物理选择性必修 第一册3 光的干涉学案及答案

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观察光的干涉现象，认识干涉条纹的特点．
知道相干光源的概念和产生干涉现象的条件．
能阐述干涉现象的成因及明暗条纹的位置和特点
知识链接 波的干涉的条件 相同、 恒定、 相同
【合作学习·难点探究】
任务一、识别光的双缝干涉
1．物理史实：1801年，英国物理学家 成功地观察到了光的干涉现象，有利的证明了光是一种波．
2．双缝干涉实验(杨氏干涉实验)
(1)实验过程：让一束 投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互叠加发生干涉．
(2)实验现象：在屏上得到 的条纹．
(3)单缝屏的作用：获得一个 (有唯一的频率和振动情况，)。
(4)双缝屏的作用：平行光照射到单缝S上，又照射到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的 。（称为分光法．)
(5)决定条纹明暗的条件
当两个光源与屏上某点的距离之差等于波长λ的 倍时，两列光波在这点相互加强，出现 条纹．
当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长eq \f(λ,2)的 倍时，两列光波在这点相互减弱，出现 条纹．
3．光的干涉条件：两列光的 相同、 恒定、 相同。能发生干涉的两列波称为 ，两个光源称为 ，例如双缝S1、S2。
【例1】．真空中，由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象．这是因为( )
A.两个光源发出光的频率相同 B．两个光源发出光的强度不同
C.两个光源的光速不同 D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源
【变式1】 如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为7.30×10－7 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.30×10－7 m．则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”)．
任务二、会分析干涉条纹和光的波长之间的关系
1．推导过程
(1)两个近似：
①两缝之间距离 缝到屏的距离(d≪l)，则ΔS1S2M近似直角三角形；
②当角θ 很小时，用弧度表示的θ 与它的正弦sinθ、正切tanθ，三者近似相等。
2.结论：相邻两亮纹或两暗纹的中心距离：Δx＝
3.双缝干涉图样特点
(1)．单色光的干涉图样：干涉条纹是 相间的条纹，且条纹间距 ，波长 ，条纹间距 。
(2)．白光的干涉图样：干涉条纹是 条纹，且中央条纹是 的。这是由于各色光波长 ，条纹间距 ，但在中央条纹处光程差都是 ，条纹都是 ，所以复合成白光。而在其它位置处不能完全重合，从而形成了彩色干涉条纹．
【例2】双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹．如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是( )
A．O点是红光的暗条纹 B．O点不是蓝光的亮条纹
C．红光的第一条亮条纹在P点的上方D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方
任务三、理解薄膜干涉
1．薄膜干涉：光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面反射的光在薄膜靠近光源的一面相互叠加，发生干涉的现象。
2．相干光的获得：两个面的反射光是由同一个光波分解而成的，它们具有相同的频率、恒定的相位差及振动方向。
3．薄膜干涉的原理：由于重力作用，液膜 ，因此在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的路程差不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，出现了 条纹；在另一些位置，叠加后相互削弱，出现了 条纹。条纹是 方向的，因为在同一水平高度处，薄膜的厚度相同，从前后两表面反射的光的路程差均相同。
【例3】:市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使在被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为( )
A.eq \f(1,8)λ B.eq \f(1,4)λ C.eq \f(1,2)λ D．λ
【达标训练·限时检测】
1．(多选)对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是( )
A．不同的色光有可能发生干涉现象
B．不同的色光不可能发生干涉现象
C．光的强度不同有可能发生干涉现象
D．是否发生干涉现象与光的强度无关
2．(多选)关于光的干涉，下列说法中正确的是( )
A．在双缝干涉现象里，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的
B．在双缝干涉现象里，入射光波长变短，相邻两个明条纹间距将变窄
C．只有频率相同的两列光波才能产生干涉
D．频率不同的光不可能叠加
3.在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm，若两次实验分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz的单色光a和f2＝7.5×1014 Hz的单色光b进行实验，则P点出现明、暗条纹的情况是( )
A．单色光a和b分别照射时，均出现明条纹
B．单色光a和b分别照射时，均出现暗条纹
C．单色光a照射时出现明条纹，单色光b照射时出现暗条纹
D．单色光a照射时出现暗条纹，单色光b照射时出现明条纹
4.如图所示，用一束平行的白光经图示装置垂直照到挡光板Q上，板上开两条靠得很近的平行狭缝S1、S2，在屏P上可以看到干涉条纹，O点是屏上到两狭缝距离相等的一点，则干涉条纹是________的，O点是________点．
5(多选)如图甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到的图象如图乙所示的条纹中的P和Q的情况，这说明( )
A．N的上表面A处向上凸起 B．N的上表面B处向上凸起
C．N的上表面A处向下凹陷 D．N的上表面B处向下凹陷
6.情境：煤矿中的瓦斯危害极大，某同学查资料得知含有瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪，其原理如图所示：在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．
问题：如果屏的正中央O点变为暗条纹，试分析说明B中气体成分．
【反思总结】
答案
【例1】D
【变式1】明条纹
【例2】C
【例3】B
【达标检测】
1、BCD 2、ABC 3、C 4、彩色 白色 5、C 6、有瓦斯