2019_2020学年高考物理主题3光及其应用3光的干涉学案（必修1）

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1、3　光的干涉[学科素养与目标要求]　物理观念：1.知道光的干涉现象和产生干涉现象的条件，知道光是一种波.2.理解明暗条纹的成因及出现明暗条纹的条件.科学探究：做杨氏双缝干涉实验，在屏上得到明暗相间的条纹，说明光是一种波.科学态度与责任：体会物理学的发展改变了人类对自然界的认识.一、杨氏干涉实验1.1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象，人们开始认识到光具有波动性.2.双缝干涉实验(1)实验过程：让一束单色光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相叠加

2、发生干涉现象.(2)实验现象：在屏上得到明暗相间等间距的条纹.(3)实验结论：光是一种波.二、决定条纹间距的条件1.干涉条件：两波源的频率、振动方向都相同，相位差恒定.2.出现明暗条纹的判断(1)亮条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶(填“奇”或“偶”)数倍时，出现亮条纹.(2)暗条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇(填“奇”或“偶”)数倍时，出现暗条纹.1.判断下列说法的正误.(1)用白光做双缝干涉实验时屏幕各处均是彩色条纹.(　×　)(2)频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定.(　×　)(3)用两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个

3、狭缝到屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹.(　√　)(4)用两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹.(　×　)2.如图1所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7m.则在这里出现的应是________(填“亮条纹”或“暗条纹”).图1答案　暗条纹一、杨氏干涉实验如图为双缝干涉的示意图，单缝发出的单色光投射到相距很近的两条狭缝S1和S2上，狭缝就成了两个波源，发出的光向右传播，在后面的屏上观察光的干涉情况.(1)两条狭缝起什么作用？(2)在屏上形成的光的

4、干涉图样有什么特点？答案　(1)光线照到两狭缝上，两狭缝成为振动情况完全相同的光源.(2)在屏上形成明暗相间、等间距的干涉条纹.1.杨氏双缝干涉实验(1)双缝干涉的装置示意图实验装置如图2所示，有光源、单缝、双缝和光屏.图2(2)单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况.也可用激光直接照射双缝.(3)双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光.2.光产生干涉的条件两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同.杨氏双缝干涉实验是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的.3.干涉图样(1)单色光的干涉图样：干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹.(2)白光的干

5、涉图样：中央条纹是白色的，两侧干涉条纹是彩色条纹.例1　(2018·北京卷)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后(　　)A.干涉条纹消失B.彩色条纹中的红色条纹消失C.中央条纹变成暗条纹D.中央条纹变成红色答案　D解析　在光源与单缝之间加上红色滤光片后，只透过红光，屏上出现红光(单色光)的干涉条纹，中央条纹变成红色.例2　在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光的频率、波长均不相等，这时(　　)A.只有红色和绿色的双缝干涉条

6、纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮答案　C解析　分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但仍有光亮.[学科素养]　例2回顾了双缝干涉实验，两束光发生干涉的条件是两束光的频率相同、相位差恒定、振动情况相同.一方面让学生对物理规律的认识更加深刻，另一方面也让学生进一步熟悉了双缝干涉发生的条件.这很好地体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养.二、决定条纹间距的条件(1)若屏上某点是两列光波的波峰与波峰

7、相遇，该点的振动是加强还是减弱？若屏上某点是两列光波的波峰与波谷相遇，该点的振动是加强还是减弱？(2)如图所示是几种单色光的双缝干涉图样.①用不同颜色的光做干涉实验时干涉图样有什么不同？②如果将屏幕远离双缝移动，条纹间距如何变化？③改变双缝间的距离，条纹间距如何变化？④双缝干涉条纹的间距与哪些因素有关？答案　(1)波峰与波峰相遇，振动加强；波峰与波谷相遇，振动减弱.(2)①红光的条纹间距最宽，紫光的条纹间距最窄.②屏幕离双缝越远，条纹间距越大.③双缝间距越大，条纹间距