高三物理教案：《光的干涉》教學(xué)設(shè)計(jì)

　　本文題目：高三物理教案:光的干涉

　　一、知識點(diǎn)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(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(gè)相鄰的亮紋或暗條紋的中心間距是Δx=lλ/d

　　測波長為：λ=d?Δx /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?yàn)榘坠馐怯刹煌�顏色的單色光�?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(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，波長不同在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，各種顏色的光都會發(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(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，來自前后兩個(gè)面的反射光用圖中實(shí)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(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(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(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，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(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__________mm.圖4游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_______________mm.實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)驗(yàn)誤差，6.5×10-7.

　　【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)動員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時(shí)間被紫外線照射，否則將會嚴(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8.1×1014Hz，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(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)

　　【例9】.如右圖所示，L為水平放置的點(diǎn)亮的8w日光燈，T為一藤椅的豎直靠背，橫藤條與日光燈管平行，豎藤條相互垂交織，它們之間是透空方格，P是與藤條靠背平行的白屏。現(xiàn)將屏從緊貼椅背處慢慢向遠(yuǎn)處(圖中右方)平移，從屏上將依次看到( 答案C 　 )

　　A.橫藤條的影，橫豎藤條的影?

　　B.豎藤條的影，橫豎藤條的影?

　　C.橫豎藤條的影，豎藤條的影，沒有藤條的影?

　　D.橫豎藤條的影，橫藤條的影，沒有藤條的影?

　　三、過關(guān)測試

　　1.如圖所示是光的雙縫干涉的示意圖,下列說法中正確的是( )

　　①單縫S的作用是為了增加光的強(qiáng)度.

　　②雙縫S1、S2的作用是為了產(chǎn)生兩個(gè)頻率相同的線狀光源.

　　③當(dāng)S1、S2發(fā)出兩列光波到P點(diǎn)的路程差為光的波長λ的1.5 倍時(shí),產(chǎn)生第二條暗條紋。

　　④當(dāng)S1、S2發(fā)出的兩列光波到P點(diǎn)的路程差為長λ時(shí),產(chǎn)生中央亮條紋.

　　A.①　　　　B.①②　　　C.②④　　　D.②③

　　2.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差△x=0.6 ,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)明、暗條紋的情況是( )

　　A.用頻率為f1的單色光照射時(shí),出現(xiàn)明條紋.

　　B.用頻率為f2的單色光照射時(shí),出現(xiàn)明條紋.

　　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.

　　3.關(guān)于雙縫干涉條紋的以下說法中正確的是( )

　　A.用同一種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),能觀察到明暗相間的單色條紋.

　　B.用同一種單色光經(jīng)雙縫干涉的明條紋到兩縫的距離之差為該色光波長的整數(shù)倍.

　　C.用同一種單色光經(jīng)雙縫干涉的明條紋到兩縫的距離之差一定為該色光波長的奇數(shù)倍.

　　D.用同種單色光經(jīng)雙縫后干涉的暗條紋到兩縫的距離之差一定為該色光半波長的奇數(shù)倍.

　　4.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(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，這時(shí)( )

　　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

　　D AD ABD C A C AC A BD AC B D B A

　　5.如圖所示，一束白光從左側(cè)射人肥皂薄膜，下列說法中正確的是 ( )

　　①人從右側(cè)向左看，可看到彩色條紋

　　②人從左側(cè)向右看，可看到彩色條紋

　　③彩色條紋水平排列

　　④彩色條紋豎直排列

　　A.②③ B.①②④ C.②④ D.①③

　　6.用綠光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在光屏上呈現(xiàn)出綠、暗相間的條紋，相鄰兩條綠條紋間的距離為Δx。下列說法中正確的有 ( )

　　A.如果增大單縫到雙縫間的距離，Δx 將增大

　　B.如果增大雙縫之間的距離，Δx 將增大

　　C.如果增大雙縫到光屏之間的距離，Δx將增大

　　D.如果減小雙縫的每條縫的寬度，而不改變雙縫間的距離，Δx將增大

　　7.如圖甲所示，在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡，在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜，讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上，結(jié)果在上方觀察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋，稱為牛頓環(huán)，以下說法正確的是 ( )

　　A.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的

　　B.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的

　　C.干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸炔皇蔷鶆蜃兓��?br />
　　D.干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸仁蔷鶆蜃兓��?br />
　　8.在一發(fā)光的小電珠和光屏之間放一個(gè)大小可以調(diào)節(jié)的圓形孔屏，在圓屏從較大調(diào)到完全閉合的過程中，在屏上看到的現(xiàn)象是：( )

　　A.先是圓形亮區(qū)，再是圓形亮環(huán)，最后完全黑暗

　　B.先是圓形亮區(qū)，最后完全黑暗

　　C.先是圓形亮環(huán)，最后完全黑暗

　　D.先是圓形亮環(huán)，再是圓形亮區(qū)，最后完全黑暗

　　9.關(guān)于光學(xué)裝置上的增透膜，下列說法中錯(cuò)誤的是：( )

　　A.照相機(jī)的鏡頭上涂增透膜后，可提高成像質(zhì)量

　　B.光學(xué)鏡頭上涂增透膜，是為了使入射光的各種色光都不發(fā)生反射

　　C.增透膜的厚度應(yīng)是入射光在介質(zhì)中波長的四分之一

　　D.涂有增透膜的鏡頭，看上去呈淡紫色，說明增透膜增加了鏡頭對紫光的透射程度

　　10.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果只改變一個(gè)條件，以下說法中正確的是：( )

　　A.使雙縫間距變小，則條紋間距變寬

　　B.使屏與雙縫距離變小，則條紋間距變寬

　　C.將入射光由綠光改為紅光，則條紋間距變寬

　　D.將入射光由綠光改為紫光，則條紋間距變寬

　　11.如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中，當(dāng)使用波長為 的橙光做實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏中心點(diǎn)P點(diǎn)及其上方的P1點(diǎn)形成兩條相鄰的亮紋;若換用波長為 的紫光重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，在P和P1點(diǎn)形成的亮、暗紋情況是( )

　　A.P和P1都是亮紋

　　B.P是亮紋，P1是暗紋

　　C.P是暗紋，P1是亮紋

　　D.P和P1都是暗紋

　　12.下面哪些屬于光的干涉現(xiàn)象：( )

　　A.雨后美麗的彩虹

　　B.對著日光燈從兩鉛筆的縫中看到的彩色條紋

　　C.光通過三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋

　　D.陽光下肥皂膜上的彩色條紋

　　13.關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，以下說法中正確的是：( )

　　A.縫的寬度 越小，衍射圖案越亮

　　B.縫的寬度 越小，衍射現(xiàn)象越明顯

　　C.縫的寬度 越小，光的傳播路線越接近直線

　　D.入射光的波長越短，衍射現(xiàn)象越明顯

　　14.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，綠光通過單縫S后，投射到具有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫的距離相等，光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點(diǎn)距雙縫S1和S2的距離相等，P點(diǎn)是距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋。如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，討論屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋的情況是：①O點(diǎn)是紅光的亮條紋;②紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方;③O點(diǎn)不是藍(lán)光的亮條紋;④藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方。其中正確的是

　　A.只有①②正確 B.只有①④正確 C.只有②③正確 D.只有③④正確

　　15.在用雙縫干涉測光的波長的實(shí)驗(yàn)中：⑴已知雙縫到光屏之間的距離是600mm，雙縫之間的距離是0.20mm，單縫到雙縫之間的距離是100mm，某同學(xué)在用測量頭測量時(shí)，先將測量頭目鏡中中看到的分劃板中心刻線對準(zhǔn)某條亮紋(記作第1條)的中心，這時(shí)手輪上的示數(shù)如左圖所示。然后他轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線對準(zhǔn)第7條亮紋的中心，這時(shí)手輪上的示數(shù)如右圖所示。這兩次示數(shù)依次為_______mm和______mm。由此可以計(jì)算出本實(shí)驗(yàn)所用的單色光的波長為_______nm。