專(zhuān)題15.3光的干預(yù)課前預(yù)習(xí)●自我檢測(cè)1．對(duì)兩列光波在空中疊加，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．不同的色光有可能發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象B．不同的色光不可能發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象C．光的強(qiáng)度不同有可能發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象D．光的強(qiáng)度不同不可能發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象E．發(fā)生不發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象與光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)【答案】BCE2．關(guān)于光的干預(yù)，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．在雙縫干預(yù)現(xiàn)象里，相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋的間距是相等的B．在雙縫干預(yù)現(xiàn)象里，入射光波長(zhǎng)變短，相鄰兩個(gè)明條紋間距將變窄C．只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干預(yù)D．頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象，只是不穩(wěn)定E．頻率不同的光不可能疊加【答案】ABC【解析】在雙縫干預(yù)現(xiàn)象中，相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋的間距是相等的，入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，相鄰兩個(gè)明條紋的間距越大；兩列波產(chǎn)生干預(yù)時(shí)，頻率必須相同．任何兩列光波都能疊加．3．楊氏雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是(n為自然數(shù)，λ為光波波長(zhǎng))()A．在距雙縫的光程差相等的點(diǎn)形成暗條紋B．在距雙縫的光程差為nλ的點(diǎn)形成明條紋C．在距雙縫的光程差為neq\f(λ,2)的點(diǎn)形成明條紋D．在距雙縫的光程差為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,2)))λ的點(diǎn)形成暗條紋E．在雙縫的光程差相等的點(diǎn)一定出現(xiàn)明條紋【答案】BDE4.如下圖，用一束平行的白光經(jīng)圖示裝置垂直照到擋光板Q上，板上開(kāi)兩條靠得很近的平行狹縫S1，S2，在屏P上可以看到干預(yù)條紋，O點(diǎn)是屏上到兩狹縫距離相等的一點(diǎn)，那么干預(yù)條紋是________的，O點(diǎn)是________點(diǎn).【答案】彩色亮【解析】不同顏色的光波長(zhǎng)不同，白色光含有不同顏色的光，各種色光形成的干預(yù)條紋間距不同，故顯示的條紋是彩色的．O到S1、S2的距離相同，所以各色光在此處均為亮紋．5.煤礦中的瓦斯危害極大，某同學(xué)查資料得知含有瓦斯的氣體的折射率大于干凈空氣的折射率，于是他根據(jù)雙縫干預(yù)現(xiàn)象設(shè)計(jì)了一個(gè)監(jiān)測(cè)儀，其原理如下圖：在雙縫前面放置兩個(gè)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，觀察屏上的干預(yù)條紋，就能夠監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛龋绻恋恼醒隣點(diǎn)變?yōu)榘导y，說(shuō)明B中氣體一定__________瓦斯．【答案】含【解析】如果屏的正中央O變?yōu)榘导y，說(shuō)明從兩個(gè)子光源到屏的光程差發(fā)生變化，所以B中氣體一定含瓦斯．課堂講練●典例分析【要點(diǎn)提煉】一：楊氏干預(yù)實(shí)驗(yàn)1．物理史實(shí)1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊成功地觀察到了光的干預(yù)現(xiàn)象，開(kāi)始讓人們認(rèn)識(shí)到光的波動(dòng)性．2．雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程：讓一束平行的單色光投射到一個(gè)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(gè)波源，它們的頻率、相位和振動(dòng)方向總是相同的，兩個(gè)光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加發(fā)生干預(yù)．(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在屏上得到明暗相間的條紋．(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光是一種波．3．光的干預(yù)(1)光的干預(yù)：在兩列光波的疊加區(qū)域，某些區(qū)域相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗紋，且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域是相互間隔的，即出現(xiàn)亮紋和暗紋相間的現(xiàn)象．(2)干預(yù)條件：兩列光的頻率相同、相差恒定或兩列光振動(dòng)情況總是相同．能發(fā)生干預(yù)的兩列波稱(chēng)為相干波，兩個(gè)光源稱(chēng)為相干光源，相干光源可用同一束光分成兩列來(lái)獲得．4．托馬斯·楊的雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)(1)雙縫干預(yù)的裝置示意圖實(shí)驗(yàn)裝置如下圖，有光源、單縫、雙縫和光屏．(2)單縫屏的作用獲得一個(gè)線光源，使光源有唯一的頻率和振動(dòng)情況，如果用激光直接照射雙縫，可省去單縫屏．楊氏那時(shí)沒(méi)有激光，因此他用強(qiáng)光照射一條狹縫，通過(guò)這條狹縫的光再通過(guò)雙縫產(chǎn)生相干光．(3)雙縫屏的作用平行光照射到單縫S上，又照射到雙縫S1、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動(dòng)情況完全一致的相干光．5．雙縫干預(yù)圖樣的特點(diǎn)(1)單色光的干預(yù)圖樣(如下圖)假設(shè)用單色光作光源，那么干預(yù)條紋是明暗相間的條紋，且條紋間距相等．中央為亮條紋，兩相鄰亮條紋(或暗條紋)間距離與光的波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越大，條紋間距越大．(2)白光的干預(yù)圖樣假設(shè)用白光作光源，那么干預(yù)條紋是彩色條紋，且中央條紋是白色的．這是因?yàn)椋孩購(gòu)碾p縫射出的兩列光波中，各種色光都能形成明暗相間的條紋，各種色光都在中央條紋處形成亮條紋，從而復(fù)合成白色條紋．②兩側(cè)條紋間距與各色光的波長(zhǎng)成正比，即紅光的亮條紋間距寬度最大，紫光的亮條紋間距寬度最小，即除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干預(yù)條紋．二：決定條紋明暗的條件1．當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于波長(zhǎng)λ的整數(shù)倍時(shí)，兩列光波在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，出現(xiàn)明條紋．2．當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長(zhǎng)eq\f(λ,2)的奇數(shù)倍時(shí)，兩列光波在這點(diǎn)相互減弱，出現(xiàn)暗條紋．3．明暗條紋的判斷如下圖，S1、S2是兩個(gè)狹縫，eq\x\to(S1S2)＝d，縫到屏的距離為l，l?d，O是S1S2的中垂線與屏的相交點(diǎn)．(1)出現(xiàn)明條紋的條件屏上某點(diǎn)P到雙縫S1和S2的路程差正好是波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即|PS1－PS2|＝kλ＝2k·eq\f(λ,2)(k＝0,1,2，…)．(2)出現(xiàn)暗條紋的條件屏上某點(diǎn)P到雙縫S1和S2的路程差正好是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即|PS1－PS2|＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0,1,2,3，…)．4．對(duì)雙縫干預(yù)圖樣的兩點(diǎn)說(shuō)明(1)假設(shè)用白光作光源，那么干預(yù)條紋是彩色條紋，且中央亮紋為白色．(2)假設(shè)利用單色光作光源，那么干預(yù)條紋是明暗相間的條紋，且條紋間距相等，中央仍為亮紋．【典例1】．在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，光屏上P點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差ΔS1＝0.75μm，光屏上Q點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差ΔS2＝1.5μm.假設(shè)用頻率ν＝6.0×1014Hz的黃光照射雙縫，那么P點(diǎn)出現(xiàn)_______條紋，Q點(diǎn)出現(xiàn)_______條紋.【答案】暗亮【解析】由光的頻率ν＝6.0×1014Hz，知光的波長(zhǎng)λ＝c/ν＝5×10－7m．P點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差ΔS1＝0.75μm＝7.5×10－7m＝1.5λ.Q點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離之差ΔS2＝1.5μm＝15×10－7m＝3λ，因此，P【總結(jié)反思】1．雙縫干預(yù)的條件是必須有相干光源，且雙縫間的間距必須很?。?．光源不同部位發(fā)出的光不一定具有相同的頻率和恒定的相位差，所以一般情況很難觀察到光的干預(yù)現(xiàn)象，楊氏雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)采用將一束光“一分為二〞的方法獲得相干光源．3．在單色光的干預(yù)條紋中，兩相鄰明紋或暗紋間的距離是相等的，不同色光的條紋間距不相等．【典例3】在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為0.6μm，假設(shè)分別用頻率f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz的單色光垂直照射雙縫，那么P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是：?jiǎn)紊鈌1照射時(shí)出現(xiàn)______條紋，單色光f2照射時(shí)出現(xiàn)______條紋.【答案】明暗【反思總結(jié)】雙縫干預(yù)中亮條紋或暗條紋的判斷方法(1)判斷屏上某點(diǎn)為亮條紋還是暗條紋，要看該點(diǎn)到兩個(gè)光源(雙縫)的光程差與波長(zhǎng)的比值．(2)出現(xiàn)明條紋的條件是光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍．(3)出現(xiàn)暗條紋的條件是光程等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，而不是整數(shù)倍．課后穩(wěn)固●課時(shí)作業(yè)1.關(guān)于光的干預(yù)，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．頻率相同的兩列光波一定能產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象B．頻率不同的兩列光波不可能產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象C．用單色光做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)，可觀察到明暗相間不等間距的條紋D．單色光從兩個(gè)狹縫到達(dá)屏上的路程差是光波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)暗條紋E．單色光從兩個(gè)狹縫到達(dá)屏上的路程差是光波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)亮條紋【答案】B【解析】由干預(yù)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件可知A錯(cuò)B對(duì)，用單色光做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)，可觀察到明暗相間等間距的條紋，C錯(cuò)；屏上某點(diǎn)到雙縫的距離差為波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)為明條紋，距離差為半波長(zhǎng)奇數(shù)倍時(shí)為暗條紋，CD錯(cuò)。2.對(duì)兩列光波在空中疊加，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A．不同的色光有可能發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象B．不同的色光不可能發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象C．光的強(qiáng)度不同有可能發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象D．光的強(qiáng)度不同不可能發(fā)生干預(yù)現(xiàn)象【答案】BC3.光通過(guò)雙縫后在屏上產(chǎn)生彩色條紋，假設(shè)用紅色和綠色玻璃分別擋住雙縫，那么屏上將出現(xiàn)()A．黃色的干預(yù)條紋B．紅綠相間的條紋C．黑白相間條紋D．無(wú)干預(yù)條紋【答案】D【解析】紅光和綠光的頻率不同，不能產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象。4.楊氏雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是(n為自然數(shù)，λ為光波波長(zhǎng))()①在距雙縫的路程相等的點(diǎn)形成暗條紋②在距雙縫的路程差為nλ的點(diǎn)形成亮條紋③在距雙縫的路程差為neq\f(λ,2)的點(diǎn)形成亮條紋④在距雙縫的路程差為(n＋eq\f(1,2))λ的點(diǎn)形成暗條紋A．①②B．②③C．③④D．②④【答案】D【解析】在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)某點(diǎn)距雙縫距離之差δ為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，即當(dāng)δ＝nλ(n＝0,1,2,3…)時(shí)，該點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，出現(xiàn)亮條紋。而當(dāng)δ＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3…)時(shí)，該點(diǎn)為減弱點(diǎn)，出現(xiàn)暗條紋。5.用波長(zhǎng)為λ的單色光照射單縫O，經(jīng)過(guò)雙縫M、N在屏上產(chǎn)生明暗相間的干預(yù)條紋，如下圖，圖中a、b、c、d、e為相鄰亮條紋的位置，c為中央亮條紋，那么()A．O到達(dá)a、b的路程差為零B．M、N到達(dá)b的路程差為λC．O到達(dá)a、c的路程差為4λD．M、N到達(dá)e的路程差為2λ【答案】BD【解析】振動(dòng)一致的兩光在空間發(fā)生干預(yù)，得到亮條紋的條件滿足Δr＝kλ(k＝0,1,2,3…)。6.某同學(xué)自己動(dòng)手利用如下圖器材，觀察光的干預(yù)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(yáng)光照射到A上時(shí)，屏C上并沒(méi)有出現(xiàn)干預(yù)條紋。他移走B后，C上出現(xiàn)一窄亮斑。分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因，最大的可能是()A．單縫S太窄B．單縫S太寬C．S到S1和S2