第十三章

3光的干涉知識(shí)內(nèi)容光的干涉考試要求必考加試

c課時(shí)要求1.知道楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，以及該實(shí)驗(yàn)對(duì)認(rèn)識(shí)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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的巧妙之處.3.了解干涉條紋的特點(diǎn)，理解亮、暗條紋產(chǎn)生的條件.內(nèi)容索引知識(shí)探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測(cè)知識(shí)探究一、楊氏干涉實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)探究如圖1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(gè)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.在屏幕上觀察到什么現(xiàn)象？?jī)蓷l狹縫起什么作用？圖1答案屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋.光線照到兩狹縫上，兩狹縫成為振動(dòng)情況完全相同的光源.答案對(duì)雙縫干涉的認(rèn)識(shí)1.1801年，英國(guó)物理學(xué)家

成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象，人們開始認(rèn)識(shí)到光具有

.2.楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)：(1)雙縫干涉的裝置示意圖實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，有光源、單縫、雙縫和光屏.知識(shí)梳理圖2托馬斯·楊波動(dòng)性(2)單縫的作用：獲得一個(gè)線光源，使光源有唯一的

和振動(dòng)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(dòng)情況完全一致的相干光.3.光產(chǎn)生干涉的條件：兩束光的

相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同.楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是靠“一分為二”的方法獲得兩個(gè)相干光源的.4.干涉圖樣：(1)若用單色光作光源，干涉條紋是

的

的條紋.(2)若用白光作光源，干涉條紋是

條紋，且中央條紋是白色的.5.證明了光是一種

.頻率頻率等間距明暗相間彩色波即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫的作用是產(chǎn)生兩束相干光.()(2)只要兩列光波的頻率相同，在同一區(qū)域疊加時(shí)就會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象.()(3)用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)在屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋.()(4)雙縫干涉現(xiàn)象說明光具有波的特性.(

)√×√√二、條紋形成條件導(dǎo)學(xué)探究(1)若屏上某點(diǎn)是兩列光波的波峰與波峰相遇，該點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱？若屏上某點(diǎn)是兩列光波的波峰與波谷相遇，該點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱？答案答案波峰與波峰相遇，振動(dòng)加強(qiáng)；波峰與波谷相遇，振動(dòng)減弱.(2)如圖3所示是幾種單色光的雙縫干涉圖樣，請(qǐng)問用不同顏色的光做干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)干涉圖樣有什么不同？如果將屏幕遠(yuǎn)離雙縫移動(dòng)，條紋間距如何變化？改變雙縫間的距離，條紋如何變化？說明雙縫干涉條紋的間距與哪些因素有關(guān).答案答案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(zhǎng)、雙縫到屏的距離及兩雙縫間距離有關(guān).圖3知識(shí)梳理產(chǎn)生亮、暗條紋的條件及條紋間距1.如圖4所示，設(shè)屏上的一點(diǎn)P到雙縫的距離分別為r1和r2，路程差Δr＝r2－r1.(1)若滿足路程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即Δr＝

(其中k＝0,1,2,3，…)，則出現(xiàn)亮條紋.(2)若滿足路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即Δr＝

λ(其中k＝0,1,2,3，…)，則出現(xiàn)暗條紋.圖4kλ2.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，屏幕上相鄰亮條紋和相鄰暗條紋是等間距的，這個(gè)間距與光的波長(zhǎng)、屏幕到雙縫的距離和雙縫的間距有關(guān).波長(zhǎng)越長(zhǎng)，屏幕到雙縫的距離越大，雙縫的間距越小，干涉條紋的間距越寬.判斷下列說法的正誤.(1)屏上某處到兩縫的間距相等，此處為中央亮條紋.(

)(2)屏上某處到兩縫的間距相差半個(gè)波長(zhǎng)，此處為暗條紋.(

)(3)中央亮條紋處到兩縫的路程差為零，因此不管光的波長(zhǎng)為多大，此處總為亮條紋.()(4)當(dāng)雙縫間距一定時(shí)，屏幕上的條紋寬度與光的顏色沒有關(guān)系.()(5)白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，因?yàn)椴煌庠诓煌恢眉訌?qiáng)，故出現(xiàn)彩色條紋.()即學(xué)即用√√√×√題型探究雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)：(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.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)白光的干涉圖樣：中央條紋是白色的，兩側(cè)干涉條紋是彩色條紋.這是因?yàn)椋焊鞣N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(zhǎng)成正比，條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋.一、楊氏干涉實(shí)驗(yàn)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(zhǎng)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(qiáng)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(diǎn)的距離不同解析答案√解析各色光的頻率不同、波長(zhǎng)不同，在屏上得到的干涉條紋的寬度不同，各種顏色的條紋疊加后得到彩色條紋.針對(duì)訓(xùn)練1

在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏上觀察到彩色干涉條紋.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)，已知紅光與綠光頻率、波長(zhǎng)均不相等，這時(shí)

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.有除紅色、綠色外的其他顏色的雙縫干涉條紋C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮D.屏上無任何光亮解析答案√解析兩束光能發(fā)生干涉的條件之一是頻率相等.利用雙縫將一束光分成能夠發(fā)生干涉的兩束光，在屏上形成干涉條紋，但分別用紅色濾光片和綠色濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光頻率不相等，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋，但屏上仍會(huì)有光亮，故選C.二、決定條紋間距的條件分析雙縫干涉中明暗條紋問題的步驟：(1)由題設(shè)情況依λ真＝nλ介，求得光在真空(或空氣)中的波長(zhǎng).(2)由屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件判斷光屏上出現(xiàn)的是亮條紋還是暗條紋.(3)根據(jù)亮條紋的判斷式Δr＝kλ(k＝0,1,2…)或暗條紋的判斷式Δr＝(2k＋1)(k＝0,1,2…)，判斷出k的取值，從而判斷條紋明暗情況.例2

(多選)關(guān)于雙縫干涉條紋，以下說法中正確的是

A.用同一單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，能觀察到明暗相間的單色條紋B.用同一單色光經(jīng)雙縫干涉后的亮條紋距兩縫的距離之差為該單色光波

長(zhǎng)的整數(shù)倍C.用同一單色光經(jīng)雙縫干涉后的亮條紋距兩縫的

距離之差一定為該單色光波長(zhǎng)的奇數(shù)倍D.用同一單色光經(jīng)雙縫干涉后的暗條紋距兩縫的

距離之差一定為該單色光半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍答案解析圖5√√√解析同一單色光的雙縫干涉條紋為明暗相間的單色條紋，選項(xiàng)A正確；路程差Δr＝kλ(k＝0,1,2,3，…)時(shí)，為亮條紋，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；Δr＝

λ(k＝0,1,2,3，…)時(shí)，為暗條紋，選項(xiàng)D正確.針對(duì)訓(xùn)練2

(2016·嵊州高二檢測(cè))如圖6所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若單縫S從雙縫S1、S2的中央對(duì)稱軸位置處稍微向上移動(dòng)，則A.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

圖6答案√解析解析本實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(diǎn)下方某點(diǎn)的路程差為零，故中央亮條紋下移，D正確.達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.兩個(gè)普通白熾燈發(fā)出的光相遇時(shí)，我們觀察不到干涉條紋，這是因?yàn)?/p>

A.兩個(gè)燈亮度不同B.燈光的波長(zhǎng)太短C.兩個(gè)光源的頻率不穩(wěn)定，是非相干光源D.周圍環(huán)境的漫反射光太強(qiáng)1234答案√解析解析一般情況下，兩個(gè)不同的光源發(fā)出的光或同一個(gè)光源的不同部分發(fā)出的光的頻率不穩(wěn)定，振動(dòng)情況也往往不同，是非相干光源，故正確選項(xiàng)為C.2.(多選)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是(n為自然數(shù)，λ為光波波長(zhǎng))

A.在距雙縫的路程相等的點(diǎn)形成暗條紋B.在距雙縫的路程差為nλ的點(diǎn)形成亮條紋C.在距雙縫的路程差為n的點(diǎn)形成亮條紋D.在距雙縫的路程差為(n＋

)λ的點(diǎn)形成暗條紋解析1234答案√√解析當(dāng)屏上的點(diǎn)距雙縫的路程差為nλ時(shí)，將出現(xiàn)某時(shí)刻波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇，該點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，形成亮條紋.當(dāng)屏上的點(diǎn)距雙縫的路程差為(n＋

)λ時(shí)，該點(diǎn)振動(dòng)減弱，形成暗條紋，故B、D正確.12343.如圖7所示，用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，P處為第二暗條紋，改用頻率較低的單色光重做上述實(shí)驗(yàn)(其他條件不變)時(shí)，則同側(cè)第二暗條紋的位置

A.仍在P處B.在P點(diǎn)上方C.在P點(diǎn)下方D.要將屏向雙縫方向移近一些才能看到答案1234圖7√解析解析由λ＝

知f變小，λ變大.若出現(xiàn)第二暗條紋，則P到雙縫的路程差Δr＝