課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.掌握楊氏干涉實(shí)驗(yàn)及干涉形成的條件．2．掌握相干光源的概念．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.雙縫干涉中波的疊加形成明暗條紋的條件及判斷方法．2．干涉現(xiàn)象形成的原理分析．
一、楊氏干涉實(shí)驗(yàn)1．史實(shí)1801年，英國(guó)物理學(xué)家____________成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象，證明了光的確是一種____．2．實(shí)驗(yàn)如圖13－3－1所示，讓一束平行的_____光投射到一個(gè)有兩條狹縫的擋板上，兩狹縫相距很近，兩狹縫就成了兩個(gè)______，它們的振動(dòng)情況總是______的，兩個(gè)波源發(fā)出的光在擋板后面的空間相互疊加．
3．現(xiàn)象在屏上得到了_______________的條紋．二、決定明暗條紋的條件當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長(zhǎng)的___________時(shí)(即恰好等于波長(zhǎng)的_________時(shí))，兩列光在這點(diǎn)相互加強(qiáng)，這里出現(xiàn)亮條紋；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____________時(shí)，兩列光在這里__________，這里出現(xiàn)暗條紋．
三、光產(chǎn)生干涉的條件1．干涉條件：兩列光的________相同、振動(dòng)方向相同、相位差恒定．2．相干光源：發(fā)出的光能夠產(chǎn)生干涉的兩個(gè)光源．
一、對(duì)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)規(guī)律的理解1．雙縫干涉的示意圖
2．單縫屏的作用：獲得一個(gè)線光源，有唯一的頻率和振動(dòng)情況．3．雙縫屏的作用平行光照射到單縫S上后，又照到雙縫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．
4．屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件頻率相同的兩列波在同一點(diǎn)引起的振動(dòng)的疊加，如亮條紋處某點(diǎn)同時(shí)參與的兩個(gè)振動(dòng)步調(diào)總是一致的，即振動(dòng)方向總是相同的，總是同時(shí)過(guò)最高點(diǎn)、最低點(diǎn)、平衡位置；暗條紋處振動(dòng)步調(diào)總相反．具體產(chǎn)生亮、暗條紋的條件為：
特別提醒：(1)雙縫干涉的條件是必須有相干光源，且雙縫間間距必須很??；(2)由于不同光源發(fā)出的光頻率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位發(fā)出的光也不一定有相同的頻率和恒定的相位差，故一般情況下不易觀察到光的干涉現(xiàn)象，而楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)采用將一束光“一分為二”的方法獲得相干光源．
即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1．(2011年南京高二檢測(cè))下列關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法中正確的是(　　)A．單縫的作用是獲得頻率保持不變的相干光源B．雙縫的作用是獲得兩個(gè)振動(dòng)情況相同的相干光源C．光屏上距兩縫的路程差等于半波長(zhǎng)的整數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋D．在光屏上能看到光的干涉圖樣，但在雙縫與光屏之間的空間卻沒(méi)有干涉發(fā)生
解析：選B.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，單縫的作用是獲得一個(gè)線光源，使光源有唯一的頻率和振動(dòng)情況，雙縫的作用是獲得兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的相干光源，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確．在兩個(gè)相干光源完全相同的情況下，光屏上距兩縫的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗紋，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．兩列光波只要相遇就會(huì)疊加，滿足相干條件就能發(fā)生干涉，所以在雙縫與光屏之間的空間也會(huì)發(fā)生光的干涉，用光屏接收只是為了肉眼觀察的方便，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．
二、雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)1．單色光的干涉圖樣若用單色光作光源，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，兩相鄰亮紋(或暗紋)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?1)從雙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．(2)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．
即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2．在光的雙縫干涉現(xiàn)象里，下列描述正確的是(　　)A．用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光B．用白光做光的干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，偏離中央亮條紋較遠(yuǎn)的是波長(zhǎng)較短的紫光C．相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的D．在雙縫干涉現(xiàn)象里，把入射光由紅光換成紫光，相鄰兩個(gè)亮條紋間距將變寬
解析：選A.條紋間距與光的波長(zhǎng)成正比，在可見(jiàn)光中，紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，紫光波長(zhǎng)最短，故偏離中央亮條紋最遠(yuǎn)的是紅光，A正確、B錯(cuò)．雙縫干涉現(xiàn)象中，相鄰亮條紋或暗條紋是等寬等間距的，故C錯(cuò)．紅光的波長(zhǎng)比紫光的波長(zhǎng)大，所以換成紫光后，相鄰兩亮條紋間距將變窄，故D錯(cuò)．
由兩個(gè)不同光源所發(fā)出的兩束白光落在同一點(diǎn)上，不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象．這是因?yàn)?　　)A．兩個(gè)光源發(fā)出光的頻率不同B．兩個(gè)光源發(fā)出光的強(qiáng)度不同C．兩個(gè)光源的光速不同D．這兩個(gè)光源是彼此獨(dú)立的，不是相干光源
【精講精析】　本題考查相干光的條件，題中兩光源發(fā)的光都是白光，頻率不確定沒(méi)法比較，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．光的強(qiáng)度對(duì)光是否發(fā)生干涉沒(méi)有影響，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．光速在真空中是確定的，但它對(duì)光的干涉也沒(méi)影響，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．題中是兩個(gè)獨(dú)立光源，根據(jù)物體的發(fā)光機(jī)理(原子躍遷，以后學(xué)到)，二者產(chǎn)生的不是相干光，選項(xiàng)D正確．【答案】　D
變式訓(xùn)練1　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)，已知紅光與綠光的頻率、波長(zhǎng)均不相等，這時(shí)(　　)A．只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他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，其他顏色的雙縫干涉條紋仍然存在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
解析：選C.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，紅光和綠光的頻率不相等，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋．
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0.6μm，若分別用頻率為f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz的單色光垂直照射雙縫，試分析判斷P點(diǎn)應(yīng)出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋？分別為第幾條亮紋或暗紋？
【自主解答】　如圖13－3－3所示，雙縫S1、S2到光屏上任一點(diǎn)P的路程之差Δr＝S2S2′，當(dāng)Δr等于單色光波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，S2和S1同時(shí)到達(dá)波峰或波谷，由S1和S2發(fā)出的光在P點(diǎn)互相加強(qiáng)，P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)Δr等于單色光半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，S2達(dá)到波峰時(shí)，S1達(dá)到波谷，這樣由S1和S2發(fā)出的光在P點(diǎn)互相抵消，出現(xiàn)暗條紋．
【答案】　見(jiàn)自主解答【方法總結(jié)】　判斷屏上某點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋，要看該點(diǎn)到兩個(gè)光源(雙縫)的路程差與波長(zhǎng)的比值．應(yīng)記住，當(dāng)路程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處為暗條紋．還要記住這一結(jié)論成立的條件是：兩個(gè)光源振動(dòng)情況完全相同，即是兩個(gè)相干光源．
變式訓(xùn)練2　線光源a發(fā)出的光波長(zhǎng)為480 nm，線光源b發(fā)出的光波長(zhǎng)為672 nm，則(　　)A．用a做雙縫實(shí)驗(yàn)，屏上與雙縫距離差為s1＝1.68 μm的P處將出現(xiàn)暗紋B．用b做雙縫實(shí)驗(yàn)，P處將出現(xiàn)亮紋C．用a做雙縫實(shí)驗(yàn)，屏上與雙縫距離差為s2＝1.44 μm的Q處將出現(xiàn)亮紋D．用b做雙縫實(shí)驗(yàn)，Q處將出現(xiàn)亮紋

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3 光的干涉

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