1. 光的干涉优秀课堂实录

富顺三中“三五”问题式课堂教学模式

课题名称:§5.2光的干涉

高2019 届

物理

备课组

主备人：丁世友

一．自主学习

1．定义

两列___________相同、__________相同的光波相叠加，某些区域出现振动加强，某些区域出现振动减弱，并且加强区域和减弱区域总是相互间隔的现象叫光的干涉现象。

2．相干条件

只有相干光源发出的光叠加，才会发生干涉现象。相干光源是指___________相同(振动情况相同)的两列光波。

3．双缝干涉

(1)现象：单色光干涉时观察到明暗相间的条纹；白光双缝干涉的现象为中央为___________条纹，两边是___________条纹。

(2)亮、暗条纹的判断：Δx＝nλ(n＝0,1,2，…)，即到双缝的距离差为波长的___________1倍的点出现亮条纹，Δx＝nλ＋λ(n＝0,1,2，…)即到双缝的距离差为半波长______倍的点出2现暗条纹。

4．薄膜干涉

光照射到薄膜上时，薄膜________表面反射的两列光相叠加，发生干涉现象。若入射光为单色光，可形成明暗相间的干涉条纹，若入射光为白光，可形成彩色的干涉条纹。

二.理解探究

研究一、双缝干涉中明暗条纹的分析

【题例1】如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2的距离之差为2.1×10-6 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验。

(1)已知A光在空气中的波长为6×10-7 m，问P点是亮条纹还是暗条纹？

(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10-7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，问P点是亮条纹还是暗条纹？

(3)若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象。

(4)设光屏上O为到S1和S2路程相等的点，则B光在PO间有几条暗纹？

解题要点：

规律总结

分析双缝干涉中明暗条纹问题的技巧

1．一般解题步骤

(1)由题设情况依λ真＝nλ介，求得光在真空(或空气)中的波长。

(2)由屏上出现明暗条纹的条件判断光屏上出现的是明条纹还是暗条纹。

λ(3)根据明条纹的判断式Δr＝kλ(k＝0,1,2…)或暗条纹的判断式Δr＝(2k＋1)(k＝20,1,2…)，判断出k的取值，从而判断条纹数。

2．应注意的问题

c(1)λ真＝nλ介可以根据c＝λ真ν、v＝λ介ν、n＝v三个式子推导得到。

(2)两列光发生干涉的条件是两列光的频率相同，振动方向相同，相位差恒定。

(3)相干光的获得方法。

①将一束光分成两束而获得，此法称为分光法。

②利用激光。

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研究二、光的薄膜干涉

【题例2】

用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。图甲是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图乙是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈。将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是(

)

[来源:gkstk.Com]A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°

B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°

C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°

D．干涉条纹保持原来形状不变

思路点拨：1.光的薄膜干涉中相干光源是如何获得的？

2．干涉条纹为什么是水平的？

解题要点：

规律总结

1．薄膜干涉是由于光在薄膜前后两个表面上反射的光引起的，一般来说在不同厚度的薄膜上的光程差不同，所以同一厚度薄膜的两个表面反射的光发生干涉即形成同一条纹。

2．薄膜干涉中条纹间距与厚度变化快慢有关，厚度变化越快，条纹间距越小。

三．巩固提升

1．下列现象中能证明光是横波的是(

) A．光的色散

B．光的干涉

C．光的衍射

D．光的偏振

2．(2012·福建理综)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图)：

①下列说法哪一个是错误的________。(填选项前的字母) ．．．．．．A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝

B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划中心刻线与该亮纹的中心对齐

C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx=a/(n-1)

②测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为________ mm。

3．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，设相邻两个亮条纹的中心距离为Δx，若Δx甲＞Δx乙，则下列说法正确的是(

)

A．甲光能发生偏振现象，乙光则不能发生

B．真空中甲光的波长一定小于乙光的波长

C．甲光的光子能量一定大于乙光的光子能量

D．在同一均匀介质中甲光的传播速度大于乙光

4．(2012·福州模拟)在柏油马路和湖面上常常会看到耀眼的眩光，它使人的视觉疲劳。这些天然的眩光往往是光滑表面反射而来的镜式反射光和从表面反射的漫反射光重叠的结果，漫反射光是非偏振光，而镜式反射光一般是部分偏振光。由于它们是从水平面上反射的，光线的入射面是垂直的，所以反射光含有大量振动在水平方向的偏振光。要想消除这种眩光，只要将光线中的水平振动成分减弱些就可以了。

同理，要想消除从竖直面反射来的眩光，如玻璃窗反射来的眩光，所用偏振轴应取水平[来源:gkstkgkstk]第2页

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方向。

请回答下列两个问题。

(1)某些特定环境下照相时，常在照相机镜头前装一片偏振滤光片使影像清晰，这是利用什么原理？

(2)市场上有一种太阳镜，它的镜片是偏振片，为什么不用普通的带色玻璃片而用偏振片？安装镜片时它的透振方向应该沿什么方向？

参考答案

基础梳理自测

知识梳理

一、1.频率

振动情况

2．频率

3．(1)白色

彩色

(2)整数

奇数

4．前、后

二、1.阴影里

2．尺寸

小

3．(1)对称

(3)泊松

三、1.特定方向

2．强度

3．特定方向

基础自测

1．B

解析：形成干涉条纹是有一定条件的，即两列相干光的光程差需要连续变化，Δxλ＝kλ时，形成明条纹，当Δx＝(2k＋1)时，形成暗条纹，当入射光是白光时，就会形成彩2色条纹，对平板玻璃而言，每一块平板玻璃上下表面都是平行的，故不具备产生干涉条纹的条件，而中间的空气膜，则可能具备这一条件，选项B正确。

2．A

解析：起偏器和检偏器的偏振方向垂直时，没有光通过；偏振方向平行时，光强达到最大。当其中一个偏振片转动180°的过程中，两偏振片的方向由垂直到平行再到垂直，所以通过的光强先增强，然后又减小到零。选项A正确。

2．D

解析：由光的偏振现象的知识可知A、B、C均反映了光的偏振特性，只有D选项是利用手指间的狭缝去观察光的衍射现象，选项D正确。

[来源:gkstk]3．C

解析：如图所示，要使发生明显的衍射现象，有两种方法：一是缩短M与N间距；二是增长水波的波长。

所以将N板向上移或减小波源的频率，从而使波长变长。故可采用的方法是②③。故选C。

4．B

解析：单色光的双缝干涉条纹是等距离宽度的，波长越长，条纹越宽，红光波长比紫光的长，B正确。

核心理解深化

【自主探究1】

答案：见解析

解析：(1)肥皂泡呈现的彩色是光的干涉现象；露珠呈现的彩色是光的色散；通过狭缝看太阳光呈现的彩色是光的衍射现象。

(2)障碍物或孔的尺寸比波长大得多时，可把光看做沿直线传播；障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时，可产生明显的衍射现象。

(3)红光的中央亮纹宽，红光的中央两侧的亮纹离中央亮纹远。

提示：光的衍射和干涉的异同

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【自主探究2】

答案：这个实验说明了光是一种横波。

提示：自然光和偏振光的比较

自然光(非偏振光)

偏振光

光的来源

直接从光源发出的光

自然光通过起偏器后的光

在垂直于光的传播方向的平面内，光振在垂直于光的传播方向的光的振动动沿任意方向，且沿各个方向振动的光平面内，光振动沿特定方方向

的强度相同

向

考向探究突破

【题例1】

答案：(1)暗条纹

(2)亮条纹

(3)见解析

(4)4条

－－解析：(1)路程差Δy＝2.1×106 m，λA＝6×107 m，

路程差Δy与A光波长的倍数关系为

－6Δy2.1×10 mNA＝＝＝3.5 λA6×10－7 m所以P点为暗条纹

(2)根据临界角与折射率的关系

1115sin C＝得n＝＝＝

nsin Csin 37°3由此可知，B光在空气中的波长λB为：

－λB＝nλ介＝5.25×107 m，

路程差Δy与波长λB的倍数关系为

－6Δy2.1×10 mNB＝＝＝4 λB5.25×10－7 m可见，用B光作光源，P点为亮条纹

(3)若让A光和B光分别照射S1和S2，通过S1、S2的光不满足相干条件，故不能发生干涉，此时光屏上只能观察到亮光。

(4)由于NB＝4，故B光在PO间有4条暗纹。

【题例2】

D

解析：附着在金属丝圈上的肥皂膜由于受重力作用而上薄下厚，形成劈形膜。无论在竖直平面内怎样旋转金属丝圈，这种劈形膜的厚度变化都和最初一样，故干涉条纹保持原来的形状，选D。

演练巩固提升

1．D

解析：光的色散证明白光是由各种色光混合而成；光的干涉、光的衍射证明光具有波动性，本题选项D正确。

2．答案：①A

②1.970 解析：①调节光源高度时，不能放上单缝和双缝，不然不会得到沿遮光筒轴线的光束。

②手轮的读数为1.5 mm＋0.01 mm×47.0＝1.970 mm。

螺旋测微器读数结果，以mm为单位小数点后面应有三位，还可以用来判断读数结果是否正确的依据之一。

3．D

解析：(a)图对应的是光照到很大的中间有小圆孔的不透明挡板上，(b)图对应的是光照到不透光的小圆板上，只有选项D正确。

Lλ3．D

解析：由Δx＝得Δx越大则λ越大，选项B错误；光的偏振与波长无关，选d

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hc项A错误；由E＝知，λ越大，E越小，选项C错误；由光的折射率随波长增大而减小和λv＝c/n知，选项D正确。

4．答案：见解析

解析：(1)在某些特定环境下，如拍摄池水中游动的鱼时，由于水面反射光的干扰，影像会不清楚，在镜头前装一片偏振光，消除反射光(反射光为偏振光)，影像就变得清晰。

(2)这种太阳镜是为了消除柏油马路和湖面上反射的耀眼的眩光，因此应用偏振片而不是带色普通玻璃片。该反射光为水平方向的偏振光，故应使镜片的透振方向竖直。

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