高中物理 第十三章 第3節(jié) 光的干涉課件 新人教版選修34

第第十十三三章章第第3節(jié)節(jié)新知預(yù)新知預(yù)習(xí)習(xí)巧設(shè)計(jì)巧設(shè)計(jì)名師課名師課堂堂一點(diǎn)通一點(diǎn)通創(chuàng)新演創(chuàng)新演練練大沖關(guān)大沖關(guān) 隨堂檢測(cè)隨堂檢測(cè)歸納小結(jié)歸納小結(jié) 課下作業(yè)課下作業(yè)綜合提升綜合提升 要點(diǎn)一要點(diǎn)一要點(diǎn)二要點(diǎn)二1觀察光的干涉現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)干涉條紋觀察光的干涉現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)干涉條紋 的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。2能闡述干涉現(xiàn)象的成因及明暗條紋能闡述干涉現(xiàn)象的成因及明暗條紋 的位置特點(diǎn)。的位置特點(diǎn)。3知道相干光源的概念和產(chǎn)生干涉現(xiàn)知道相干光源的概念和產(chǎn)生干涉現(xiàn) 象的條件。象的條件。 1楊氏干涉實(shí)驗(yàn)楊氏干涉實(shí)驗(yàn) (1)物理史實(shí)：物理史實(shí)： 1801年，英國(guó)物理學(xué)家年，英國(guó)物理學(xué)家 成功地觀察到了成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象，開始讓人們認(rèn)識(shí)到光的波動(dòng)性。光的干涉現(xiàn)象，開始讓人們認(rèn)識(shí)到光的波動(dòng)性。托馬斯托馬斯楊楊 (2)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)：雙縫干涉實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)過程：讓一束平行的實(shí)驗(yàn)過程：讓一束平行的 的單色光投射到的單色光投射到一個(gè)有兩條狹縫的擋板上，兩狹縫相距很近，兩狹縫就成了一個(gè)有兩條狹縫的擋板上，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)方向總是兩個(gè)波源，它們的頻率、相位和振動(dòng)方向總是 的，兩個(gè)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)生光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加發(fā)生 。 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在屏上得到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在屏上得到 的條紋。的條紋。 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光是一種實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光是一種 。完全相同完全相同相同相同干涉干涉明暗相間明暗相間波波 2光產(chǎn)生干涉的條件光產(chǎn)生干涉的條件 (1)干涉條件：兩列光的干涉條件：兩列光的 相同、振動(dòng)方向相同、相同、振動(dòng)方向相同、相位差恒定。相位差恒定。 (2)相干光源：發(fā)出的光能夠產(chǎn)生干涉的兩個(gè)光源。相干光源：發(fā)出的光能夠產(chǎn)生干涉的兩個(gè)光源。頻率頻率1在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透只能透過紅光過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光只能透過綠光)，已知，已知紅光與綠光頻率、波長(zhǎng)均不相等，這時(shí)紅光與綠光頻率、波長(zhǎng)均不相等，這時(shí) ()A只有紅光和綠光的雙縫干涉條紋，其他顏色的光的雙只有紅光和綠光的雙縫干涉條紋，其他顏色的光的雙 縫干涉條紋消失縫干涉條紋消失B紅光和綠光的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的光的干紅光和綠光的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的光的干 涉條紋仍然存在涉條紋仍然存在C任何顏色的光的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有任何顏色的光的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有 光亮光亮D屏上無任何光亮屏上無任何光亮解析：解析：兩列光波發(fā)生干涉的條件之一是頻率相等，利用兩列光波發(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)生疊加的兩束光，在光屏上形雙縫將一束光分成能夠發(fā)生疊加的兩束光，在光屏上形成干涉條紋，但分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩成干涉條紋，但分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光的頻率不相等，不能發(fā)生干涉，因條縫后，紅光和綠光的頻率不相等，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋。綜上所述，選項(xiàng)此屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋。綜上所述，選項(xiàng)C正確。正確。答案：答案：C2能發(fā)生干涉的兩束光應(yīng)是能發(fā)生干涉的兩束光應(yīng)是 ()A亮度一樣亮度一樣 B顏色一樣顏色一樣C頻率相等頻率相等 D傳播方向相同傳播方向相同解析：解析：產(chǎn)生干涉的條件是兩光源的頻率相同，振動(dòng)方產(chǎn)生干涉的條件是兩光源的頻率相同，振動(dòng)方向相同，相位差恒定。向相同，相位差恒定。答案：答案：C3從兩只手電筒射出的光，當(dāng)它們照射到同一點(diǎn)時(shí)看不到從兩只手電筒射出的光，當(dāng)它們照射到同一點(diǎn)時(shí)看不到 干涉條紋，是因?yàn)楦缮鏃l紋，是因?yàn)?()A手電筒射出的光不是單色光手電筒射出的光不是單色光B周圍環(huán)境的漫反射光太強(qiáng)周圍環(huán)境的漫反射光太強(qiáng)C干涉圖樣太細(xì)小看不清楚干涉圖樣太細(xì)小看不清楚D兩個(gè)光源是非相干光源兩個(gè)光源是非相干光源解析：解析：兩只手電筒屬兩個(gè)各自獨(dú)立發(fā)光的光源，根據(jù)物兩只手電筒屬兩個(gè)各自獨(dú)立發(fā)光的光源，根據(jù)物體的發(fā)光機(jī)理，二者發(fā)出的光是非相干光，因此它們照體的發(fā)光機(jī)理，二者發(fā)出的光是非相干光，因此它們照射到同一點(diǎn)時(shí)不發(fā)生干涉，因此無干涉條紋，故選項(xiàng)射到同一點(diǎn)時(shí)不發(fā)生干涉，因此無干涉條紋，故選項(xiàng)A、B、C錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，D正確。正確。答案：答案：D 1雙縫干涉的裝置示意圖雙縫干涉的裝置示意圖 實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)驗(yàn)裝置如圖1331所示，有光源、單縫、雙縫和所示，有光源、單縫、雙縫和光屏。光屏。圖圖1331 2單縫屏的作用單縫屏的作用 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)沒有激光，果用激光直接照射雙縫，可省去單縫屏。楊氏那時(shí)沒有激光，因此他用強(qiáng)光照亮一條狹縫，通過這條狹縫的光再通過雙縫因此他用強(qiáng)光照亮一條狹縫，通過這條狹縫的光再通過雙縫產(chǎn)生相干光。產(chǎn)生相干光。 3雙縫屏的作用雙縫屏的作用 平行光照射到單縫平行光照射到單縫S上，又照到雙縫上，又照到雙縫S1、S2上，這樣一上，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。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。 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛 (1)雙縫干涉的條件是必須有相干光源，且雙縫間的雙縫干涉的條件是必須有相干光源，且雙縫間的間距必須很小。間距必須很小。 (2)光源不同部位發(fā)出的光不一定具有相同的頻率和恒光源不同部位發(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涉現(xiàn)象，楊定的相位差，所以一般情況很難觀察到光的干涉現(xiàn)象，楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)采用將一束光氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)采用將一束光“一分為二一分為二”的方法獲得相干的方法獲得相干光源。光源。答案答案(1)5107 m(2)暗條紋暗條紋 (1)判斷屏上某點(diǎn)為亮條紋還是暗條紋，要看該點(diǎn)到兩判斷屏上某點(diǎn)為亮條紋還是暗條紋，要看該點(diǎn)到兩個(gè)光源個(gè)光源(雙縫雙縫)的路程差的路程差(光程差光程差)與波長(zhǎng)的比值。與波長(zhǎng)的比值。 (2)要記住：路程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋；等要記住：路程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋；等于半波長(zhǎng)奇數(shù)倍處為暗條紋。于半波長(zhǎng)奇數(shù)倍處為暗條紋。 (3)上述結(jié)論成立的條件是：兩個(gè)光源情況完全相同。上述結(jié)論成立的條件是：兩個(gè)光源情況完全相同。 1單色光的干涉圖樣單色光的干涉圖樣 若用單色光作光源，則干涉條紋是明暗相間的條紋，若用單色光作光源，則干涉條紋是明暗相間的條紋，且條紋間距相等。中央為亮條紋，兩相鄰亮條紋且條紋間距相等。中央為亮條紋，兩相鄰亮條紋(或暗條紋或暗條紋)間距離與光的波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越大，條紋間距越大。間距離與光的波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越大，條紋間距越大。 圖圖1332 2白光的干涉圖樣白光的干涉圖樣 若用白光作光源，則干涉條紋是彩色條紋，且中央條若用白光作光源，則干涉條紋是彩色條紋，且中央條紋是白色的。這是因?yàn)椋杭y是白色的。這是因?yàn)椋?(1)從雙縫射出的兩列光波中，各種色光都能形成明暗從雙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。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涉條紋以外的其他條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋。條紋。 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛用白光做干涉實(shí)驗(yàn)，從紅光到紫光其波長(zhǎng)用白光做干涉實(shí)驗(yàn)，從紅光到紫光其波長(zhǎng)由大到小，它們的干涉條紋間距也是從大到小，屏中央各色由大到小，它們的干涉條紋間距也是從大到小，屏中央各色光都得到加強(qiáng)，混合成白色，但兩側(cè)因條紋間距不同而分開光都得到加強(qiáng)，混合成白色，但兩側(cè)因條紋間距不同而分開成彩色，而且同一級(jí)條紋內(nèi)紫外紅。成彩色，而且同一級(jí)條紋內(nèi)紫外紅。 2關(guān)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是關(guān)于楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，下列說法正確的是() A用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋用白光作為光源，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)紅黑相間的條紋用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋 C用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，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)彩色條紋屏上將呈現(xiàn)彩色條紋 D照射單縫的單色光的波長(zhǎng)越短，光屏上出現(xiàn)的條照射單縫的單色光的波長(zhǎng)越短，光屏上出現(xiàn)的條紋寬度越寬紋寬度越寬 審題指導(dǎo)審題指導(dǎo) (1)白光和單色光做雙縫干涉時(shí)的干涉圖樣的不同。白光和單色光做雙縫干涉時(shí)的干涉圖樣的不同。 (2)干涉條紋的寬度與單色光波長(zhǎng)的關(guān)系。干涉條紋的寬度與單色光波長(zhǎng)的關(guān)系。 解析解析用白光做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，屏上將呈現(xiàn)彩用白光做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，故色條紋，故A錯(cuò)。用紅光作光源，屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋錯(cuò)。用紅光作光源，屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋與暗條紋(即黑條紋即黑條紋)相間，故相間，故B正確。紅光和紫光頻率不同，正確。紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，故不能產(chǎn)生干涉條紋，故C錯(cuò)。單色光的波長(zhǎng)越短，光屏上錯(cuò)。單色光的波長(zhǎng)越短，光屏上出現(xiàn)的條紋越窄，故出現(xiàn)的條紋越窄，故D錯(cuò)。錯(cuò)。 答案答案B(1)白光雙縫干涉形成彩色條紋。白光雙縫干涉形成彩色條紋。(2)不同顏色的光頻率不同不能呈現(xiàn)干涉條紋。不同顏色的光頻率不同不能呈現(xiàn)干涉條紋。