3光的干涉知識內(nèi)容選考要求課時要求光的干涉c1.知道楊氏雙縫干涉實驗，以及該實驗對認(rèn)識光的本性的意義2知道光的干涉條件，知道楊氏雙縫干涉實驗設(shè)計的巧妙之處3了解干涉條紋的特點，理解亮、暗條紋產(chǎn)生的條件.一、楊氏干涉實驗11801年，英國物理學(xué)家托馬斯楊成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象，人們開始認(rèn)識到光具有波動性2雙縫干涉實驗(1)實驗過程：讓一束單色光投射到一個有兩條狹縫S1和S2的擋板上，兩狹縫相距很近，兩狹縫就成了兩個波源，它們的頻率、相位和振動方向總是相同的，兩個光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加發(fā)生干涉現(xiàn)象(2)實驗現(xiàn)象：在屏上得到明暗相間的條紋(3)實驗結(jié)論：光是一種波二、決定條紋間距的條件1干涉條件：兩波源的頻率、相位和振動方向都相同2出現(xiàn)明暗條紋的判斷(1)亮條紋：當(dāng)兩個光源與屏上某點的距離之差等于半波長的偶(填“奇”或“偶”)數(shù)倍時，出現(xiàn)亮條紋(2)暗條紋：當(dāng)兩個光源與屏上某點的距離之差等于半波長的奇(填“奇”或“偶”)數(shù)倍時，出現(xiàn)暗條紋1判斷下列說法的正誤(1)用白光做雙縫干涉實驗時屏幕各處均是彩色條紋()(2)頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，只是不穩(wěn)定()(3)用兩個完全相同的相干光源做雙縫干涉實驗時，從兩個狹縫到屏上的路程差是光波長的整數(shù)倍時出現(xiàn)亮條紋()(4)用兩個完全相同的相干光源做雙縫干涉實驗時，從兩個狹縫到屏上的路程差是光波長的奇數(shù)倍時出現(xiàn)暗條紋()2如圖1所示，在楊氏雙縫干涉實驗中，激光的波長為5.30107m，屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為7.95107m則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是_(填“亮條紋”或“暗條紋”)圖1答案暗條紋一、楊氏干涉實驗如圖為雙縫干涉的示意圖，單縫發(fā)出的單色光投射到相距很近的兩條狹縫S1和S2上，狹縫就成了兩個波源，發(fā)出的光向右傳播，在后面的屏上觀察光的干涉情況(1)兩條狹縫起什么作用？(2)在屏上形成的光的干涉圖樣有什么特點？答案(1)光線照到兩狹縫上，兩狹縫成為振動情況完全相同的光源(2)在屏上形成明暗相間、等間距的干涉條紋1楊氏雙縫干涉實驗(1)雙縫干涉的裝置示意圖實驗裝置如圖2所示，有光源、單縫、雙縫和光屏圖2(2)單縫的作用：獲得一個線光源，使光源有唯一的頻率和振動情況也可用激光直接照射雙縫(3)雙縫的作用：將一束光分成兩束頻率相同且振動情況完全一致的相干光2光產(chǎn)生干涉的條件兩束光的頻率相同、相位差恒定、振動方向相同楊氏雙縫干涉實驗是靠“一分為二”的方法獲得兩個相干光源的3干涉圖樣(1)單色光的干涉圖樣：干涉條紋是等間距的明暗相間的條紋(2)白光的干涉圖樣：中央條紋是白色的，兩側(cè)干涉條紋是彩色條紋例1一束白光通過雙縫后在屏上觀察到干涉條紋，除中央白色條紋外，兩側(cè)還有彩色條紋，其原因是()A各色光的波長不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋間距不同B各色光的速度不同，造成條紋的間距不同C各色光的強度不同，造成條紋的間距不同D各色光通過雙縫到達(dá)一確定點的距離不同答案A解析各色光的頻率不同、波長不同，在屏上得到的干涉條紋的寬度不同，疊加后得到彩色條紋例2在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，已知紅光與綠光的頻率、波長均不相等，這時()A只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失B紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的干涉條紋依然存在C任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮D屏上無任何光亮答案C解析分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光頻率不等，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會出現(xiàn)干涉條紋，但仍有光亮學(xué)科素養(yǎng)例2回顧了雙縫干涉實驗，兩束光發(fā)生干涉的條件是兩束光的頻率相同、相位差恒定、振動情況相同一方面讓學(xué)生對物理規(guī)律的認(rèn)識更加深刻，另一方面也讓學(xué)生進(jìn)一步熟悉了雙縫干涉發(fā)生的條件這很好地體現(xiàn)了“物理觀念”和“科學(xué)思維”的學(xué)科素養(yǎng)二、決定條紋間距的條件(1)若屏上某點是兩列光波的波峰與波峰相遇，該點的振動是加強還是減弱？若屏上某點是兩列光波的波峰與波谷相遇，該點的振動是加強還是減弱？(2)如圖所示是幾種單色光的雙縫干涉圖樣用不同顏色的光做干涉實驗時干涉圖樣有什么不同？如果將屏幕遠(yuǎn)離雙縫移動，條紋間距如何變化？改變雙縫間的距離，條紋間距如何變化？雙縫干涉條紋的間距與哪些因素有關(guān)？答案(1)波峰與波峰相遇，振動加強；波峰與波谷相遇，振動減弱.0(2)紅光的條紋間距最寬，紫光的條紋間距最窄屏幕離雙縫越遠(yuǎn)，條紋間距越大雙縫間距越大，條紋間距越小與光波波長、雙縫到屏的距離及雙縫間距離有關(guān)1兩相鄰亮條紋(或暗條紋)間距離與光的波長有關(guān)，波長越大，條紋間距越大白光的干涉條紋的中央是白色的，兩側(cè)是彩色的，這是因為：各種色光都能形成明暗相間的條紋，都在中央條紋處形成亮條紋，從而復(fù)合成白色條紋兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比，條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋2亮、暗條紋的判斷如圖3所示，設(shè)屏上的一點P到雙縫的距離分別為r1和r2，路程差rr2r1.圖3(1)若滿足路程差為波長的整數(shù)倍，即rk(其中k0,1,2,3)，則出現(xiàn)亮條紋k0時，PS1PS2，此時P點位于屏上的O處，為亮條紋，此處的條紋叫中央亮條紋或零級亮條紋k為亮條紋的級次(2)若滿足路程差為半波長的奇數(shù)倍，即r(其中k1,2,3)，則出現(xiàn)暗條紋k為暗條紋的級次，從第1級暗條紋開始向兩側(cè)展開例3在光的雙縫干涉現(xiàn)象里，下列描述正確的是()A用白光做光的干涉實驗時，偏離中央亮條紋最遠(yuǎn)的是波長較長的紅光B用白光做光的干涉實驗時，偏離中央亮條紋最遠(yuǎn)的是波長較短的紫光C相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的D在雙縫干涉現(xiàn)象里，把入射光由紅光換成紫光，相鄰兩個亮條紋間距將變寬答案A解析條紋間距與光的波長成正比，在可見光中，紅光波長最長，紫光波長最短，故偏離中央亮條紋最遠(yuǎn)的是紅光，A正確，B錯誤；雙縫干涉現(xiàn)象中，相鄰兩亮條紋或兩暗條紋是等間距的，故C錯誤；紅光的波長比紫光的波長大，所以換成紫光后，相鄰兩亮條紋間距將變窄，故D錯誤例4(2018嵊州高二檢測)如圖4所示，在雙縫干涉實驗中，若單縫S從雙縫S1、S2的中央對稱軸位置處稍微向上移動，則()圖4A不再產(chǎn)生干涉條紋B仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中央亮條紋P的位置不變C仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中央亮條紋P的位置略向上移D仍可產(chǎn)生干涉條紋，其中央亮條紋P的位置略向下移答案D解析本實驗中單縫S的作用是形成頻率一定的線光源，雙縫S1、S2的作用是形成相干光源，稍微移動S后，沒有改變傳到雙縫的光的頻率，S1、S2射出的仍是相干光，由單縫S發(fā)出的光到達(dá)屏上P點下方某點的路程差為零，故中央亮條紋略向下移，D正確1(楊氏雙縫干涉實驗)在楊氏雙縫干涉實驗中，如果()A用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋B用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋C若僅將入射光由紅光改為紫光，則條紋間距一定變大D用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色干涉條紋答案B解析用白光做楊氏雙縫干涉實驗，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯；用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋(即黑條紋)相間的條紋，B對；若僅將入射光由紅光改為紫光，波長變小，條紋間距變小，C錯；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，D錯2.(決定條紋間距的條件)如圖5所示為雙縫干涉實驗中產(chǎn)生的條紋圖樣，甲圖為綠光進(jìn)行實驗的圖樣，乙圖為換用另一種單色光進(jìn)行實驗的圖樣，則以下說法中正確的是()圖5A乙圖可能是用紅光進(jìn)行實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較長B乙圖可能是用紫光進(jìn)行實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較長C乙圖可能是用紫光進(jìn)行實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較短D乙圖可能是用紅光進(jìn)行實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較短答案A解析題圖乙中條紋的間距比題圖甲大，故題圖乙中光的波長較長，即比綠光的波長長紅光的波長比綠光長，紫光的波長比綠光短，A正確3.(亮、暗條紋的判斷)如圖6所示，用單色光做雙縫干涉實驗，P處為第二條暗條紋，改用頻率較低的單色光重做上述實驗(其他條件不變，屏足夠大)，則同側(cè)第二條暗條紋的位置()圖6A仍在P處B在P點上方C在P點下方D要將屏向雙縫方向移近一些才能看到答案B解析由知，f變小，變大若出現(xiàn)第二條暗條紋，則P到雙縫的路程差r，當(dāng)變大時，r也要變大，故第二條暗條紋的位置向上移，在P點上方，B正確4(亮、暗條紋的判斷)(多選)雙縫干涉實驗裝置如圖7所示，雙縫間的距離為d，雙縫到像屏的距離為l，調(diào)整實驗裝置使得像屏上可以看到清晰的干涉條紋關(guān)于干涉條紋的情況，下列敘述正確的是()圖7A若僅將像屏向左平移一小段距離，屏上的干涉條紋將變得不清晰B若僅將像屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋C若僅將雙縫間距離減小，像屏上的兩個相鄰亮條紋間的距離變小D若僅將雙縫間距離減小，像屏上的兩個相鄰暗條紋間的距離變大答案BD解析雙縫到像屏的距離不影響干涉條紋的清晰程度，A錯，B對；僅將雙縫間距減小，像屏上的兩個相鄰亮條紋或暗條紋間的距離變大，C錯，D對.一、選擇題考點一雙縫干涉實驗1用兩個紅燈泡照射白墻，在墻上看到的是()A明暗相間的條紋B彩色條紋C一片紅光D晃動的條紋答案C解析兩燈泡不是相干光源，故選C.2(多選)用紅光做光的雙縫干涉實驗，如果將其中一條縫改用藍(lán)光，下列說法正確的是()A在光屏上出現(xiàn)紅藍(lán)相間的干涉條紋B只有相干光源發(fā)出的光才能在疊加時產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，此時不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象C頻率不同的兩束光也能發(fā)生干涉現(xiàn)象，此時出現(xiàn)彩色條紋D盡管亮、暗條紋都是光波相互疊加的結(jié)果，但此時紅光與藍(lán)光只疊加不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象答案BD解析頻率相同、相位差恒定、振動方向相同是產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件，紅光和藍(lán)光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，不會產(chǎn)生干涉條紋，A、C錯誤，B、D正確3某同學(xué)自己動手利用如圖1所示器材觀察光的干涉現(xiàn)象，其中，A為單縫屏，B為雙縫屏，C為像屏當(dāng)他用一束陽光照射到A上時，屏C上并沒有出現(xiàn)干涉條紋，他移走B后，C上出現(xiàn)一窄亮斑分析實驗失敗的原因，最大的可能性是()圖1A單縫S太窄B單縫S太寬CS到S1與到S2的距離不等D陽光不能作為光源答案B解析本實驗中，單縫S應(yīng)非常窄，才可看成“理想線光源”，才能成功地觀察到干涉現(xiàn)象，移走B屏后，在C上出現(xiàn)一窄亮斑，說明單縫S太寬，故A錯誤，B正確；S到S1與到S2距離不等時，也能出現(xiàn)干涉條紋，但中央不一定是亮條紋，C錯誤；太陽光可以作為光源，D錯誤考點二決定條紋間距的條件4(多選)用a、b兩種單色光分別照射同一雙縫干涉裝置，在距雙縫恒定距離的屏上得到如圖2所示的干涉圖樣，其中圖甲是a光照射形成的，圖乙是b光照射形成的，則關(guān)于a、b兩束單色光，下述說法中正確的是()圖2Aa光的頻率比b光的大B在水中a光傳播的速度比b光的大C水對a光的折射率比b光的大Db光的波長比a光的短答案AC解析從題圖可以看出，a光的條紋間距小，說明a光的波長小，頻率大，選項A正確，D錯誤；水對頻率低的單色光的折射率小，即水對b光的折射率小，選項C正確；折射率小的光在水中的傳播速度大，即b光在水中的傳播速度大，選項B錯誤5白光通過雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的，其原因是不同色光的()A傳播速度不同B強度不同C振動方向不同D頻率不同答案D解析兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比，不同色光的頻率不同、波長不同這樣除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，便形成了彩色條紋6下列關(guān)于雙縫干涉實驗的說法中正確的是()A單縫的作用是獲得頻率保持不變的相干光源B雙縫的作用是獲得兩個振動情況完全相同的相干光源C用紅光和綠光分別做雙縫干涉實驗(紅綠)，綠光干涉圖樣的條紋間距比紅光大D在光屏上能看到光的干涉圖樣，但在雙縫與光屏之間的空間卻沒有發(fā)生干涉答案B解析在雙縫干涉實驗中，單縫的作用是獲得一個線光源，雙縫的作用是獲得兩個振動情況完全相同的相干光源，故選項A錯誤，B正確綠光波長比紅光短，所以條紋間距較小，選項C錯誤兩列光波只要相遇就會疊加，滿足相干條件就能發(fā)生干涉，所以在雙縫與光屏之間的空間也會發(fā)生光的干涉，用光屏接收只是為了方便肉眼觀察，故選項D錯誤考點三亮、暗條紋的判斷7.瓦斯在隧道施工、煤礦采掘等方面危害極大，某同學(xué)查資料得知含有瓦斯的氣體折射率大于干凈空氣的折射率，于是他根據(jù)雙縫干涉現(xiàn)象設(shè)計了一個監(jiān)測儀，其原理如圖3所示：在雙縫前面放置兩個完全相同的透明容器A、B，容器A與干凈的空氣相通，在容器B中通入礦井中的氣體，觀察屏上的干涉條紋，就能夠監(jiān)測瓦斯?jié)舛热绻恋恼醒隣點變?yōu)榘禇l紋，說明B中氣體()圖3A一定含瓦斯B一定不含瓦斯C不一定含瓦斯D無法判斷答案A8(多選)用單色光做雙縫干涉實驗時()A屏上到雙縫的路程差等于波長整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋B屏上到雙縫的路程差等于半波長整數(shù)倍處，可能是亮條紋，也可能是暗條紋C屏上的亮條紋一定是兩列光波的波峰與波峰相遇的地方D屏上的亮條紋是兩列光波的波峰與波谷相遇的地方答案AB解析在雙縫干涉實驗中，屏上到雙縫的路程差等于波長整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，是振動加強處，不一定是兩列光波的波峰與波峰相遇的地方，也可能是波谷與波谷相遇的地方，A選項正確，C選項錯