高三物理光的干涉教案
一、知識(shí)點(diǎn)梳理
1、光的干涉現(xiàn)象：
頻率相同，振動(dòng)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(qiáng)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(dòng)情況完全相同，則符合 ，(n=0、1、2、3)時(shí)，出現(xiàn)亮條紋;
②若符合 ，((n=0，1，2，3)時(shí)， 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(diǎn)
中央為明條紋，兩邊等間距對(duì)稱(chēng)分布明暗相間條紋。
2. 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)
原理：兩個(gè)相鄰的亮紋或暗條紋的中心間距是x=l/d
測(cè)波長(zhǎng)為：=dx /l
(1)觀察雙縫干涉圖樣：
只改變縫寬，用不同的色光來(lái)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?yàn)榘坠馐怯刹煌伾膯紊鈴?fù)合而成的，而不同色光的波長(zhǎng)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(zhǎng)越長(zhǎng)，各條紋之間的距離越大，條紋間距與光波的波長(zhǎng)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(cè)定單色光的波長(zhǎng)：
雙縫間距是已知的，測(cè)屏到雙縫的距離 ，測(cè)相鄰兩條亮紋間的距離 ，測(cè)出 個(gè)亮紋間的距離 ，則兩個(gè)相鄰亮條紋間距：
3.光的色散：
不同的顏色的光，波長(zhǎng)不同在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，各種顏色的光都會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，用不同色光做實(shí)驗(yàn)，條紋間距是不同的，說(shuō)明：不同顏色的光，波長(zhǎng)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(zhǎng)的有序排列就是光譜。
從紅光紫光，光波的波長(zhǎng)逐漸變小。
4.薄膜干涉中的色散現(xiàn)象
如圖：把這層液膜當(dāng)做一個(gè)平面鏡，用它觀察燈焰的像：是液膜前后兩個(gè)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(lái)自前后兩個(gè)面的反射光用圖中實(shí)虛線來(lái)代表兩列光，所走的路程差不同。
在某些位置疊加后加強(qiáng)，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(gè)問(wèn)題：
(1)是哪兩列光波發(fā)生干涉;
(2)應(yīng)該從哪個(gè)方向去觀察干涉圖樣;
(3)條紋會(huì)向哪個(gè)方向側(cè)移
5.應(yīng)用
(1)照相機(jī)、望遠(yuǎn)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(guò)障礙物進(jìn)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(zhǎng)可比(相差不多)或更小。
單色光單縫衍射圖象特點(diǎn)：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(cè)定光波波長(zhǎng)。
二、精選例題：
【例1】(1997年高考全國(guó)卷)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(只能透過(guò)紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過(guò)綠光)，這時(shí)( 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(wú)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(cè)定單色光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)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(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一次分劃板中心刻度對(duì)齊A條紋中心時(shí)(圖1)，游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖3所示，第二次分劃板中心刻度對(duì)齊B條紋中心時(shí)(圖2)，游標(biāo)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(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)_________mm.圖4游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)______________mm.實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)量多條干涉條紋寬度的目的是______________，所測(cè)單色光的'波長(zhǎng)為_(kāi)__________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(shí)驗(yàn)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(gè)劈形空氣膜，當(dāng)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(diǎn)：(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(duì)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(dāng)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(gè)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(xué)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(dāng)薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的1/4時(shí)，可以大大減少入射光的反射損失，從而增強(qiáng)透射光的強(qiáng)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(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壞視力。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(jì)的這種增反膜的厚度至少是多少?
【例7】(2001年全國(guó)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(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑 小于 (填大于或小于)圖B所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑。
【例8】在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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(méi)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(huì)發(fā)生光的干涉現(xiàn)象，光屏上將沒(méi)有任何條紋出現(xiàn)
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