透射光量
(1)透镜表面涂层绿光折射率138氟化镁薄膜波长552×10－7 m绿光薄膜反射叠加相消求涂薄膜厚度少
(2)试解释涂增透膜镜头什呈紫红色
[思路点拨] 解答题时应注意两点：
(1)绿光空气中波长薄膜中波长关系
(2)薄膜厚度波长关系
[解析] (1)n＝＝＝光镀膜中波长λ＝＝ m＝4×10－7 m涂薄膜厚度＝1×10－7 m
(2)入射光般白光增透膜单色光干涉相消眼绿光敏感绿光居见单色光中间增透膜厚度等绿光薄膜中波长消绿光中心样红光紫光没显著消弱镜头反射回光红光紫光涂增透膜镜头呈紫红色
[答案] 见解析
2图示干涉法检查某块厚玻璃板表面否整装置单色光普通光源滤光片产生检查中观察干涉条纹列两表面反射光线叠加成( )
A．a表面b表面
B．a表面b表面
C．a表面b表面
D．a表面b表面
解析：选C．干涉法原理利单色光薄膜干涉里薄膜指样板测玻璃间空气层空气层表面表面分反射光会发生干涉观察干涉形成条纹否行直线断定厚玻璃板表面否整选项C正确
[堂检测]
1关薄膜干涉列说法中正确( )
A．厚度均匀薄膜会发生干涉现象
B．厚度均匀楔形薄膜会发生干涉现象
C．厚度均匀薄膜会形成干涉条纹
D．观察肥皂液膜干涉现象时观察者应光源液膜侧
解析：选D．光薄膜侧射薄膜时前两面反射回光波路程差满足振动加强条件会出现明条纹满足振动减弱条件会出现暗条纹种情况薄膜厚度均匀时会出现薄膜厚度均匀时会出现干涉条纹发生干涉现象观察肥皂液膜干涉现象时观察者应光源液膜侧
2取两块玻璃板合起手捏紧会玻璃板彩色条纹光干涉现象关现象叙述正确( )
A．两块玻璃板表面反射光干涉结果
B．两玻璃板间空气薄层两表面反射光相干涉结果
C．面块玻璃两表面反射光干涉结果
D．面块玻璃两表面反射光干涉结果
解析：选B．合起玻璃板间空气种干涉属薄膜干涉空气薄层表面反射光干涉结果选项B正确
3图示显示薄膜干涉现象实验装置P附肥皂薄膜铁丝圈S点燃酒精灯火焰撒盐肥皂膜观察干涉图样应图中( )
解析：选D．铁丝圈肥皂泡薄膜重力作薄厚水线厚度基致果某厚度处前表面反射列光波叠加加强水线厚度处光波会加强干涉条纹应水
4图示单色光做双缝干涉实验时单缝S双缝S1S2中央称轴位置处稍微移动( )
A．产生干涉条纹
B．产生干涉条纹中央亮纹P位置变
C．产生干涉条纹中央亮纹P位置略移
D．产生干涉条纹中央亮纹P位置略移
解析：选D．实验中单缝S作形成频率定线光源双缝S1S2作形成相干光源稍微移动S没改变传双缝光频率S1S2射出相干光单缝S发出光达屏P点方某点光程差零中央亮纹移
5双缝干涉实验中光屏P点双缝S1S2距离差δ1＝075 μm光屏Q点双缝S1S2距离差δ2＝15 μm果频率f＝60×1014 Hz黄光射双缝( )
A．P点出现亮条纹Q点出现暗条纹
B．Q点出现亮条纹P点出现暗条纹
C．两点均出现暗条纹
D．两点均出现亮条纹
解析：选B．根波长波速关系式：λ＝知黄光波长λ＝05 μmP点双缝S1S2距离差δ1黄光波长λ15倍半波长奇数倍P点出现暗条纹Q点双缝S1S2距离差δ2黄光波长λ3倍波长整数倍Q点出现亮条纹选项B正确
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1通双缝干涉现象分析认识光干涉条纹特点光干涉条件(重点＋难点) 2理解薄膜干涉原理应(难点)
双缝干涉
1史实
1801年英国物理学家托马斯·杨成功观察光干涉现象证明光确种波
2实验
图示束行红色激光投射两条狭缝挡板两狭缝相距两狭缝成两波源振动情况总相两波源发出光挡板面空间相互叠加
3现象
屏明暗相间条纹
4出现明暗条纹条件
两光源屏某点路程差等半波长偶数倍时(恰等波长整数倍时)两列光该点相互加强该点出现亮条纹两光源屏某点路程差等半波长奇数倍时两列光该点相互削弱该点出现暗条纹
5计算波长公式
相邻两条明条纹(暗条纹)间距Δx＝λ(中d两缝间距l两缝屏距离λ光波长)
二薄膜干涉
1原：单色行光射肥皂泡液薄膜液膜前两表面反射回两列光相干光
2现象
(1)肥皂泡出现明暗相间条纹区域波长单色光射条纹间距
(2)白光射液膜出现彩色条纹
3光干涉应
(1)利薄膜干涉法检查面整程度
(2)利双缝干涉实验测光波长
室开两盏电灯时干涉现象？
提示：两盏电灯相干光源
光干涉进步理解
1光干涉现象条件
(1)光干涉：两列光波叠加区域某区域振动相互加强出现亮纹某区域振动相互减弱出现暗纹加强减弱区域相间亮纹暗纹相间现象
(2)光干涉条件：两列光波频率相振动方相相位差恒定发生干涉两列光波称相干波果两光源发出光够产生干涉样两光源称相干光源相干光源通束光分成两列获
2双缝屏作
行光射双缝S1S2样束光分成两束频率相振动情况完全致相干光
3屏某处出现亮暗条纹条件
频率相两列波点引起振动叠加亮条纹处某点时参两振动步调总致振动方总相总时高点低点衡位置暗条纹处振动步调总相反具体产生亮暗条纹条件：
(1)亮条纹条件
屏某点P两缝S1S2路程差正波长整数倍半波长偶数倍
|PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0123…)
k＝0时PS1＝PS2时P点位屏O处亮条纹处条纹中央亮纹
(2)暗条纹条件
屏某点两条缝S1S2路程差正半波长奇数倍：：|PS1－PS2|＝(2k＋1)(k＝0123…)
满足相干条件做双缝干涉实验时般双缝前加单缝
命题视角1 杨氏干涉实验理解
(选)双缝干涉部分实验装置图示调整实验装置屏见清晰干涉条纹关干涉条纹情况列叙述正确( )
A．屏右移段距离屏清晰干涉条纹
B．屏左移段距离屏干涉条纹会发生变化
C．屏移段距离屏清晰干涉条纹
D．屏移段距离屏干涉条纹会发生变化
[解析] 双缝干涉发生屏处干涉图样双缝右侧空间通双缝两列光相遇方叠加发生光干涉现象新位置清晰ACD正确
[答案] ACD
命题视角2 双缝干涉中明暗条纹判断
图示双缝干涉实验装置波长6×10－7 m橙色光做实验时光屏P点方P1点形成相邻亮条纹波长4×10－7 m紫光重复述实验PP1点形成亮暗条纹情况( )
A．PP1亮条纹
B．P亮条纹P1暗条纹
C．P暗条纹P1亮条纹
D．PP1暗条纹
[解析] ＝＝15＝
P1点橙光：Δr＝n·λ橙
紫光：Δr＝nλ橙＝n·λ紫＝3n·
P1P相邻n＝1P1点暗条纹
P点Δr＝0亮条纹B正确
[答案] B
双缝干涉中明暗条纹判断方法
(1)判断屏某点亮条纹暗条纹该点两光源(双缝)路程差(光程差)波长值
(2)记住光程差等波长整数倍处出现亮条纹等半波长奇数倍处暗条纹
(3)注意结成立条件两光源情况完全相
1关杨氏双缝干涉实验列说法正确( )
A．白光作光源屏呈现黑白相间条纹
B．红光作光源屏呈现红黑相间条纹
C．红光射条狭缝紫光射条狭缝屏呈现彩色条纹
D．射单缝单色光波长越短光屏出现条纹宽度越宽
解析：选B．白光做杨氏双缝干涉实验屏呈现彩色条纹A错红光作光源屏呈现红色亮条纹暗条纹(黑条纹)相间B红光紫光频率产生干涉条纹C错单色光波长越短光屏出现条纹越窄D错
薄膜干涉原理应
1薄膜干涉原理
光厚度薄膜时薄膜位置前两面反射光路程差某位置两列波叠加相互加强出现亮条纹位置两列波相遇相互削弱出现暗条纹
2干涉法检查面整度
(1)图示测面放透明样板样板端垫薄片样板标准面测面间形成楔形空气薄层单色光射时空气层两表面反射两列光波发生干涉空气厚度相方两列光波路程差相两列光波叠加时相互加强减弱情况相测表面干涉条纹组行直线果干涉条纹弯曲表明测表面
(2)测面凹凸起形象判断法——矮行走法干涉条纹成矮行走轨迹矮两板间着条条纹直立行走始终保持脚踏检板头顶样板行走程中：
①遇凹必薄膜尖端绕方述求条纹某处弯薄膜尖端该处凹(图中P点)
②某处凸起想必薄膜底部绕条纹某处弯薄膜底部方时该处必凸起(图中Q点)
3增透膜应
光学仪器中减少光光学元件表面反射损失薄膜干涉互相消抵减少反射光相机测距仪潜镜光学元件表面减少光反射损失镀介质薄膜薄膜厚度入射光薄膜中波长14样反射回两列光波路程差恰等半波长干涉相互抵消
般入射光白光增透膜单色光干涉相互抵消眼绿光敏感般增透膜厚度绿光波长14
减少透镜表面光反射带损失透镜表面涂层增透膜薄膜厚度等入射光薄膜中波长时薄膜前两表面反射回光路程差恰等半波长干涉相消减反射光量增强透射光量
(1)透镜表面涂层绿光折射率138氟化镁薄膜波长552×10－7 m绿光薄膜反射叠加相消求涂薄膜厚度少
(2)试解释涂增透膜镜头什呈紫红色
[思路点拨] 解答题时应注意两点：
(1)绿光空气中波长薄膜中波长关系
(2)薄膜厚度波长关系
[解析] (1)n＝＝＝光镀膜中波长λ＝＝ m＝4×10－7 m涂薄膜厚度＝1×10－7 m
(2)入射光般白光增透膜单色光干涉相消眼绿光敏感绿光居见单色光中间增透膜厚度等绿光薄膜中波长消绿光中心样红光紫光没显著消弱镜头反射回光红光紫光涂增透膜镜头呈紫红色
[答案] 见解析
2图示干涉法检查某块厚玻璃板表面否整装置单色光普通光源滤光片产生检查中观察干涉条纹列两表面反射光线叠加成( )
A．a表面b表面
B．a表面b表面
C．a表面b表面
D．a表面b表面
解析：选C．干涉法原理利单色光薄膜干涉里薄膜指样板测玻璃间空气层空气层表面表面分反射光会发生干涉观察干涉形成条纹否行直线断定厚玻璃板表面否整选项C正确
[堂检测]
1关薄膜干涉列说法中正确( )
A．厚度均匀薄膜会发生干涉现象
B．厚度均匀楔形薄膜会发生干涉现象
C．厚度均匀薄膜会形成干涉条纹
D．观察肥皂液膜干涉现象时观察者应光源液膜侧
解析：选D．光薄膜侧射薄膜时前两面反射回光波路程差满足振动加强条件会出现明条纹满足振动减弱条件会出现暗条纹种情况薄膜厚度均匀时会出现薄膜厚度均匀时会出现干涉条纹发生干涉现象观察肥皂液膜干涉现象时观察者应光源液膜侧
2取两块玻璃板合起手捏紧会玻璃板彩色条纹光干涉现象关现象叙述正确( )
A．两块玻璃板表面反射光干涉结果
B．两玻璃板间空气薄层两表面反射光相干涉结果
C．面块玻璃两表面反射光干涉结果
D．面块玻璃两表面反射光干涉结果
解析：选B．合起玻璃板间空气种干涉属薄膜干涉空气薄层表面反射光干涉结果选项B正确
3图示显示薄膜干涉现象实验装置P附肥皂薄膜铁丝圈S点燃酒精灯火焰撒盐肥皂膜观察干涉图样应图中( )
解析：选D．铁丝圈肥皂泡薄膜重力作薄厚水线厚度基致果某厚度处前表面反射列光波叠加加强水线厚度处光波会加强干涉条纹应水
4图示单色光做双缝干涉实验时单缝S双缝S1S2中央称轴位置处稍微移动( )
A．产生干涉条纹
B．产生干涉条纹中央亮纹P位置变
C．产生干涉条纹中央亮纹P位置略移
D．产生干涉条纹中央亮纹P位置略移
解析：选D．实验中单缝S作形成频率定线光源双缝S1S2作形成相干光源稍微移动S没改变传双缝光频率S1S2射出相干光单缝S发出光达屏P点方某点光程差零中央亮纹移
5双缝干涉实验中光屏P点双缝S1S2距离差δ1＝075 μm光屏Q点双缝S1S2距离差δ2＝15 μm果频率f＝60×1014 Hz黄光射双缝( )
A．P点出现亮条纹Q点出现暗条纹
B．Q点出现亮条纹P点出现暗条纹
C．两点均出现暗条纹
D．两点均出现亮条纹
解析：选B．根波长波速关系式：λ＝知黄光波长λ＝05 μmP点双缝S1S2距离差δ1黄光波长λ15倍半波长奇数倍P点出现暗条纹Q点双缝S1S2距离差δ2黄光波长λ3倍波长整数倍Q点出现亮条纹选项B正确
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