高考物理課件：第20章第一節(jié)《光的干涉》（人教版選修3-4）

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歡迎進入物理課堂 第一節(jié)光的干涉 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓練 第一節(jié) 課前自主學案 目標概覽 目標概覽 學習目標 1 知道光的干涉現(xiàn)象 并知道光的干涉現(xiàn)象說明光是一種波 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 不同色光產(chǎn)生的雙縫干涉條紋間距不同 光的波長越長 干涉條紋間距越大 知道不同色光的頻率不同 重點難點 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 出現(xiàn) 條紋 某些區(qū)域相互減弱 出現(xiàn) 條紋 且加強和減弱的區(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 振動情況相同且相位差恒定 能發(fā)生干涉的兩列波稱為相干波 兩個光源稱為 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 雙縫干涉實驗中相干光源的獲得方法 一般光源的光通過單縫后 可認為是由單縫發(fā)出的頻率一定的光 該光通過對稱的雙縫后 得到相干光源 2 雙縫干涉圖樣特點 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 亮條紋 暗 白光 紫光 紅光 波長 反比 三 薄膜干涉1 薄膜干涉中相干光的來源一列光在膜的 和 分別反射 如同由前 后表面發(fā)射出來的兩列完全相同的光 滿足相干條件 前表面 后表面 2 薄膜干涉圖樣特點由于膜的厚度不同 若兩列波反射回來的光程差是波長的 疊加后振動加強 形成亮條紋 若光程差是半波長的 疊加后振動減弱 形成 所以 當膜是楔形時 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不同 各自在不同地點出現(xiàn)亮紋 而形成 3 薄膜干涉的應用 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 核心要點突破 圖19 5 2 2 圖象特點 中央為亮條紋 兩邊為等間距對稱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某點的路程差等于波長的整倍數(shù)時 該處光相互加強 出現(xiàn)亮條紋 當?shù)竭_某點的路程差為半波長奇數(shù)倍時 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 后兩表面反射回來的光 不是透過膜的光 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 某一位置紅光得到加強 其他顏色的光就被削弱 故在此位置看到的是紅色 而另一位置則會看到黃色等其他顏色 而在單色光照射下 則會出現(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 如果被測表面有的地方不平 那么空氣層的厚度相同的各點不再位于一條直線上 該處產(chǎn)生的干涉條紋就會發(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 課堂互動講練 如圖20 1 6所示 在雙縫干涉實驗中 S1和S2是雙狹縫 P是光屏上的一點 已知P點與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驗 圖20 1 6 1 已知A光在折射率為n 1 5的介質(zhì)中波長為4 10 7m 問P點是亮條紋還是暗條紋 2 已知B光在某種介質(zhì)中波長為3 15 10 7m 當B光從這種介質(zhì)射向空氣時 臨界角為37 問P點是亮條紋還是暗條紋 答案 1 暗條紋 2 亮條紋 點評 這類綜合題的求解方法除了用到判斷亮條紋和暗條紋的條件 還要用到幾何光學中的諸多知識 分析時要注意前后聯(lián)系 變式訓練1在雙縫干涉實驗中 雙縫到光屏上P點的距離之差 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點出現(xiàn)亮 暗條紋的情況是 A 用頻率為f1的單色光照射時 出現(xiàn)亮條紋B 用頻率為f2的單色光照射時 出現(xiàn)亮條紋C 用頻率為f1的單色光照射時 出現(xiàn)暗條紋D 用頻率為f2的單色光照射時 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)薄膜兩個界面上反射回來的光再相遇時產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 這樣人從左側(cè)向右看時 可以看到彩色條紋 選項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C正確 答案 BC 點評 這是物理原理在實際生活中的表現(xiàn) 平時應多觀察 注意實際生活中所隱含的各種物理原理 變式訓練2如圖20 1 8是一豎直的肥皂液薄膜的橫截面 關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從膜的前表面和后表面分別反射回來 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 當波峰與波谷互相疊加時 形成暗條紋 當波谷與波谷 或波峰與波峰 互相疊加時 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 且波長越長 相鄰條紋的間距越大 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 否則將會嚴重地損傷視力 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 那么他設計的這種 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 點評 不論增反膜還是增透膜 有關光的波長必須為光在該膜中的波長 變式訓練3市場上有種燈具俗稱 冷光燈 用它照射物品時能使被照物品處產(chǎn)生的熱效應大大降低 從而廣泛地應用于博物館 商店等處 這種燈降低熱效應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玻璃表面反射回來的熱效應最顯著的紅外線 以 表示此紅外線在該膜中的波長 則所鍍薄膜的厚度最小應為 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全