教科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第4章 光及其应用 4.光的干涉.ppt

特别提示(1)双缝干涉的条件是必须有相干光,且双缝间的间距必须很小。(2)光源不同部位发出的光不一定具有相同的频率和恒定的相位差,杨氏双缝干涉实验采用将一束光“一分为二”的方法获得相干光。(3)在单色光的干涉条纹中,两相邻亮条纹或暗条纹间的距离是相等的,不同色光的条纹间距不相等。应用体验【例1】在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹。若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),已知红光与绿光的频率、波长均不相等,这时()A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在D.至少有一种颜色的双缝干涉条纹C解析两列光波发生干涉的条件之一是频率相同,利用双缝将一束光分成能够发生叠加的两束光,在光屏上形成干涉条纹,但分别用红色滤光片和绿色滤光片挡住两条缝后,红光和绿光频率不同,不能发生干涉,因此屏上不会出现干涉条纹,故选项C正确。对点演练1某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象,其中A为单缝屏,B为双缝屏,C为光屏。当让一束阳光照射A屏时,C屏上并没有出现干涉条纹,移走B后,C上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因可能是()A.单缝S太窄B.单缝S太宽C.S到S1和S2距离不相等D.阳光不能作为光源B解析双缝干涉实验中单缝的作用是获得线光源,而线光源可以看成是由许多个点光源沿一条线排列组成的,单缝的宽度应比较小,由题意知,这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽,得不到线光源,故选项B正确。探究点二双缝干涉中亮暗条纹的判断导学探究从实验可知,在双缝后的光屏上可以看到明暗相间的干涉条纹,相邻两条亮条纹(或暗条纹)中线的距离称为条纹间距,间距的大小与光屏到双缝的距离l、双缝的间距d以及入射光的波长λ有关,它们之间到底是什么关系?知识归纳1.亮条纹产生的条件屏上某点P到两狭缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍,即|PS1-PS2|=kλ=2k·(k=0,1,2,…)k=0时,PS1=PS2,此时P点位于屏上的O处,为亮条纹,此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹。k为亮条纹的级次。2.暗条纹产生的条件屏上某点P到两狭缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍,即|PS1-PS2|=(2k-1)·(k=1,2,3,…)k为暗条纹的级次,从第1级暗条纹开始向两侧展开。3.相邻亮条纹(暗条纹)间的距离Δx与波长λ的关系特别提示分析双缝干涉中亮暗条纹问题的步骤(1)由题设情况依据λ真=nλ介,求得光在真空(或空气)中的波长。(2)由屏上出现亮暗条纹的条件判断光屏上出现的是亮条纹还是暗条纹。(3)根据亮条纹的判断式Δr=±kλ(k=0,1,2,…)或暗条纹的判断式Δr=±(2k-1)(k=1,2,3,…),判断出k的取值,从而判断条纹亮暗情况。应用体验【例2】如图所示,在双缝干涉实验中,S1、S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P到S1、S2的距离之差为2.1μm,现分别用A、B两束单色光在空气中做双缝干涉实验。(1)若A光在折射率为n=1.5的介质中波长为4×10-7m,则P点是亮条纹还是暗条纹?(2)若B光在某介质中的波长为3.15×10-7m,当B光从这种介质射向空气时,临界角为37°,则P点是亮条纹还是暗条纹?(sin37°=0.6)答案(1)暗条纹(2)亮条纹解析(1)由于光从一种介质进入另一种介质中频率不变故λA=nλ1=6×10-7m根据PS1-PS2=kλA求得k=3.5于是P点出现暗条纹。故λB=n1λ2=5.25×10-7m根据PS1-PS2=k1λB求得k1=4于是P点出现亮条纹。对点演练2如图所示,当使用波长为6×10-7m的橙光做双缝干涉实验时,光屏中心点P及其上方的P1点形成两条相邻的亮条纹;若换用波长为4×10-7m的紫光重复上述实验,在P和P1点形成的亮、暗条纹情况是()A.P和P1都是亮条纹B.P是亮条纹,P1是暗条纹C.P是暗条纹,P1是亮条纹D.P和P1都是暗条纹B解析根据形成亮、暗条纹的条件可知,无论换用哪种波长的色光,都有Δx0=PS1-PS2=0,故P点总是亮条纹。橙色光在P1点形成第一级亮条纹,有Δx=P1S2-P1S1=nλ=1×6×10-7m=6×10-7m,对紫光来说,P1S2-P1S1=1.5λ紫,故P1为暗条纹。综上分析,B正确。探究点三对薄膜干涉的理解及应用导学探究在酒精灯的灯芯上撒一些食盐,灯焰就能发出明亮的黄光