高三物理光的干涉教案
高三物理光的干涉教案
一、知識點梳理
1、光的干涉現象：
頻率相同，振動方向一致，相差恆定(步調差恆定)的兩束光， 在相遇的區域出現了穩定相間的加強區域和減弱區域的現象。
(1)產生干涉的條件：
①若S1、S2光振動情況完全相同，則符合 ，(n=0、1、2、3)時，出現亮條紋;
②若符合 ，((n=0，1，2，3)時， 出現暗條紋。相鄰亮條紋(或相鄰暗條紋)之間的中央間距為 。
(2)熟悉條紋特點
中央為明條紋，兩邊等間距對稱分佈明暗相間條紋。
2. 用雙縫干涉測量光的波長
原理：兩個相鄰的亮紋或暗條紋的中心間距是x=l/d
測波長為：=dx /l
(1)觀察雙縫干涉圖樣：
只改變縫寬，用不同的色光來做，改變屏與縫的間距看條紋間距的變化
單色光：形成明暗相間的條紋。
白光：中央亮條紋的邊緣處出現了彩色條紋。這是因為白光是由不同顏色的單色光復合而成的，而不同色光的波長不同，在狹縫間的距離和狹縫與屏的距離不變的條件下，光波的波長越長，各條紋之間的距離越大，條紋間距與光波的波長成正比。各色光在雙縫的中垂線上均為亮條紋，故各色光重合為白色。
(2)測定單色光的波長：
雙縫間距是已知的，測屏到雙縫的距離 ，測相鄰兩條亮紋間的距離 ，測出 個亮紋間的距離 ，則兩個相鄰亮條紋間距：
3.光的色散：
不同的顏色的光，波長不同在雙縫干涉實驗中，各種顏色的光都會發生干涉現象，用不同色光做實驗，條紋間距是不同的，說明：不同顏色的光，波長不同。
含有多種顏色的光被分解為單色光的現象叫光的色散。
各種色光按其波長的有序排列就是光譜。
從紅光紫光，光波的波長逐漸變小。
4.薄膜干涉中的色散現象
如圖：把這層液膜當做一個平面鏡，用它觀察燈焰的像：是液膜前後兩個反射的光形成的，與雙縫干涉的情況相同，在膜上不同位置，來自前後兩個面的反射光用圖中實虛線來代表兩列光，所走的路程差不同。
在某些位置疊加後加強，出現了亮紋，在另一些位置，疊加後相互削弱，於是出現了暗紋。
注意：
關於薄膜干涉要弄清的幾個問題：
(1)是哪兩列光波發生干涉;
(2)應該從哪個方向去觀察干涉圖樣;
(3)條紋會向哪個方向側移
5.應用
(1)照相機、望遠鏡的鏡頭表面的增透膜。
(2)檢查工件表面是否平整。
6.光的衍射現象
光偏離直線傳播繞過障礙物進入陰影區域裡的現象。
產生明顯衍射的條件：障礙物或孔(縫)的尺寸與波長可比(相差不多)或更小。
單色光單縫衍射圖象特點：中央條紋最寬最亮，兩側為不等間隔的明暗相間的條紋。
應用：用衍射光柵測定光波波長。
二、精選例題：
【例1】(1997年高考全國卷)在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在螢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)，這時( C )
A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其它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，其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在
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
【例2】(如圖所示).單色光源發出的光經一狹縫，照射到光屏上，則可觀察到的圖象是(A)
【例3】如圖(a)所示是利用雙縫干涉測定單色光波長的實驗裝置，濾光片的作用是_____，單縫的作用是_______________，雙縫的作用是______________，單縫和雙縫之間的方向關係是_______________.某同學在做該實驗時，第一次分劃板中心刻度對齊A條紋中心時(圖1)，遊標卡尺的示數如圖3所示，第二次分劃板中心刻度對齊B條紋中心時(圖2)，遊標卡尺的示數如圖4所示，已知雙縫間距為0.5mm，從雙縫到屏的距離為1m，則圖3中游標卡尺的示數為__________mm.圖4遊標卡尺的示數為_______________mm.實驗時測量多條幹涉條紋寬度的目的是______________，所測單色光的'波長為___________m.
答案：獲得單色光，產生線光源，產生相干光源，平行，
11.5mm，16.7mm，減小實驗誤差，6.510-7.
【例4】劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖16-1-4所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣膜，當光垂直入射後，從上往下看的干涉條紋如圖乙所示，干涉條紋有如下特點：(1)任意一條明紋或暗紋所在位置下面的薄膜厚度相等(2)任意相鄰明紋或暗紋所對應的薄膜厚度恆定;現若在圖甲裝置中抽去一張紙片，則當光垂直入射到新的劈形空氣薄膜後，從上往下觀察到的干涉條紋：( A)
A.變疏 B.變密 C.不變 D.消失
【例5】如圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置，所用單色光是用普通光源加濾光片產生的。檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個表面反向的光疊加而成的( C )
A.a的上表面、b的下表面
B.a的上表面、b的上表面
C.a的下表面、b的上表面
D.a的下表面、b的下表面D.
【例6】現代光學裝置中的透鏡，稜鏡的表面常塗上一層薄膜(一般用氟化鎂)，當薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的1/4時，可以大大減少入射光的反射損失，從而增強透射光的強度，這種作用是應用了光的(C)
A.色散現象 B.全反射現象
C.干涉現象 D.衍射現象
( 舉一反三)、登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射，否則將會嚴重地損壞視力。有人想利用薄膜干涉的原理設計一種能大大減小紫外線對眼睛的傷害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5，所要消除的紫外線的頻率為8.11014Hz，那麼它設計的這種增反膜的厚度至少是多少?
【例7】(2001年全國高考)在如圖中所示,A、B兩幅圖是由單色光
分別入射到圓孔而成成的的影象，其中圖A是光的 衍射
(填干涉或衍射)影象，由此可以判斷出圖A所對應的圓孔的孔徑 小於 (填大於或小於)圖B所對應的圓孔的孔徑。
【例8】在雙縫干涉實驗中，如果將雙縫中的一條擋住，其它都不改變，那麼在光屏上觀察到的現象將是 (答案C)
A.仍然是均勻分佈的明暗相間的條紋，只是亮紋的亮度變暗了
B.仍然是均勻分佈的明暗相間的條紋，只是由於擋住一條縫，所以光屏上只有一半區域內有干涉條紋，另一半區域內將沒有干涉條紋
C.仍然有明暗相間的條紋，只是條紋的寬窄和亮度分佈不再是均勻的了
D.由於只有單縫，不能形成相干光源，所以不會發生光的干涉現象，光屏上將沒有任何條紋出現