物理：第1節(jié)《光的干涉》課件（教科版選修3-4）

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歡迎進入物理課堂 第1節(jié)光的干涉 學習目標 1 通過雙縫干涉現(xiàn)象的分析 認識光的干涉條紋特點及光的干涉條件 2 理解薄膜干涉的原理及應用 重點難點 1 明暗條紋的產(chǎn)生條件及判斷方法 2 薄膜干涉現(xiàn)象的應用 第1節(jié) 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓練 課前自主學案 課標定位 課前自主學案 一 雙縫干涉1 史實1801年 英國物理學家 成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象 證明了光的確是一種波 2 實驗圖5 1 1 托馬斯 楊 如圖5 1 1所示 讓一束平行的 投射到一個有兩條狹縫的擋板上 兩狹縫相距很近 兩狹縫就成了兩個波源 它們的振動情況總是 的 兩個波源發(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 出現(xiàn)明暗條紋的條件當兩個光源與屏上某點的 差等于半波長的 時 即恰好等于波長的 時 兩列光在該點相互加強 該點出現(xiàn)亮條紋 當兩個光源與屏上某點的路程差等于半波長的 時 兩列光在該點相互削弱 該點出現(xiàn)暗條紋 紅色激光 相同 明暗相間 路程 偶數(shù)倍 整數(shù)倍 奇數(shù)倍 三 計算波長的公式相鄰兩條明條紋 或暗條紋 的間距為 x 其中d為兩縫間距 l為兩縫到屏的距離 為光的波長 四 薄膜干涉1 原因 單色平行光射到肥皂泡液薄膜上 液膜的前后兩個表面反射回來的兩列光是 2 現(xiàn)象 1 肥皂泡上出現(xiàn) 的條紋或區(qū)域 不同波長的單色光照射 條紋間距 2 若用白光照射 液膜上出現(xiàn) 3 光的干涉的應用 1 利用薄膜干涉法檢查平面的平整程度 2 利用雙縫干涉實驗可以測光的波長 相干光 明暗相間 不同 彩色條紋 核心要點突破 一 對光的干涉的進一步理解1 光的干涉現(xiàn)象及條件 1 光的干涉 在兩列光波的疊加區(qū)域 某些區(qū)域振動相互加強 出現(xiàn)亮紋 某些區(qū)域振動相互減弱 出現(xiàn)暗紋 且加強和減弱的區(qū)域相間 即亮紋和暗紋相間的現(xiàn)象 2 光的干涉條件 兩列光波的頻率相同 振動方向相同和相位差恒定 能發(fā)生干涉的兩列光波稱為相干波 如果兩個光源發(fā)出的光能夠產(chǎn)生干涉 這樣的兩個光源稱為相干光源 相干光源可通過把同一束光分成兩列來獲得 2 雙縫屏的作用平行光照射到雙縫S1 S2上 這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動情況完全一致的相干光 3 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引起的振動的疊加 如亮條紋處某點同時參與的兩個振動步調(diào)總是一致的 即振動方向總是相同的 總是同時過最高點 最低點 平衡位置 暗條紋處振動步調(diào)總相反 具體產(chǎn)生亮 暗條紋的條件為 即時應用 即時突破 小試牛刀 1 從兩只相同的手電筒射出的光 當它們在某一區(qū)域疊加后 看不到干涉圖樣 這是因為 A 手電筒射出的光不是單色光B 干涉圖樣太細小看不清楚C 周圍環(huán)境的光太強D 這兩束光為非相干光源解析 選D 兩束光的頻率不同 不滿足干涉產(chǎn)生的條件 兩束光是相干光源 二 薄膜干涉的原理及應用1 薄膜干涉原理 光照在厚度不同的薄膜上時 在薄膜的不同位置 前后兩個面的反射光的路程差不同 在某些位置兩列波疊加后相互加強 于是出現(xiàn)亮條紋 在另一些位置 兩列波相遇后被相互削弱 于是出現(xiàn)暗條紋 2 應用 圖5 1 2 1 等傾法檢查平面平整度的原理 如圖5 1 2所示 在被測平面上放一個透明的樣板 在樣板的一端墊一個薄片 使樣板的標準平面與被測平面之間形成一個楔形空氣薄層 用單色光照射時 從空氣層的上 下兩個表面反射的兩列光波發(fā)生干涉 空氣厚度相同的地方 兩列光波的路程差相同 兩列光波疊加時相互加強或減弱的情況相同 因此若被測表面是平的 干涉條紋就是一組平行的直線 如果干涉條紋是彎曲的 就表明被測表面不平 2 被測平面凹下或凸起的形象判斷法 矮人行走法 即把干涉條紋看成 矮人 的行走軌跡 讓一個小矮人在兩板間沿著一條條紋直立行走 始終保持腳踏被檢板 頭頂樣板 在行走過程中 圖5 1 3 若遇一凹下 他必向薄膜的尖端去繞 方可按上述要求過去 即條紋某處彎向薄膜尖端 該處為一凹下 如圖5 1 3中P點 若某處有一凸起 他要想過去 必向薄膜底部去繞 即條紋某處彎向薄膜底部方向時 該處必為一凸起 如圖5 1 3中Q點 即時應用 即時突破 小試牛刀 2 如圖5 1 4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經(jīng)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表面反射的光線疊加而成的 圖5 1 4 A a的上表面和b的下表面B a的上表面和b的上表面C a的下表面和b的上表面D a的下表面和b的下表面解析 選C 干涉法的原理是利用單色光的薄膜干涉 這里的薄膜指的是樣板與待測玻璃之間的空氣層 空氣層的上表面和下表面分別反射的光會發(fā)生干涉 觀察干涉后形成的條紋是否為平行直線 可以斷定厚玻璃板的上表面是否平整 因此選項C是正確的 課堂互動講練 在雙縫干涉實驗中 雙縫到光屏上P點的距離之差為0 6 m 若分別用頻率為f1 5 0 1014Hz和f2 7 5 1014Hz的單色光A B垂直照射雙縫 試分析判斷P點應出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋 圖5 1 5 自主解答 如圖5 1 5所示 雙縫S1 S2到光屏上任一點P的路程之差 r S2S2 當 r等于單色光波長的整數(shù)倍時 S2和S1同時到達波峰或波谷 由S1和S2發(fā)出的光在P點互相加強 P點出現(xiàn)明亮條紋 當 r等于單色光半個波長的奇數(shù)倍時 S2到達波峰時 S1到達波谷 這樣由S1和S2發(fā)出的光在P點互相抵消 出現(xiàn)暗條紋 單色光A的波長 答案 亮暗 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全