资源简介

4.3 光的干涉
【学习目标】
1．观察光的干涉现象，认识干涉条纹的特点
2．知道决定干涉条纹间距的条件，认识出现亮条纹和暗条纹的位置特点
3．通过实例了解薄膜干涉的特点及在生活中的应用
【开启新探索】
通过机械波的学习，我们知道波可以具有反射、折射、衍射、干涉、多普勒效应等性质。光是一种电磁波，可以反射、折射，光也应可以衍射、干涉、多普勒效应！怎样才能观察到干涉现象？观察到的哪些现象是光的干涉？本节课，我们先从“光的干涉”开始，进一步认识“光”！
【质疑提升１】光的双缝干涉
在一定条件下，机械波可以发生特殊的叠加：干涉，并形成了稳定的干涉图样。回顾说明：干涉的条件？稳定干涉图样的特点？
怎样的光才可以干涉？怎样获取“相干光源”？
3．阅读课本，观察P90图4.3-1，描述光通过双缝形成的干涉图样特点。
4． 在双缝干涉中，双缝又有怎样的作用？
5． 结合波的干涉知识，说明:P0位置出现的是亮条纹、暗条纹？为什么？P0以上，为什么会依次出现暗条纹、明条纹？
【质疑提升2】干涉条纹和光的波长之间的关系
如图所示，波长为 λ 的单色光照射到双缝上。两缝中心之间的距离为 d ，两缝 S1、S2 的连线的中垂线与屏的交点为 P0，双缝到屏的距离 OP0 ＝l。设某一亮纹到P0的距离为x，请通过数学方法确定x与的λ、d、l关系。
据x与的λ、d、l关系，思考：两个相邻亮条纹或暗条纹的中心间距的表达式，并说明各符号的含义。
不同颜色的单色光，通过相同的双缝干涉仪器，产生的条纹会有怎样的不同？
若在实验中，使用白光，则在光屏上得到的图样有怎样的特点？
【质疑提升3】薄膜干涉
阅读、观察课本P93做一做，“用肥皂膜做薄膜干涉实验”，把肥皂液膜当作平面镜，用它观察灯焰，看到的像与直接看到的灯焰有什么不同？
为什么会出现这样的像？
(1)薄膜干涉：来自薄膜 两个面的 光相互叠加，发生干涉，称薄膜干涉。
如果用白光，我们会看到怎样的现象？
薄膜干涉在生产生活中有怎样的应用？
【学以致用1】
1． 从两支手电筒射出的光，当它们照射到同一点时看不到干涉花纹，是因为（ ）
A．手电筒射出的光不是单色光 B．周围环境的漫反射光太强
C．干涉图样太细小看不清楚 D．两个光源是非相干光源
2．在双缝干涉实验中，若仅使双缝到屏的间距变小，则明条纹中心间距将 （ ）
A．变大 B．变小 C．不变 D．都有可能
3．双缝干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹．关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是（ ）
A．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不清晰
B．若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变大
C．若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小
D．若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离不变
4． 在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差Δl1=0.75μm，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差Δl2=1.5μm，如果用频率为6.0×1014Hz的黄光照射双缝，则 （ ）
A．P点出现明条纹，Q点出现暗条纹　　B．Q点出现明条纹，P点出现暗条纹
C．两点均出现明条纹　　　　　　　　　D．两点均出现暗条纹
【学科素养提升】
如图所示，将激光束照在双缝上，光屏上会出现明暗相间的光的干涉条纹，如果想要增大条纹间的距离，可以采用的方法是（　　）
增大激光的频率
　　B．增大双缝到屏的距离
C．增大双缝之间的距离
D．增大激光器到双缝的距离
2． 关于双缝干涉条纹的以下说法中正确的是（ ）
A．用不同颜色的单色光分别通过两缝之一做干涉实验，能观察到明暗相间的干涉条纹
B．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该色光半波长的整数倍
C．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该色光波长的奇数倍
D．用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定是该色光半波长的奇数倍
3． 某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，在屏上观察到如图乙所示的条纹。他改变的实验条件可能是（　　）
A．换用频率更高的单色光源
B．增大光源与双缝的距离
C．减小双缝到光屏间的距离
D．减小双缝之间的距离
4．用单色光做双缝干涉实验，下列说法中正确的是（ ）
A．屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间距增大
B．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距
C．相邻干涉条纹中心间距不相等
D．相邻干涉条纹中心间距相等
5．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差μm；若分别用频率为
Hz和Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是（ ）
①　用频率为的单色光照射时，出现明条纹
②　用频率为的单色光照射时，出现暗条纹
③　用频率为的单色光照射时，出现明条纹
④　用频率为的单色光照射时，出现暗条纹
A．①③　　B．②④　　　C．①④　　D．②③
6． 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(PS1=PS2)，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（ ）
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
7． 用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象图（a）是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）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（　　）
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．干涉条纹保持原来方向不变
8．　如图所示，竖直放置的肥皂薄膜在重力作用下上薄下厚，从肥皂薄膜左侧面水平射入红光后，可以在左侧面观察到干涉条纹。下列说法中正确的有（　　）
A．干涉条纹是竖直条纹
B．如果把入射光换成紫光，干涉条纹间距将变大
C．干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的
D．如果薄膜上下两端的厚度差变大，干涉条纹间距将变大
9． 市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照射物品产生的热效应大大降低，因而广泛地应用于博物馆、商店等处，这种灯能降低热效应的原因之一，是在灯泡后面放置的反光镜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热效应最显著的红外线，以表示红外线在该薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度可能是（　　）
A． B．
C． D．
10．
如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是（　　）
①干涉条纹是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
②干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
③干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化造成的
④若平薄凸透镜的圆弧面半径增大，圆环状干涉条纹的间距将变小
A．①③　　B．②④　　　C．①④　　D．②③
11.　劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示。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一个劈形空气薄膜，当光从上方入射后，从上往下看到的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）任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。
现若在如图所示装置中抽去一张纸片，则当光入射到劈形空气薄膜后，从上往下可以观察到干涉条纹发生了怎样的变化？
变宽4.3 光的干涉
【学习目标】
1．观察光的干涉现象，认识干涉条纹的特点
2．知道决定干涉条纹间距的条件，认识出现亮条纹和暗条纹的位置特点
3．通过实例了解薄膜干涉的特点及在生活中的应用
【开启新探索】
通过机械波的学习，我们知道波可以具有反射、折射、衍射、干涉、多普勒效应等性质。光是一种电磁波，可以反射、折射，光也应可以衍射、干涉、多普勒效应！怎样才能观察到干涉现象？观察到的哪些现象是光的干涉？本节课，我们先从“光的干涉”开始，进一步认识“光”！
【质疑提升１】光的双缝干涉
在一定条件下，机械波可以发生特殊的叠加：干涉，并形成了稳定的干涉图样。回顾说明：干涉的条件？稳定干涉图样的特点？
怎样的光才可以干涉？怎样获取“相干光源”？
3．阅读课本，观察P90图4.3-1，描述光通过双缝形成的干涉图样特点。
4． 在双缝干涉中，双缝又有怎样的作用？
5． 结合波的干涉知识，说明:P0位置出现的是亮条纹、暗条纹？为什么？P0以上，为什么会依次出现暗条纹、明条纹？
【质疑提升2】干涉条纹和光的波长之间的关系
如图所示，波长为 λ 的单色光照射到双缝上。两缝中心之间的距离为 d ，两缝 S1、S2 的连线的中垂线与屏的交点为 P0，双缝到屏的距离 OP0 ＝l。设某一亮纹到P0的距离为x，请通过数学方法确定x与的λ、d、l关系。
据x与的λ、d、l关系，思考：两个相邻亮条纹或暗条纹的中心间距的表达式，并说明各符号的含义。
不同颜色的单色光，通过相同的双缝干涉仪器，产生的条纹会有怎样的不同？
若在实验中，使用白光，则在光屏上得到的图样有怎样的特点？
【质疑提升3】薄膜干涉
阅读、观察课本P93做一做，“用肥皂膜做薄膜干涉实验”，把肥皂液膜当作平面镜，用它观察灯焰，看到的像与直接看到的灯焰有什么不同？
为什么会出现这样的像？
(1)薄膜干涉：来自薄膜 两个面的 光相互叠加，发生干涉，称薄膜干涉。
如果用白光，我们会看到怎样的现象？
薄膜干涉在生产生活中有怎样的应用？
【学以致用1】
1． 从两支手电筒射出的光，当它们照射到同一点时看不到干涉花纹，是因为（ ）
A．手电筒射出的光不是单色光 B．周围环境的漫反射光太强
C．干涉图样太细小看不清楚 D．两个光源是非相干光源
2．在双缝干涉实验中，若仅使双缝到屏的间距变小，则明条纹中心间距将 （ ）
A．变大 B．变小 C．不变 D．都有可能
3．双缝干涉实验装置如图所示，双缝间的距离为d，双缝到像屏的距离为，调整实验装置使得像屏上可以见到清晰的干涉条纹．关于干涉条纹的情况，下列叙述正确的是（ ）
A．若将像屏向左平移一小段距离，屏上的干涉条纹将变得不清晰
B．若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变大
C．若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻明条纹间的距离变小
D．若将双缝间的距离d减小，像屏上的两个相邻暗条纹间的距离不变
4． 在双缝干涉实验中，光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差Δl1=0.75μm，光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差Δl2=1.5μm，如果用频率为6.0×1014Hz的黄光照射双缝，则 （ ）
A．P点出现明条纹，Q点出现暗条纹　　B．Q点出现明条纹，P点出现暗条纹
C．两点均出现明条纹　　　　　　　　　D．两点均出现暗条纹
【学科素养提升】
如图所示，将激光束照在双缝上，光屏上会出现明暗相间的光的干涉条纹，如果想要增大条纹间的距离，可以采用的方法是（　　）
增大激光的频率
　　B．增大双缝到屏的距离
C．增大双缝之间的距离
D．增大激光器到双缝的距离
2． 关于双缝干涉条纹的以下说法中正确的是（ ）
A．用不同颜色的单色光分别通过两缝之一做干涉实验，能观察到明暗相间的干涉条纹
B．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该色光半波长的整数倍
C．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该色光波长的奇数倍
D．用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定是该色光半波长的奇数倍
3． 某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到如图甲所示的条纹，仅改变一个实验条件后，在屏上观察到如图乙所示的条纹。他改变的实验条件可能是（　　）
A．换用频率更高的单色光源
B．增大光源与双缝的距离
C．减小双缝到光屏间的距离
D．减小双缝之间的距离
4．用单色光做双缝干涉实验，下列说法中正确的是（ ）
A．屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间距增大
B．在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距
C．相邻干涉条纹中心间距不相等
D．相邻干涉条纹中心间距相等
5．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差μm；若分别用频率为
Hz和Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是（ ）
①　用频率为的单色光照射时，出现明条纹
②　用频率为的单色光照射时，出现暗条纹
③　用频率为的单色光照射时，出现明条纹
④　用频率为的单色光照射时，出现暗条纹
A．①③　　B．②④　　　C．①④　　D．②③
6． 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(PS1=PS2)，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（ ）
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
7． 用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象图（a）是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b）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（　　）
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．干涉条纹保持原来方向不变
8．　如图所示，竖直放置的肥皂薄膜在重力作用下上薄下厚，从肥皂薄膜左侧面水平射入红光后，可以在左侧面观察到干涉条纹。下列说法中正确的有（　　）
A．干涉条纹是竖直条纹
B．如果把入射光换成紫光，干涉条纹间距将变大
C．干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的
D．如果薄膜上下两端的厚度差变大，干涉条纹间距将变大
9． 市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照射物品产生的热效应大大降低，因而广泛地应用于博物馆、商店等处，这种灯能降低热效应的原因之一，是在灯泡后面放置的反光镜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热效应最显著的红外线，以表示红外线在该薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度可能是（　　）
A． B．
C． D．
10．
如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是（　　）
①干涉条纹是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
②干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
③干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化造成的
④若平薄凸透镜的圆弧面半径增大，圆环状干涉条纹的间距将变小
A．①③　　B．②④　　　C．①④　　D．②③
11.　劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示。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一个劈形空气薄膜，当光从上方入射后，从上往下看到的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）任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。
现若在如图所示装置中抽去一张纸片，则当光入射到劈形空气薄膜后，从上往下可以观察到干涉条纹发生了怎样的变化？
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