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2019-2020年高三物理《光的干涉》教學(xué)設(shè)計(jì) 圖16-1-1 一、知識(shí)點(diǎn)梳理 1、光的干涉現(xiàn)象： 頻率相同，振動(dòng)方向一致，相差恒定（步調(diào)差恒定）的兩束光， 在相遇的區(qū)域出現(xiàn)了穩(wěn)定相間的加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域的現(xiàn)象。 （1）產(chǎn)生干涉的條件： ①若S1、S2光振動(dòng)情況完全相同，則符合 ，（n=0、1、2、3…）時(shí)，出現(xiàn)亮條紋； ②若符合，（(n=0，1，2，3…)時(shí)， 出現(xiàn)暗條紋。相鄰亮條紋（或相鄰暗條紋）之間的中央間距為。 （2）熟悉條紋特點(diǎn) 中央為明條紋，兩邊等間距對(duì)稱分布明暗相間條紋。 2． 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng) 原理：兩個(gè)相鄰的亮紋或暗條紋的中心間距是Δx＝lλ/d 測(cè)波長(zhǎng)為：λ＝dΔx /l （1）觀察雙縫干涉圖樣： 只改變縫寬，用不同的色光來(lái)做，改變屏與縫的間距看條紋間距的變化 單色光：形成明暗相間的條紋。 白光：中央亮條紋的邊緣處出現(xiàn)了彩色條紋。這是因?yàn)榘坠馐怯刹煌伾膯紊鈴?fù)合而成的，而不同色光的波長(zhǎng)不同，在狹縫間的距離和狹縫與屏的距離不變的條件下，光波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，各條紋之間的距離越大，條紋間距與光波的波長(zhǎng)成正比。各色光在雙縫的中垂線上均為亮條紋，故各色光重合為白色。 （2）測(cè)定單色光的波長(zhǎng)： 雙縫間距是已知的，測(cè)屏到雙縫的距離，測(cè)相鄰兩條亮紋間的距離，測(cè)出個(gè)亮紋間的距離，則兩個(gè)相鄰亮條紋間距： 3．光的色散： 不同的顏色的光，波長(zhǎng)不同在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，各種顏色的光都會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，用不同色光做實(shí)驗(yàn)，條紋間距是不同的，說(shuō)明：不同顏色的光，波長(zhǎng)不同。 含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫光的色散。 　各種色光按其波長(zhǎng)的有序排列就是光譜。 　從紅光→紫光，光波的波長(zhǎng)逐漸變小。 4．薄膜干涉中的色散現(xiàn)象 如圖：把這層液膜當(dāng)做一個(gè)平面鏡，用它觀察燈焰的像：是液膜前后兩個(gè)反射的光形成的，與雙縫干涉的情況相同，在膜上不同位置，來(lái)自前后兩個(gè)面的反射光用圖中實(shí)虛線來(lái)代表兩列光，所走的路程差不同。 在某些位置疊加后加強(qiáng)，出現(xiàn)了亮紋，在另一些位置，疊加后相互削弱，于是出現(xiàn)了暗紋。 注意： 關(guān)于薄膜干涉要弄清的幾個(gè)問(wèn)題： （1）是哪兩列光波發(fā)生干涉； （2）應(yīng)該從哪個(gè)方向去觀察干涉圖樣； （3）條紋會(huì)向哪個(gè)方向側(cè)移 5．應(yīng)用 （1）照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭表面的增透膜。 （2）檢查工件表面是否平整。 6．光的衍射現(xiàn)象 光偏離直線傳播繞過(guò)障礙物進(jìn)入陰影區(qū)域里的現(xiàn)象。 產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔（縫）的尺寸與波長(zhǎng)可比（相差不多）或更小。 單色光單縫衍射圖象特點(diǎn)：中央條紋最寬最亮，兩側(cè)為不等間隔的明暗相間的條紋。 應(yīng)用：用衍射光柵測(cè)定光波波長(zhǎng)。 二、精選例題： 【例１】（1997年高考全國(guó)卷）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），這時(shí)（ C ） A．只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其它顏色的雙縫干涉條紋消失 B．紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在 C．任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮 D．屏上無(wú)任何光亮 【例2】（如圖所示）.單色光源發(fā)出的光經(jīng)一狹縫，照射到光屏上，則可觀察到的圖象是　?。ˋ） 【例3】如圖（a）所示是利用雙縫干涉測(cè)定單色光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置，濾光片的作用是_____，單縫的作用是_______________，雙縫的作用是______________，單縫和雙縫之間的方向關(guān)系是_______________．某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一次分劃板中心刻度對(duì)齊A條紋中心時(shí)（圖1），游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖3所示，第二次分劃板中心刻度對(duì)齊B條紋中心時(shí)（圖2），游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖4所示，已知雙縫間距為0.5mm，從雙縫到屏的距離為1m，則圖3中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)_________mm．圖4游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)______________mm．實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)量多條干涉條紋寬度的目的是______________，所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)__________m． 圖 答案：獲得單色光，產(chǎn)生線光源，產(chǎn)生相干光源，平行， 11.5mm，16.7mm，減小實(shí)驗(yàn)誤差，6.510－7． 【例4】劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖16-1-4所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣膜，當(dāng)光垂直入射后，從上往下看的干涉條紋如圖乙所示，干涉條紋有如下特點(diǎn)：（１）任意一條明紋或暗紋所在位置下面的薄膜厚度相等（２）任意相鄰明紋或暗紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度恒定；現(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋：（　A　?。? Ａ．變疏 Ｂ．變密 Ｃ．不變 Ｄ．消失 圖乙 圖甲 【例5】如圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置，所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的。檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個(gè)表面反向的光疊加而成的（ 　C ） A．a(chǎn)的上表面、b的下表面 B．a(chǎn)的上表面、b的上表面 C．a(chǎn)的下表面、b的上表面 D.a的下表面、b的下表面D. 【例6】現(xiàn)代光學(xué)裝置中的透鏡，棱鏡的表面常涂上一層薄膜（一般用氟化鎂），當(dāng)薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的1/4時(shí)，可以大大減少入射光的反射損失，從而增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度，這種作用是應(yīng)用了光的（C） A．色散現(xiàn)象 B．全反射現(xiàn)象 C．干涉現(xiàn)象 D．衍射現(xiàn)象 （ 舉一反三）、登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線的過(guò)度照射，尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照射，否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p壞視力。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛的傷害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5，所要消除的紫外線的頻率為8.11014Hz，那么它設(shè)計(jì)的這種“增反膜”的厚度至少是多少？ 【例7】（2001年全國(guó)高考）在如圖中所示,A、B兩幅圖是由單色光 分別入射到圓孔而成成的的圖像，其中圖A是光的 衍射 （填干涉或衍射）圖像，由此可以判斷出圖A所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑 小于 （填大于或小于）圖B所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑。 圖B 圖A 【例8】在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果將雙縫中的一條擋住，其它都不改變，那么在光屏上觀察到的現(xiàn)象將是 （答案C） A.仍然是均勻分布的明暗相間的條紋，只是亮紋的亮度變暗了 B.仍然是均勻分布的明暗相間的條紋，只是由于擋住一條縫，所以光屏上只有一半?yún)^(qū)域內(nèi)有干涉條紋，另一半?yún)^(qū)域內(nèi)將沒(méi)有干涉條紋 C.仍然有明暗相間的條紋，只是條紋的寬窄和亮度分布不再是均勻的了 D.由于只有單縫，不能形成相干光源，所以不會(huì)發(fā)生光的干涉現(xiàn)象，光屏上將沒(méi)有任何條紋出現(xiàn) 【例9】.如右圖所示，L為水平放置的點(diǎn)亮的8w日光燈，T為一藤椅的豎直靠背，橫藤條與日光燈管平行，豎藤條相互垂交織，它們之間是透空方格，P是與藤條靠背平行的白屏?，F(xiàn)將屏從緊貼椅背處慢慢向遠(yuǎn)處(圖中右方)平移，從屏上將依次看到( 答案C 　 ) A.橫藤條的影，橫豎藤條的影 B.豎藤條的影，橫豎藤條的影 C.橫豎藤條的影，豎藤條的影，沒(méi)有藤條的影 D.橫豎藤條的影，橫藤條的影，沒(méi)有藤條的影 三、過(guò)關(guān)測(cè)試 1．如圖所示是光的雙縫干涉的示意圖,下列說(shuō)法中正確的是( ) ①單縫S的作用是為了增加光的強(qiáng)度. ②雙縫S1、S2的作用是為了產(chǎn)生兩個(gè)頻率相同的線狀光源. ③當(dāng)S1、S2發(fā)出兩列光波到P點(diǎn)的路程差為光的波長(zhǎng)λ的1.5 倍時(shí),產(chǎn)生第二條暗條紋。 ④當(dāng)S1、S2發(fā)出的兩列光波到P點(diǎn)的路程差為長(zhǎng)λ時(shí),產(chǎn)生中央亮條紋. A.①　　　　B.①②　　　C.②④　　　D.②③ 2.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差△x=0.6,若分別用頻率為f1=5.01014Hz和f2=7.51014Hz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( ) A.用頻率為f1的單色光照射時(shí),出現(xiàn)明條紋. B.用頻率為f2的單色光照射時(shí),出現(xiàn)明條紋. C.用頻率為f1的單色光照射時(shí),出現(xiàn)暗條紋. D.用頻率為f2的單色光照射時(shí),出現(xiàn)暗條紋. 3．關(guān)于雙縫干涉條紋的以下說(shuō)法中正確的是( ) A.用同一種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),能觀察到明暗相間的單色條紋. B.用同一種單色光經(jīng)雙縫干涉的明條紋到兩縫的距離之差為該色光波長(zhǎng)的整數(shù)倍. C.用同一種單色光經(jīng)雙縫干涉的明條紋到兩縫的距離之差一定為該色光波長(zhǎng)的奇數(shù)倍. D.用同種單色光經(jīng)雙縫后干涉的暗條紋到兩縫的距離之差一定為該色光半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍. 4．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），這時(shí)（ ） A．只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其它顏色的雙縫干涉條紋消失 B．紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在 C．任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮 D．屏上無(wú)任何光亮 D AD ABD C A C AC A BD AC B D B A 5．如圖所示，一束白光從左側(cè)射人肥皂薄膜，下列說(shuō)法中正確的是 （ ） ①人從右側(cè)向左看，可看到彩色條紋 ②人從左側(cè)向右看，可看到彩色條紋 ③彩色條紋水平排列 ④彩色條紋豎直排列 A．②③ B．①②④ C．②④ D．①③ 6．用綠光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在光屏上呈現(xiàn)出綠、暗相間的條紋，相鄰兩條綠條紋間的距離為Δx。下列說(shuō)法中正確的有 （ ） A．如果增大單縫到雙縫間的距離，Δx 將增大 B．如果增大雙縫之間的距離，Δx 將增大 C．如果增大雙縫到光屏之間的距離，Δx將增大 D．如果減小雙縫的每條縫的寬度，而不改變雙縫間的距離，Δx將增大 7．如圖甲所示，在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡，在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜，讓一束單一波長(zhǎng)的光垂直入射到該裝置上，結(jié)果在上方觀察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋，稱為牛頓環(huán)，以下說(shuō)法正確的是 （ ） A．干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的 B．干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的 C．干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸炔皇蔷鶆蜃兓? D．干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸仁蔷鶆蜃兓? 8．在一發(fā)光的小電珠和光屏之間放一個(gè)大小可以調(diào)節(jié)的圓形孔屏，在圓屏從較大調(diào)到完全閉合的過(guò)程中，在屏上看到的現(xiàn)象是：（ ） Ａ．先是圓形亮區(qū)，再是圓形亮環(huán)，最后完全黑暗 Ｂ．先是圓形亮區(qū)，最后完全黑暗 Ｃ．先是圓形亮環(huán)，最后完全黑暗 Ｄ．先是圓形亮環(huán)，再是圓形亮區(qū)，最后完全黑暗 9．關(guān)于光學(xué)裝置上的增透膜，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是：（ ） Ａ．照相機(jī)的鏡頭上涂增透膜后，可提高成像質(zhì)量 Ｂ．光學(xué)鏡頭上涂增透膜，是為了使入射光的各種色光都不發(fā)生反射 Ｃ．增透膜的厚度應(yīng)是入射光在介質(zhì)中波長(zhǎng)的四分之一 Ｄ．涂有增透膜的鏡頭，看上去呈淡紫色，說(shuō)明增透膜增加了鏡頭對(duì)紫光的透射程度 10.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果只改變一個(gè)條件，以下說(shuō)法中正確的是：（ ） Ａ．使雙縫間距變小，則條紋間距變寬 Ｂ．使屏與雙縫距離變小，則條紋間距變寬 Ｃ．將入射光由綠光改為紅光，則條紋間距變寬 Ｄ．將入射光由綠光改為紫光，則條紋間距變寬 11．如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中，當(dāng)使用波長(zhǎng)為的橙光做實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏中心點(diǎn)Ｐ點(diǎn)及其上方的P１點(diǎn)形成兩條相鄰的亮紋；若換用波長(zhǎng)為的紫光重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，在Ｐ和P1點(diǎn)形成的亮、暗紋情況是（ ） Ａ．Ｐ和P1都是亮紋 　　 Ｂ．Ｐ是亮紋，P1是暗紋 Ｃ．Ｐ是暗紋，P1是亮紋 Ｄ．Ｐ和P1都是暗紋 12．下面哪些屬于光的干涉現(xiàn)象：（ ） Ａ．雨后美麗的彩虹 Ｂ．對(duì)著日光燈從兩鉛筆的縫中看到的彩色條紋 Ｃ．光通過(guò)三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋 Ｄ．陽(yáng)光下肥皂膜上的彩色條紋 13．關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，以下說(shuō)法中正確的是：（ ） Ａ．縫的寬度越小，衍射圖案越亮 Ｂ．縫的寬度越小，衍射現(xiàn)象越明顯 Ｃ．縫的寬度越小，光的傳播路線越接近直線 Ｄ．入射光的波長(zhǎng)越短，衍射現(xiàn)象越明顯 S O S1 S2 綠光 P 雙縫 14．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，綠光通過(guò)單縫S后，投射到具有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫的距離相等，光通過(guò)雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點(diǎn)距雙縫S1和S2的距離相等，P點(diǎn)是距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋。如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，討論屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋的情況是：①O點(diǎn)是紅光的亮條紋；②紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方；③O點(diǎn)不是藍(lán)光的亮條紋；④藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方。其中正確的是 A.只有①②正確 B.只有①④正確 C.只有②③正確 D.只有③④正確 0 10 15 0 5 10 25 30 15．在用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中：⑴已知雙縫到光屏之間的距離是600mm，雙縫之間的距離是0.20mm，單縫到雙縫之間的距離是100mm，某同學(xué)在用測(cè)量頭測(cè)量時(shí)，先將測(cè)量頭目鏡中中看到的分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)某條亮紋（記作第1條）的中心，這時(shí)手輪上的示數(shù)如左圖所示。然后他轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)第7條亮紋的中心，這時(shí)手輪上的示數(shù)如右圖所示。這兩次示數(shù)依次為_(kāi)______mm和______mm。由此可以計(jì)算出本實(shí)驗(yàn)所用的單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)______nm。 參考答案： 1.D 2.AD 3. ABD 4. C 5. A 6. C 7. AC 8.A 9. BD 10.AC 11. B 12. D 13. B 14.A 15.0.641　　10.296，　536