高三物理光的干涉教案

教案時間：2021-08-31 手機版

　　一、知識點梳理

　　1、光的干涉現(xiàn)象：

　　頻率相同，振動方向一致，相差恒定(步調(diào)差恒定)的兩束光，在相遇的區(qū)域出現(xiàn)了穩(wěn)定相間的加強區(qū)域和減弱區(qū)域的現(xiàn)象。

　　(1)產(chǎn)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(xiàn)亮條紋;

　　②若符合，((n=0，1，2，3)時，出現(xiàn)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，兩邊等間距對稱分布明暗相間條紋。

　　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(xiàn)了彩色條紋。這是因為白光是由不同顏色的單色光復(fù)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(fā)生干涉現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)象

　　如圖：把這層液膜當做一個平面鏡，用它觀察燈焰的像：是液膜前后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，來自前后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。

　　在某些位置疊加后加強，出現(xiàn)了亮紋，在另一些位置，疊加后相互削弱，于是出現(xiàn)了暗紋。

　　注意：

　　關(guān)于薄膜干涉要弄清的幾個問題：

　　(1)是哪兩列光波發(fā)生干涉;

　　(2)應(yīng)該從哪個方向去觀察干涉圖樣;

　　(3)條紋會向哪個方向側(cè)移

　　5.應(yīng)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(xiàn)象

　　光偏離直線傳播繞過障礙物進入陰影區(qū)域里的現(xiàn)象。

　　產(chǎn)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(cè)為不等間隔的明暗相間的條紋。

　　應(yīng)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(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(fā)出的光經(jīng)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(guān)系是_______________.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)，游標卡尺的示數(shù)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)，游標卡尺的示數(shù)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(shù)為__________mm.圖4游標卡尺的示數(shù)為_______________mm.實驗時測量多條干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(chǎn)生線光源，產(chǎn)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，當光垂直入射后，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(yīng)的薄膜厚度恒定;現(xiàn)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后，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(chǎn)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(xiàn)代光學裝置中的透鏡，棱鏡的表面常涂上一層薄膜(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(yīng)用了光的(C)

　　A.色散現(xiàn)象 B.全反射現(xiàn)象

　　C.干涉現(xiàn)象 D.衍射現(xiàn)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(shè)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，那么它設(shè)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圖像，其中圖A是光的衍射

　　(填干涉或衍射)圖像，由此可以判斷出圖A所對應(yīng)的圓孔的孔徑小于 (填大于或小于)圖B所對應(yīng)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，那么在光屏上觀察到的現(xiàn)象將是 (答案C)

　　A.仍然是均勻分布的明暗相間的條紋，只是亮紋的亮度變暗了

　　B.仍然是均勻分布的明暗相間的條紋，只是由于擋住一條縫，所以光屏上只有一半?yún)^(qū)域內(nèi)有干涉條紋，另一半?yún)^(qū)域內(nèi)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布不再是均勻的了

　　D.由于只有單縫，不能形成相干光源，所以不會發(fā)生光的干涉現(xiàn)象，光屏上將沒有任何條紋出現(xiàn)

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