高考物理課件：第20章第一節(jié)《光的干涉》（人教版選修3-4）

歡迎進(jìn)入物理課堂 第一節(jié)光的干涉 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第一節(jié) 課前自主學(xué)案 目標(biāo)概覽 目標(biāo)概覽 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道光的干涉現(xiàn)象 并知道光的干涉現(xiàn)象說(shuō)明光是一種波 2 知道光的雙縫干涉現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的 何處出現(xiàn)亮條紋 何處出現(xiàn)暗條紋 3 知道其他條件相同時(shí) 不同色光產(chǎn)生的雙縫干涉條紋間距不同 光的波長(zhǎng)越長(zhǎng) 干涉條紋間距越大 知道不同色光的頻率不同 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 兩束光產(chǎn)生干涉的條件和原理及出現(xiàn)亮條紋 暗條紋的判斷方法 2 決定干涉條紋寬度的因素 課前自主學(xué)案 一 光的干涉1 光的干涉 在兩列光波的疊加區(qū)域 某些區(qū)域相互加強(qiáng) 出現(xiàn) 條紋 某些區(qū)域相互減弱 出現(xiàn) 條紋 且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域相間 即出現(xiàn)亮紋和暗紋相間的現(xiàn)象 2 干涉條件 兩列光波 相同 振動(dòng)情況相同且相位差恒定 能發(fā)生干涉的兩列波稱(chēng)為相干波 兩個(gè)光源稱(chēng)為 光源 相干光源可用同一束光分成兩列而獲得 亮 暗 頻率 相干 二 雙縫干涉1 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中相干光源的獲得方法 一般光源的光通過(guò)單縫后 可認(rèn)為是由單縫發(fā)出的頻率一定的光 該光通過(guò)對(duì)稱(chēng)的雙縫后 得到相干光源 2 雙縫干涉圖樣特點(diǎn) 單色光干涉圖樣的中央為 往兩邊是 且間距相等的條紋 白光干涉圖樣的中央為 中央白光邊緣呈紅色 在兩側(cè)依次出現(xiàn)彩色條紋 最靠近中央 最遠(yuǎn) 亮條紋 暗 白光 紫光 紅光 波長(zhǎng) 反比 三 薄膜干涉1 薄膜干涉中相干光的來(lái)源一列光在膜的 和 分別反射 如同由前 后表面發(fā)射出來(lái)的兩列完全相同的光 滿(mǎn)足相干條件 前表面 后表面 2 薄膜干涉圖樣特點(diǎn)由于膜的厚度不同 若兩列波反射回來(lái)的光程差是波長(zhǎng)的 疊加后振動(dòng)加強(qiáng) 形成亮條紋 若光程差是半波長(zhǎng)的 疊加后振動(dòng)減弱 形成 所以 當(dāng)膜是楔形時(shí) 形成明暗相間的條紋 如果入射光是白光 其中各單色光的波長(zhǎng)不同 各自在不同地點(diǎn)出現(xiàn)亮紋 而形成 3 薄膜干涉的應(yīng)用 檢查工件表面是否平整 整數(shù)倍 奇數(shù)倍 暗條紋 彩色條紋 核心要點(diǎn)突破 圖19 5 2 2 圖象特點(diǎn) 中央為亮條紋 兩邊為等間距對(duì)稱(chēng)分布的亮暗相間條紋 紅光 最大 亮 暗條紋最寬 紫光亮 暗條紋最窄 白光干涉圖樣中央亮條紋外側(cè)為紅色 2 相干光源的兩列光波到達(dá)某點(diǎn)的路程差等于波長(zhǎng)的整倍數(shù)時(shí) 該處光相互加強(qiáng) 出現(xiàn)亮條紋 當(dāng)?shù)竭_(dá)某點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)奇數(shù)倍時(shí) 該處光互相減弱 出現(xiàn)暗條紋 故雙縫干涉中央條紋為亮條紋 圖20 1 2 特別提醒 1 觀察的是從膜前 后兩表面反射回來(lái)的光 不是透過(guò)膜的光 眼睛與光源在膜的同一側(cè) 2 用單色光和白光分別照射同一膜 觀察到的現(xiàn)象是不同的 用白光照射膜時(shí) 某一位置紅光得到加強(qiáng) 其他顏色的光就被削弱 故在此位置看到的是紅色 而另一位置則會(huì)看到黃色等其他顏色 而在單色光照射下 則會(huì)出現(xiàn)亮暗相間的條紋 3 薄膜既可以是固體 液體 也可以是氣體 如圖20 1 3所示 用單色光從上面照射 空氣層的上下兩個(gè)表面反射的兩列光波發(fā)生干涉 如果被檢平面是平的 那么空氣層厚度相同的各點(diǎn)分布在一條直線上 產(chǎn)生的干涉條紋是等距的平行線 如圖20 1 4甲所示 如果被測(cè)表面有的地方不平 那么空氣層的厚度相同的各點(diǎn)不再位于一條直線上 該處產(chǎn)生的干涉條紋就會(huì)發(fā)生彎曲 如圖乙所示 可判斷被檢查平面的瑕疵處是凹的 圖20 1 3圖20 1 4 圖20 1 5 課堂互動(dòng)講練 如圖20 1 6所示 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 S1和S2是雙狹縫 P是光屏上的一點(diǎn) 已知P點(diǎn)與S1和S2的距離之差為2 1 10 6m 今分別利用A B兩種單色光在空氣中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 圖20 1 6 1 已知A光在折射率為n 1 5的介質(zhì)中波長(zhǎng)為4 10 7m 問(wèn)P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋 2 已知B光在某種介質(zhì)中波長(zhǎng)為3 15 10 7m 當(dāng)B光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí) 臨界角為37 問(wèn)P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋 答案 1 暗條紋 2 亮條紋 點(diǎn)評(píng) 這類(lèi)綜合題的求解方法除了用到判斷亮條紋和暗條紋的條件 還要用到幾何光學(xué)中的諸多知識(shí) 分析時(shí)要注意前后聯(lián)系 變式訓(xùn)練1在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差 s 0 6 m 若分別用頻率為f1 5 0 1014Hz和f2 7 5 1014Hz的單色光垂直照射雙縫 則P點(diǎn)出現(xiàn)亮 暗條紋的情況是 A 用頻率為f1的單色光照射時(shí) 出現(xiàn)亮條紋B 用頻率為f2的單色光照射時(shí) 出現(xiàn)亮條紋C 用頻率為f1的單色光照射時(shí) 出現(xiàn)暗條紋D 用頻率為f2的單色光照射時(shí) 出現(xiàn)暗條紋 如圖20 1 7所示 一束白光從左側(cè)射入肥皂薄膜 下列說(shuō)法正確的是 A 人從右側(cè)向左看 可看到彩色條紋B 人從左側(cè)向右看 可看到彩色條紋C 彩色條紋水平排列D 彩色條紋豎直排列 圖20 1 7 解析 一束白光照到薄膜上 經(jīng)薄膜兩個(gè)界面上反射回來(lái)的光再相遇時(shí)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 這樣人從左側(cè)向右看時(shí) 可以看到彩色條紋 選項(xiàng)B正確 由于薄膜從上向下逐漸加厚 在同一水平線上的厚度相同 故彩色條紋是水平排列的 選項(xiàng)C正確 答案 BC 點(diǎn)評(píng) 這是物理原理在實(shí)際生活中的表現(xiàn) 平時(shí)應(yīng)多觀察 注意實(shí)際生活中所隱含的各種物理原理 變式訓(xùn)練2如圖20 1 8是一豎直的肥皂液薄膜的橫截面 關(guān)于豎直的肥皂液薄膜產(chǎn)生的光的干涉現(xiàn)象 下列敘述中正確的是 圖20 1 8 A 干涉條紋的產(chǎn)生是由于光線在薄膜前后兩表面反射形成的兩列光波的疊加B 干涉條紋的暗紋 是由于上述兩列反射波的波前與波后疊加造成C 用綠光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距 比黃光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距小D 薄膜上的干涉條紋基本是豎直的 解析 選AC 薄膜干涉是由于照射到膜上的光會(huì)從膜的前表面和后表面分別反射回來(lái) 形成兩列波 這兩列波是由同一入射光波產(chǎn)生的 因此頻率相同 相位差恒定 產(chǎn)生干涉 當(dāng)波峰與波谷互相疊加時(shí) 形成暗條紋 當(dāng)波谷與波谷 或波峰與波峰 互相疊加時(shí) 形成亮條紋 在豎直的肥皂液薄膜上 亮暗相間的干涉條紋 基本上呈水平狀 且波長(zhǎng)越長(zhǎng) 相鄰條紋的間距越大 登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過(guò)度照射 尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照射 否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p傷視力 有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛傷害的眼鏡 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f 8 1 1014Hz 那么他設(shè)計(jì)的這種 增反膜 的厚度至少是 A 9 25 10 8mB 1 85 10 7mC 1 23 10 7mD 6 18 10 8m 答案 C 點(diǎn)評(píng) 不論增反膜還是增透膜 有關(guān)光的波長(zhǎng)必須為光在該膜中的波長(zhǎng) 變式訓(xùn)練3市場(chǎng)上有種燈具俗稱(chēng) 冷光燈 用它照射物品時(shí)能使被照物品處產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低 從而廣泛地應(yīng)用于博物館 商店等處 這種燈降低熱效應(yīng)的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍了一層薄膜 例如氟化鎂 這種膜能消除不鍍膜時(shí)玻璃表面反射回來(lái)的熱效應(yīng)最顯著的紅外線 以 表示此紅外線在該膜中的波長(zhǎng) 則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全