3光的干涉學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1觀察光的干涉現(xiàn)象，能說(shuō)出光的干涉條紋的特點(diǎn)(重點(diǎn))2能說(shuō)出干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的原因以及出現(xiàn)明條紋或暗條紋應(yīng)滿(mǎn)足的條件(難點(diǎn))3明確相干光源的概念，熟記產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件(重點(diǎn))知識(shí)點(diǎn)一| 楊氏干涉實(shí)驗(yàn)1.物理史實(shí)1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象，開(kāi)始讓人們認(rèn)識(shí)到光的波動(dòng)性2.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程：讓一束平行的單色光投射到一個(gè)有兩條狹縫S1和S2的擋板上，兩狹縫相距很近，兩狹縫就成了兩個(gè)波源，它們的頻率、相位和振動(dòng)方向總是相同的，兩個(gè)光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加發(fā)生干涉(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在屏上得到明暗相間的條紋(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光是一種波1直接用強(qiáng)光照射雙縫，發(fā)生干涉(×)2兩只手電筒射出的光束在空間相遇，能觀察到光的干涉現(xiàn)象(×)3用單色光作光源，干涉條紋是明暗相間的條紋()1做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)必須具備什么條件才能觀察到干涉條紋？【提示】必須是相干光源，且雙縫間的間距必須很小2一般情況下光源發(fā)出的光很難觀察到干涉現(xiàn)象，這是什么原因？【提示】光源不同部位發(fā)出的光不一定具有相同的頻率和恒定的相差，不具備相干光源的條件1.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(qiáng)，出現(xiàn)亮紋，某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗紋，且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域是相互間隔的，即出現(xiàn)亮紋和暗紋相間的現(xiàn)象(2)干涉條件：兩列光的頻率相同、相差恒定或兩列光振動(dòng)情況總是相同能發(fā)生干涉的兩列波稱(chēng)為相干波，兩個(gè)光源稱(chēng)為相干光源，相干光源可用同一束光分成兩列來(lái)獲得2托馬斯·楊的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)(1)雙縫干涉的裝置示意圖(如圖所示)實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，有光源、單縫、雙縫和光屏(2)單縫屏的作用獲得一個(gè)線(xiàn)光源，使光源有唯一的頻率和振動(dòng)情況，如果用激光直接照射雙縫，可省去單縫屏楊氏那時(shí)沒(méi)有激光，因此他用強(qiáng)光照射一條狹縫，通過(guò)這條狹縫的光再通過(guò)雙縫產(chǎn)生相干光(3)雙縫屏的作用平行光照射到單縫S上，又照射到雙縫S1、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動(dòng)情況完全一致的相干光3雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)(1)單色光的干涉圖樣(如圖所示)若用單色光作光源，則干涉條紋是明暗相間的條紋，且條紋間距相等中央為亮條紋，兩相鄰亮條紋(或暗條紋)間距離與光的波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越大，條紋間距越大(2)白光的干涉圖樣若用白光作光源，則干涉條紋是彩色條紋，且中央條紋是白色的這是因?yàn)椋簭碾p縫射出的兩列光波中，各種色光都能形成明暗相間的條紋，各種色光都在中央條紋處形成亮條紋，從而復(fù)合成白色條紋兩側(cè)條紋間距與各色光的波長(zhǎng)成正比，即紅光的亮條紋間距寬度最大，紫光的亮條紋間距寬度最小，即除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋1.以下光源不可作為相干光源的是()A兩個(gè)相同亮度的燭焰B兩個(gè)相同規(guī)格的燈泡C雙絲燈泡D出自一個(gè)光源的兩束光E一束平行單色光經(jīng)雙縫后分為兩束解析：相干光的條件，必須是頻率相同，相位差恒定答案：ABC2在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過(guò)紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過(guò)綠光)，已知紅光與綠色頻率，波長(zhǎng)均不相等，這時(shí)在屏上可看到什么現(xiàn)象？解析：兩列光波發(fā)生干涉的條件之一是頻率相等，利用雙縫將一束光分成能夠發(fā)生疊加的兩束光，在光屏上形成干涉條紋，但分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光頻率不等，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋但屏上仍有亮光答案：見(jiàn)解析3從兩只相同的手電筒射出的光，當(dāng)它們?cè)谀骋粎^(qū)域疊加后，看不到干涉圖樣，這是為什么？解析：本題雖然強(qiáng)調(diào)兩只相同的手電筒，但它們發(fā)出的光頻率仍然不同不滿(mǎn)足干涉產(chǎn)生的條件，看不到干涉圖樣答案：見(jiàn)解析(1)雙縫干涉的條件是必須有相干光源，且雙縫間的間距必須很小(2)光源不同部位發(fā)出的光不一定具有相同的頻率和恒定的相位差，所以一般情況很難觀察到光的干涉現(xiàn)象，楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)采用將一束光“一分為二”的方法獲得相干光源(3)在單色光的干涉條紋中，兩相鄰明紋或暗紋間的距離是相等的，不同色光的條紋間距不相等知識(shí)點(diǎn)二| 決定條紋明暗的條件1當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，兩列光波在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，出現(xiàn)明條紋2當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，兩列光波在這點(diǎn)相互減弱，出現(xiàn)暗條紋1若用白光作光源，干涉條紋是明暗相間的條紋(×)2若用單色光作光源，干涉條紋是明暗相間的條紋()3當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差為半波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)出現(xiàn)暗條紋(×)1用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，彩紋的特點(diǎn)如何？【提示】屏中央各色光都得到加強(qiáng)，混合成白色，但兩側(cè)因條紋間距不同而分開(kāi)成彩色，而且同一級(jí)條紋內(nèi)紫外紅2不同色光在真空中的光速相同嗎？在同種介質(zhì)中的光速相同嗎？【提示】各種色光在真空中的光速均為c3×108 m/s，而在同種介質(zhì)中，由于各種色光的折射率不同，由v知，v不同1明暗條紋的判斷如圖所示，S1、S2是兩個(gè)狹縫，S1S2d，縫到屏的距離為l，ld，O是S1S2的中垂線(xiàn)與屏的相交點(diǎn)(1)出現(xiàn)明條紋的條件屏上某點(diǎn)P到雙縫S1和S2的路程差正好是波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即|PS1PS2|k2k·(k0，1，2，)(2)出現(xiàn)暗條紋的條件屏上某點(diǎn)P到雙縫S1和S2的路程差正好是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即|PS1PS2|(2k1)(k0，1，2，3，)2對(duì)雙縫干涉圖樣的兩點(diǎn)說(shuō)明(1)若用白光作光源，則干涉條紋是彩色條紋，且中央亮紋為白色(2)若利用單色光作光源，則干涉條紋是明暗相間的條紋，且條紋間距相等，中央仍為亮紋4在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為0.6 m，若分別用頻率f15.0×1014Hz和f27.5×1014Hz的單色光垂直照射雙縫，則P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是：?jiǎn)紊鈌1照射時(shí)出現(xiàn)_條紋，單色光f2照射時(shí)出現(xiàn)_條紋解析：本題考查雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中屏上出現(xiàn)明、暗條紋的條件根據(jù)波的疊加知識(shí)，可知與兩個(gè)狹縫的光程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，與兩個(gè)狹縫的光程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋據(jù)可得1 m0.6×106 m0.6 m，2 m0.4×106 m0.4 m，即d1，d2.答案：明暗5如圖所示，用頻率為f的單色光(激光)垂直照射雙縫，在光屏的P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋，已知光速為c，則P到雙縫S1、S2的距離之差|r1r2|應(yīng)為_(kāi)解析：出現(xiàn)暗條紋，說(shuō)明S1、S2到P點(diǎn)距離之差為×(2n1)，而，所以|r1r2|.答案：雙縫干涉中亮條紋或暗條紋的判斷方法(1)判斷屏上某點(diǎn)為亮條紋還是暗條紋，要看該點(diǎn)到兩個(gè)光源(雙縫)的光程差與波長(zhǎng)的比值(2)出現(xiàn)明條紋的條件是光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍(3)出現(xiàn)暗條紋的條件是光程等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，而不是整數(shù)倍- 6 -