1. 光的干涉教学设计及教案分析

教科版物理选修3-4 第五章光的波动性 第1节 光的干涉

教学设计

教学目标

1．通过实验观察认识光的干涉现象，知道从光的干涉现象说明光是一种波。

2．掌握光的双缝干涉现象是如何产生的，何处出现亮条纹，何处出现暗条纹。

3、初步认识薄膜干涉及其应用。

教学过程：

从生活中彩虹、海市蜃楼等奇妙的光学现象来探究光的本性

引入：人类对光的本性的认识过程

A．牛顿的微粒说（17世纪）：光是的物质微粒（弹性小球），在均匀介质中以一

定的速度传播；

①

能解释：光的直线传播、光的反射、光的折射；

②

不能解释：光能同时发生反射和折射、光的独立传播；

B．惠更斯（荷兰，跟牛顿同一时代）：光是某种振动，以波的形式向周围传播；

①

能解释：光的反射和折射、光的独立传播；

扬中

②

不能解释：光的直线传播、光电效应；

C．托马斯•杨（英）、菲涅耳（法）：光的干涉和衍射现象，进一步证实了光的

波动性（复习波的相关知识）；

D．麦克斯韦预言电磁波的存在，并提出光是一种电磁波；但仍不能解释随后观

察到的光电效应现象；

E．爱因斯坦：光子说（光子有别于微粒）

现在人们公认：光具有波粒二象性

要说明光是一种波，从实验引入

一

双缝干涉（阅读课本P78）

1.了解杨氏实验装置以及作用和观察到的实验现象

2、为什么会出现这样的图样？怎样用波动理论进行解释。

小结：

1、产生光的干涉现象的条件：

频率相同

2、用波动理论解释光的干涉现象：

亮纹：S2n2

n0,1,2

暗纹：s(2n1)2

n0,1,2

3、干涉条纹的特点：

明暗相间等间距条纹

例1在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中

1

的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时（

C

）

A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其它颜色的双缝干涉条纹消失

B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其它颜色的双缝干涉条纹依然存在

C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮

D．屏上无任何光亮

二

. 条纹间距与波长的关系

同一实验中，任意两个相邻的亮纹间的距离是_相等____的。相邻明暗相间条纹间的距离是xL。

d用白光进行干涉实验，各种单色光在光屏中央均为_亮____纹，中央亮纹是各色光复合而成，所以是_白色____色的．各色光由于波长不同，在光屏上产生的其它各级亮纹的位置均不相同，所以其它各级亮纹是__彩色___色的。

例2

用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹，下列正确的说法是（

AC

）

A、干涉图样的中央亮纹是白色的；

B、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹；

C、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹；

D、在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与双缝间距离有关

例3 在用单色光做双缝干涉实验中，屏中央（到两缝距离相等处）是亮条纹，称为第零级亮条纹，紧靠中央亮纹的暗纹称为第一级暗纹，那么（

D

）

A．第三级暗纹到两缝距离差为波长的1.5倍

B．第三级亮纹到两缝距离差为波长的1.5倍

C．第三级亮纹到两缝距离之差为波长的2倍

D．第三级亮纹到两缝距离差为波长的3倍

三 薄膜干涉

实验：演示：点燃酒精灯，在火焰中洒些氯化钠，使火焰发生黄光。把圆环竖直地插入肥皂溶液中，慢慢向上提起形成薄膜，竖直放好，将大烧杯罩住圆环，减小蒸发，以延长演示时间，便于全体观察。将酒精灯移到膜前，调整好位置，在酒精灯同侧观察到肥皂膜上呈现_____明暗相间条纹

1.薄膜干涉的原因是什么？

薄膜前后表面反射光叠加形成干涉

2应该从哪个方向去观察干涉图样？

与光源同侧

3怎样解释这一现象呢？

2

波动理论，峰峰相遇谷谷相遇加强形成明条纹，峰谷相遇减弱形成暗纹

问题：照相机、摄像机的镜头大多是蓝紫色的，为什么？

薄膜的厚度选取了感光作用最好的绿光在薄膜中波长的1/4倍，由于绿光的大量透射，光谱边缘部分的红光和紫光并没有显著削弱，所以眼睛看到的镜头呈蓝紫色。

例4

如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的。检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反向的光叠加而成的（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

当堂展示

1、如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮纹中心（即P1到S1、S2的路程差为一个波长），现换用波长为400nm的紫光源照射单缝，则（

B

）

A．P和P1仍为亮点

B．P为亮点，P1为暗点

C．P为暗点，P1为亮点

D．P、P1均为暗点

2、如图为一竖直的肥皂液的横截面，用单色光照射薄膜，在薄膜上产生明暗相间的条纹，下列说法正确的是（

BCD ）

A．薄膜上的干涉条纹是竖直的

B．薄膜上的干涉条纹是水平的

C．用蓝光照射所产生的干涉条纹间距比用红光照射时小

D．干涉条纹是由于光线在薄膜前后两表面反射形成两列光波叠加的结果

3、用单色光做双缝干涉实验时，测得双缝间距离为0.4mm，双缝到屏的距离为1m，干涉条纹的间距为1.5mm，求所用光波的波长。

答案：600nm

3

同步训练

1．以下哪些属于干涉现象( )

A．雨后天边美丽的彩虹

B．阳光下肥皂膜上的彩色条纹

C．荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮

D．上表面咐有油膜的厚玻璃板，受阳光照射，在油膜表面上会有彩色光斑

2．在单色光的双缝干涉实验中( )

A．两列光的波峰和波峰重叠处出现亮条纹

B．两列光的波谷和波谷重叠处出现暗条纹

C．从两个狭缝到屏上的路程差是光的波长的奇数倍处，出现暗条纹

D．从两个狭缝列屏上的路程差是光的波长的整数倍处，出现亮条纹

3．用波长为的平行单色光照射双缝，在光屏上偏离中心的P点处恰好出现亮条纹，则( ) A．改用波长为2的单色光照射，P点处一定出现亮条纹

B．改用波长为2的单色光照射，P点处一定出现暗条纹

C．改爪波长为D．改用波长为的单色光照射，P点处—定出现亮条纹

2的单色光照射，P点处一定出现暗条纹

24．用单色光做双缝干涉实验时，下列说法正确的是( ) A．入射光波长越长，干涉条纹间距越大

B．入射光频率越高，干涉条纹间距越大

C．把入射光中绿光变成紫光，干涉条纹间距变小

D．把入射光中绿光变成红光，干涉条纹间距变小

5．关于薄膜干涉，以下说法正确的是( )

A．干涉条纹的产生是由于光在膜的前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果

B．干涉条纹中的暗纹是由于上述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果

C．干涉条纹是等间距的平行线时，说明膜的厚度处处相等

D．观察薄膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧

6．劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如左图所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成—个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如右图所示．干涉条纹有如下特点：(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻明条纹或明条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在左图装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹( )

A．变疏

B．变密

4

C．不变

D．消失

7．一个半径较大的透明玻璃球体，截去上面的一大部分，然后将这—部分放到标准的水平面上，现让单色光竖直射向截面，如图所示，在反射光中看到的是( )

A．平行的亮暗相间的干涉条纹

B．环形的亮暗相间的干涉条纹

C．只能看到同颜色的平行反射光

D．一片黑暗

8．用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离ｄ=0.1mm，双缝到屏的距离L=6.0m，测出屏上干涉条纹中相邻亮纹间的距离是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长是多少？假如把整个装置放入折射率是4的水中，3这时屏上的条纹间距又是多少？

答案：

1.

BD 2.

AD 3.

C 4.

AC 5.

AD 6.

A 7.

B 8.

630nm

2.85cm

5