資源簡介

第1節　光的干涉
選擇題1～10題，每小題8分，共80分。
基礎對點練
題組一　雙縫干涉
1．以下現象不屬于干涉的是(　　)
白光經過楊氏雙縫得到彩色圖樣
白光照射肥皂膜呈現彩色圖樣
白光經過三棱鏡得到彩色圖樣
白光照射水面油膜呈現彩色圖樣
2.某同學利用如圖所示實驗觀察光的干涉現象，其中A為單縫屏，B為雙縫屏，C為光屏。當讓一束陽光照射A屏時，C屏上并沒有出現干涉條紋，移走B后，C上出現一窄亮斑。分析實驗失敗的原因可能是(　　)
單縫S太窄
單縫S太寬
S到S1和S2距離不相等
陽光不能作為光源
題組二　干涉圖樣及其分析
3．(多選)雙縫干涉實驗中，下列說法正確的是(n為自然數，λ為光波波長)(　　)
在與雙縫的距離之差為零的點形成暗條紋
在與雙縫的距離之差為nλ的點形成亮條紋
在與雙縫的距離之差為n的點形成亮條紋
在與雙縫的距離之差為λ的點形成暗條紋
4．(2024·山東威海市高二期末)如圖所示是研究光的雙縫干涉的示意圖，擋板上有兩條狹縫S1、S2，屏上的O點到兩縫的距離相等。用頻率為f的單色光垂直照射雙縫，在屏上會產生干涉條紋。由O向上數，在光屏的P點出現第4條暗條紋。已知光速為c，則P到雙縫S1、S2的距離之差r2－r1為(　　)
5．在雙縫干涉實驗中，一鈉燈發出波長為589 nm的光，在距雙縫1.00 m的屏上形成干涉圖樣。圖樣上相鄰兩亮條紋中心間距為0.350 cm，則雙縫的間距為(　　)
2.06×10－7 m 2.06×10－4 m
1.68×10－4 m 1.68×10－3 m
6．(2024·廣西河池市高二統考期末)某同學用單色光做雙縫干涉實驗時，觀察到條紋如甲圖所示，改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如乙圖所示。他改變的實驗條件可能是(　　)
增大了單色光的波長
減小了雙縫之間的距離
減小了光源到單縫的距離
減小了雙縫到光屏之間的距離
題組三　薄膜干涉及其應用
7.如圖所示，把酒精燈放在肥皂液薄膜前，從薄膜上可看到明暗相間的條紋，能解釋這一現象產生原因的是(圖中實線、虛線為光照射到薄膜上時，從膜的前后表面分別反射形成的兩列波)(　　)
A B C D
8.光的干涉現象在技術中有許多應用。如圖所示是利用光的干涉檢查某精密光學平面的平整度，若在被檢平面上有一處凸起，則觀察者從上往下看到的干涉條紋可能為(　　)
A B C D
綜合提升練
9．(多選)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，讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上，結果在上方觀察到如圖乙所示的內疏外密的同心圓環狀干涉條紋，稱為牛頓環，以下說法正確的是(　　)
干涉現象是凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的
干涉現象是凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的
干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度不是均勻變化的
干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度是均勻變化的
10．在戶外的時候要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射。有人想利用薄膜干涉的原理設計一種能大大減小紫外線對眼睛傷害的眼鏡。如果所要消除的紫外線的頻率為9.0×1014 Hz，他選用的薄膜材料對紫外線的折射率為，那么這種“增反膜”的最小厚度為(　　)
5.0 × 10－8 m 8.3 × 10－8 m
1.0 × 10－7 m 1.7 × 10－7 m
11．(10分)在雙縫干涉實驗中，若雙縫處的兩束光的頻率均為6×1014 Hz，兩光源S1、S2的振動情況恰好相反，光屏上的P點到S1與到S2的路程差為3×10－6 m，如圖所示，則
(1)(5分)P點是亮條紋還是暗條紋？
(2)(5分)設O為到S1、S2路程相等的點，則P、O間還有幾條亮條紋，幾條暗條紋？(不包括O、P兩處的條紋)
培優加強練
12．(10分)手機屏會發出一種對眼睛危害較大的藍光。某同學用所學知識為眼鏡設計“增反膜”來減小藍光對眼睛的傷害，制作前他利用如圖甲所示的裝置測量藍光的波長，光源架在鐵架臺的上端，中間是刻有雙縫的擋板，下面是光傳感器，接收到的光照信息經計算機處理后，在顯示器上顯示出干涉圖像的條紋信息如圖乙所示，根據x軸上的光強分布可以算出光的波長。已知雙縫間距d，雙縫到光傳感器的距離L，選用的薄膜材料對藍光的折射率為n。求：
(1)(5分)被測藍光的波長λ；
(2)(5分)鏡片表面所鍍“增反膜”的最小厚度。
第1節　光的干涉
1.C　[白光經過楊氏雙縫得到彩色圖樣是光的干涉現象，故A錯誤；白光照射肥皂膜呈現彩色圖樣是屬于干涉現象，故B錯誤；白光經過三棱鏡得到彩色圖樣是光在折射時產生的色散現象，故C正確；水面上的油膜呈現彩色是光的干涉現象，屬于薄膜干涉，故D錯誤。]
2.B　[雙縫干涉實驗中單縫的作用是獲得線光源，而線光源可以看成是由許多個點光源沿一條線排列組成的，單縫的寬度應比較小，由題意知，這里觀察不到光的干涉現象是由于單縫太寬，得不到線光源。故選項B正確。]
3.BD　[在雙縫干涉實驗中，當某處與雙縫距離之差Δr為波長的整數倍，即Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)時，這點為振動加強點，該處出現亮條紋；當Δr為半波長的奇數倍，即Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)時，這點為振動減弱點，該處出現暗條紋，故選項B、D正確。]
4.D　[在光屏的P點出現第4條暗條紋，說明P到雙縫S1、S2的距離之差為r2－r1＝(2n－1)＝(2×4－1)＝，又λ＝，解得r2－r1＝，故D正確。]
5.C　[根據雙縫干涉實驗中相鄰兩亮條紋中心間距公式有Δy＝λ，解得d＝λ＝×589×10－9 m＝1.68×10－4 m，故C正確，A、B、D錯誤。]
6.D　[由Δy＝λ可知要想減小條紋間距，需要減小單色光的波長或增大雙縫之間的距離或減小雙縫到光屏之間的距離，故D正確。]
7.C　[豎直放置的肥皂液薄膜受到重力的作用，下面厚、上面薄。波峰和波峰、波谷與波谷疊加后相互加強，出現亮條紋；波峰與波谷疊加后相互抵消，出現暗條紋，故C正確。]
8.D　[干涉條紋為豎直方向，如果被檢測的平面某處凹下，則對應明條紋(或暗條紋)提前出現，如果某處凸起，則對應的條紋延后出現，因此被檢平面上有一處凸起，則對應的條紋延后出現，故D正確。]
9.AC　[凸透鏡下表面與玻璃上表面形成空氣薄膜，干涉現象是凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的，故A正確，B錯誤；干涉條紋不等間距是由于透鏡表面是曲面，使得空氣膜的厚度不均勻變化，導致間距不均勻增大，從而觀察到題圖乙所示的內疏外密的同心圓環狀條紋，故C正確，D錯誤。]
10.C　[光程差2d ＝ nλ(n＝1，2，3，…)，而波長λ＝·＝2×10－7 m，膜的厚度至少是膜中波長的，即為1.0 × 10－7 m，故C正確。]
11.(1)暗條紋　(2)5條暗條紋，6條亮條紋
解析　(1)由λ＝得λ＝5×10－7 m
所以n＝＝＝6
由于兩光源的振動情況恰好相反，所以P點為暗條紋。
(2)O點到S1、S2的路程差為0，所以O點也是暗條紋；P、O間還有5條暗條紋，6條亮條紋。
12.(1)　(2)
解析　(1)由圖乙可知，相鄰兩個波峰之間的距離為，即相鄰兩條亮條紋中心的距離Δy＝，根據雙縫干涉條紋的間距公式Δy＝λ，可得被測藍光的波長λ＝。
(2)當藍光在膜中的光程差恰好等于光在薄膜中的波長時，即
Δs＝2d′＝λ′
則出現明條紋，此時鏡片表面所鍍“增反膜”的厚度最小，為該藍光在膜中波長的一半，即d′＝，又因為λ′＝，聯立可得，鏡片表面所鍍“增反膜”的最小厚度為d′＝。第1節　光的干涉
學習目標　1.知道光的干涉現象，知道光是一種波。2.理解相干光源和產生干涉現象的條件。3.理解明暗條紋產生的機理。4.理解薄膜干涉的成因，知道薄膜干涉現象及其應用。
知識點一　雙縫干涉
如圖為雙縫干涉的示意圖，單縫發出的單色光投射到相距很近的兩條狹縫S1和S2上，狹縫就成了兩個波源，發出的光向右傳播，在后面的屏上觀察光的干涉情況。
(1)兩條狹縫起什么作用？
(2)在屏上形成的光的干涉圖樣有什么特點？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
一、光的干涉及其產生條件
1.光的干涉現象
兩束光相遇時，如果滿足一定的條件，會產生干涉現象，在屏上出現____________的干涉條紋。
2.光產生干涉現象的條件
要使兩列光波相遇時產生干涉現象，兩列光波必須具有相同的________和____________。
3.由干涉現象得出的結論
干涉是波特有的一種現象，光具有________的特性。
二、光的雙縫干涉公式
1.光的相干條件：人們把________相同、振動方向相同和相位差恒定這三個條件稱為光的相干條件。
2.相干光源：符合光的________條件的光源。
3.屏上某處出現亮、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總是一致，即振動方向總是相同；暗條紋處振動步調總是相反。
(1)亮條紋產生的條件：屏上某點P到兩條縫S1和S2的路程差正好是波長的整數倍或半波長的偶數倍。即：
Δr＝|PS1－PS2|＝±nλ＝±2n·(n＝0，1，2，3，…)
(2)暗條紋產生的條件：屏上某點P到兩條縫S1和S2的路程差正好是半波長的奇數倍。即：
Δr＝|PS1－PS2|＝±(2n＋1)·(n＝0，1，2，3，…)
(3)相鄰兩條亮條紋或暗條紋中心間距為Δy＝λ。
思考
1.在雙縫干涉實驗中，如果入射光用白光，在兩條狹縫上，一個用紅色濾光片(只允許通過紅光)遮擋，一個用綠色濾光片(只允許通過綠光)遮擋。試想屏上還有干涉條紋嗎？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.雙縫干涉實驗中亮條紋和暗條紋的位置隨時間變化嗎？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例1 在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一條縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一條縫前放綠色濾光片(只能透過綠光)，已知紅光與綠光的頻率、波長均不相等，這時(　　)
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.屏上無任何光亮
例2 (多選)如圖所示為雙縫干涉實驗裝置示意圖，當使用波長為λ的可見光做實驗時，光屏上P點出現中央0級亮條紋，P1點為P點上方相鄰的亮條紋，則(　　)
A.P1點到雙縫的距離之差為0.5λ
B.P1點到雙縫的距離之差為1.0λ
C.換用波長為λ的可見光重復上述實驗后，P1點處將出現暗條紋
D.換用波長為λ的可見光重復上述實驗后，P1點處仍出現亮條紋
訓練1 (2024·遼寧大連高二期末)如圖所示，用頻率為f的單色光垂直照射雙縫，O點出現中央亮條紋，光屏上的P點到雙縫的距離之差r2－r1＝，已知光速為c，從O點向上數，P點應出現(　　)
A.第一條亮條紋 B.第三條亮條紋
C.第二條暗條紋 D.第四條暗條紋
亮暗條紋的判斷方法
1.明確光在真空(或空氣)中的波長(c＝λf)。
2.由屏上出現亮暗條紋的條件判斷光屏上出現的是亮條紋還是暗條紋。
3.根據亮條紋的判斷式Δr＝±nλ(n＝0，1，2，3，…)或暗條紋的判斷式Δr＝±(2n＋1)(n＝0，1，2，3，…)，判斷出n的取值，從而判斷條紋數?！　?br/>知識點二　干涉圖樣及其分析
如圖所示是幾種單色光的雙縫干涉圖樣，請問：
幾種單色光的雙縫干涉圖樣
(1)單色光干涉時相鄰兩亮條紋的間距和相鄰兩暗條紋的間距相等嗎？
(2)用不同顏色的光做干涉實驗時干涉圖樣完全一樣嗎？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.單色光的雙縫干涉圖樣
(1)中央為________條紋，兩側是明暗相間且條紋間距________的條紋。
(2)兩相鄰亮條紋(或暗條紋)的間距與光的波長有關，波長越大，條紋間距________。
2.白光的雙縫干涉圖樣
(1)中央是白色的條紋，兩側是________條紋。
(2)產生原因
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，從而復合成白色條紋。
②兩側條紋間距與各色光的波長成正比，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，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。
例3 (多選)如圖所示為探究“雙縫干涉”的示意圖?，F用藍光照射單縫S時，在光屏P上得到相應的干涉條紋。若要使光屏P上的相鄰亮(或暗)條紋間距變大，可采用的方法為(　　)
A.減小雙縫S1與S2的間距
B.增大雙縫到光屏的距離
C.減小單縫S到雙縫S1S2的距離
D.將藍光換為紅光
例4 (多選)如圖所示為用同一雙縫干涉實驗裝置得到的甲、乙兩種單色光的干涉條紋，下列有關兩種單色光的說法正確的是(　　)
A.甲光的波長大于乙光的波長
B.甲光在真空中的傳播速率大于乙光在真空中的傳播速率
C.若甲光是黃光，乙光可能是紅光
D.若兩種單色光以相同的入射角進入同種介質，甲光的折射角較大
知識點三　薄膜干涉及其應用
1.薄膜干涉
由薄膜兩個面________的光波相遇而產生的干涉現象稱為薄膜干涉。
2.薄膜干涉的原理
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________差不同，在某些位置兩列波疊加后相互加強，于是出現____條紋；在另一些位置，兩列波相遇后相互削弱，于是出現____條紋。
3.薄膜干涉的應用
(1)用干涉法檢查平面：如圖甲所示，被檢查平面B與標準平面樣板A之間形成了一個楔形的空氣薄膜，用單色光照射樣板，入射光從空氣薄膜的上、下表面反射出兩列光波發生干涉，形成干涉條紋。被檢查平面若是平的，空氣薄膜厚度相同的各點就位于一條直線上，干涉條紋平行；若被檢查表面某些地方不平，那里的空氣薄膜產生的干涉條紋將發生彎曲，如圖乙所示。
(2)增透膜：照相機、望遠鏡的鏡頭表面常鍍一層透光的薄膜，即增透膜，一般增透膜的厚度是光在薄膜介質中傳播的波長的，即d＝。增透膜對綠光的增透效果最好，對紅光、紫光的增透效果稍差，仍有部分反射，故有增透膜的鏡頭看上去呈淡紫色。
思考 如圖所示，登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射，否則將會嚴重地損傷視力。有人想利用薄膜干涉的原理設計一種能大大減小紫外線對眼睛傷害的眼鏡。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f＝8.1×1014 Hz。
(1)他設計的這種“增反膜”所依據的原理是____________________________
___________________________________________________________________。
(2)這種“增反膜”的厚度至少是多少？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例5 劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖甲所示，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劈形空氣薄膜。當單色光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋圖樣如圖乙所示，已知單色光在真空中的波長為5×10－7 m。求：
(1)圖甲所示位置的空氣膜厚度d1＝1.75×10－6 m，通過計算判斷該位置是亮條紋還是暗條紋；
(2)在玻璃表面涂上一層薄膜作為題干中單色光的增透膜，薄膜材料的折射率為1.4，求增透膜的最小厚度d2。
　
　
　
　
　
　
　
　
隨堂對點自測
1.(雙縫干涉)如圖是雙縫干涉實驗裝置的示意圖，S為單縫，S1、S2為雙縫，P為光屏。用綠光從左邊照射單縫S時，可在光屏P上觀察到干涉條紋。下列說法正確的是(　　)
A.減小雙縫間的距離，干涉條紋間的距離減小
B.將綠光換為紅光，干涉條紋間的距離增大
C.增大雙縫到屏的距離，干涉條紋間的距離減小
D.將綠光換為紫光，干涉條紋間的距離增大
2.(亮暗條紋的判斷)(多選)用波長為λ的單色光照射單縫O，經過雙縫M、N在屏上產生明暗相間的干涉條紋，如圖所示，圖中a、b、c、d、e為相鄰亮條紋的位置，c為中央亮條紋所在位置，則(　　)
A.由O到達a、b的路程差為零
B.由M、N到達b的路程差為λ
C.由O到達a、c的路程差為4λ
D.由M、N到達e的路程差為2λ
3.(薄膜干涉)(多選)(2024·福建福州高二期末)利用薄膜干涉的原理可以檢查平面的平整度和制成鏡頭增透膜。圖1中，讓單色光從上方射入，這時從上方看可以看到明暗相間的條紋，下列說法正確的是(　　)
A.圖1中將薄片向著劈尖方向移動使劈角變大時，條紋變疏
B.圖1中將樣板微微平行上移，條紋疏密不變
C.在圖1中如果看到的條紋如圖2所示，說明被檢平面在此處是凹陷
D.圖3中鍍了增透膜的鏡頭看起來是有顏色的，那是增透了這種顏色的光的緣故
第1節　光的干涉
知識點一
導學　提示　(1)光線照到兩狹縫上，兩狹縫成為振動情況完全相同的光源。
(2)在屏上形成明暗相間、等間距的干涉條紋。
知識梳理
一、1.明暗相間　2.頻率　振動方向　3.波
二、1.頻率　2.相干
[思考]
1.提示　屏上不會出現干涉條紋，因為雙縫用紅、綠濾光片遮擋后，分別只能透過紅光和綠光，兩束光頻率不相等，就不是相干光源了，不會發生干涉。
2.提示　實驗裝置和入射光頻率確定時亮、暗條紋的位置是確定的，不隨時間變化。
例1 C　[分別用紅色濾光片和綠色濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光的頻率不相等，不能發生干涉，因此屏上不會出現干涉條紋，但屏上仍有光亮，故選項C正確。]
例2 BC　[P1點為P點上方相鄰的亮條紋，可知P1點到雙縫的距離之差為1.0λ，故A錯誤，B正確；換用波長為λ的可見光重復上述實驗后，則可見光的波長變為λ′＝λ，P1點到雙縫的距離之差為Δx＝λ＝λ′，可知P1點處將出現暗條紋，故C正確，D錯誤。]
訓練1 C　[由題意可知單色光的波長為λ＝，則有r2－r1＝＝3×，可知P點應出現第二條暗條紋，故C正確。]
知識點二
導學　提示　(1)由題圖可知，相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋之間的距離都是相等的。
(2)由題圖可知，用不同顏色的光做干涉實驗時，干涉圖樣條紋間距不同。
知識梳理
1.(1)亮　相等　(2)越大　2.(1)彩色
例3 ABD　[根據雙縫干涉相鄰亮(或暗)條紋間距公式Δy＝λ知，減小雙縫間的距離，即減小d，則干涉條紋間距增大，故A正確；增大雙縫到光屏的距離，即增大l，則相鄰亮(或暗)條紋間距增大，故B正確；減小單縫S到雙縫S1S2的距離，條紋間距不受影響，故C錯誤；將藍光換為紅光，波長變長，則相鄰亮(或暗)條紋間距變大，故D正確。]
例4 AD　[根據雙縫干涉條紋間距公式Δy＝λ可得，在d、l相同的條件下，Δy與λ成正比，甲光的條紋間距大，則甲光的波長長，故A正確；每種單色光在真空中的傳播速率都是相同的，都是3.0×108 m/s，故B錯誤；由于甲光的波長長，且紅光的波長比黃光的波長長，若甲光是黃光，乙光波長比甲光波長短，則不可能是紅光，故C錯誤；根據c＝λf得，甲光的頻率比乙光的頻率低，則甲光的折射率小，由n＝得，若兩種單色光以相同的入射角進入同種介質，甲光的折射角較大，故D正確。]
知識點三
1.反射　2.路程　亮　暗
[思考] 提示　(1)為了減少進入眼睛的紫外線，應使入射光分別從該膜的前后兩個表面反射后形成的反射光疊加后加強，從而使透射的紫外線減弱。
(2)1.23×10－7 m。路程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)應等于光在薄膜中的波長λ′的整數倍，即2d＝nλ′(n＝1，2，…)，因此，膜的厚度至少是紫外線在膜中波長的，紫外線在真空中的波長是λ＝≈3.7×10－7 m，在薄膜中的波長是λ′＝≈2.47×10－7 m，故“增反膜”的厚度至少是1.23×10－7 m。
例5 (1)亮條紋　(2)8.9×10－8 m
解析　(1)圖甲所示位置處，兩塊平板玻璃反射光的光程差為Δr＝2d1＝3.5×10－6 m＝7λ，可知該位置是亮條紋。
(2)單色光在薄膜中的波長為
λ′＝＝ m＝×10－7 m
增透膜的厚度最小時，有＝2d2，增透膜的最小厚度為
d2＝≈8.9×10－8 m。
隨堂對點自測
1.B　[根據雙縫干涉條紋的間距公式Δy＝λ可知，減小雙縫間的距離，即d變小，則干涉條紋間的距離增大，將綠光換為紅光，波長變長，則干涉條紋間的距離增大，增大雙縫到屏的距離，即l增大，則干涉條紋間的距離增大，將綠光換為紫光，波長變短，則干涉條紋間的距離減小，B正確，A、C、D錯誤。]
2.BD　[從O到達某點可以經過M也可以經過N，根據已知條件無法比較從O到達某兩點的路程差，故A、C錯誤；b為中央亮紋旁邊的第一條亮紋，則M、N到達b的路程差為波長λ，故B正確；e為中央亮紋旁邊的第二條亮紋，M、N到達e的路程差為2λ，故D正確。]
3.BC　[當將薄片向著劈尖方向移動使劈角變大時，相鄰亮條紋或暗條紋中心間距變小，所以干涉條紋會變密，故A錯誤；將樣板平行上移，導致原來滿足亮條紋光程差的間距向劈尖移動，因此出現條紋向著劈尖移動，但條紋疏密不變，故B正確；從彎曲的條紋可知，此處檢查平面凹陷，故C正確；照相機、望遠鏡的鏡頭表面鍍了一層透光的膜，可以增大某種光的透射強度，這種膜稱為增透膜，這是利用了光的干涉現象，同時鍍膜鏡頭看起來是有顏色的是因該種顏色的光沒有增透造成的，故D錯誤。](共55張PPT)
第1節　光的干涉
第5章　光的干涉、衍射和偏振
1.知道光的干涉現象，知道光是一種波。
2.理解相干光源和產生干涉現象的條件。
3.理解明暗條紋產生的機理。
4.理解薄膜干涉的成因，知道薄膜干涉現象及其應用。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　干涉圖樣及其分析
知識點一　雙縫干涉
知識點三　薄膜干涉及其應用
知識點一　雙縫干涉
如圖為雙縫干涉的示意圖，單縫發出的單色光投射到相距很近的兩條狹縫S1和S2上，狹縫就成了兩個波源，發出的光向右傳播，在后面的屏上觀察光的干涉情況。
(1)兩條狹縫起什么作用？
(2)在屏上形成的光的干涉圖樣有什么特點？
提示　(1)光線照到兩狹縫上，兩狹縫成為振動情況完全相同的光源。
(2)在屏上形成明暗相間、等間距的干涉條紋。
一、光的干涉及其產生條件
1.光的干涉現象
兩束光相遇時，如果滿足一定的條件，會產生干涉現象，在屏上出現__________的干涉條紋。
2.光產生干涉現象的條件
要使兩列光波相遇時產生干涉現象，兩列光波必須具有相同的______和__________。
3.由干涉現象得出的結論
干涉是波特有的一種現象，光具有____的特性。
明暗相間
頻率
振動方向
波
二、光的雙縫干涉公式
1.光的相干條件：人們把______相同、振動方向相同和相位差恒定這三個條件稱為光的相干條件。
2.相干光源：符合光的______條件的光源。
3.屏上某處出現亮、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總是一致，即振動方向總是相同；暗條紋處振動步調總是相反。
頻率
相干
【思考】
1.在雙縫干涉實驗中，如果入射光用白光，在兩條狹縫上，一個用紅色濾光片(只允許通過紅光)遮擋，一個用綠色濾光片(只允許通過綠光)遮擋。試想屏上還有干涉條紋嗎？
提示　屏上不會出現干涉條紋，因為雙縫用紅、綠濾光片遮擋后，分別只能透過紅光和綠光，兩束光頻率不相等，就不是相干光源了，不會發生干涉。
2.雙縫干涉實驗中亮條紋和暗條紋的位置隨時間變化嗎？
提示　實驗裝置和入射光頻率確定時亮、暗條紋的位置是確定的，不隨時間變化。
C
例1 在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一條縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一條縫前放綠色濾光片(只能透過綠光)，已知紅光與綠光的頻率、波長均不相等，這時(　　)
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.屏上無任何光亮
解析　分別用紅色濾光片和綠色濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光的頻率不相等，不能發生干涉，因此屏上不會出現干涉條紋，但屏上仍有光亮，故選項C正確。
例2 (多選)如圖所示為雙縫干涉實驗裝置示意圖，當使用波長為λ的可見光做實驗時，光屏上P點出現中央0級亮條紋，P1點為P點上方相鄰的亮條紋，則(　　)
BC
A.第一條亮條紋 B.第三條亮條紋
C.第二條暗條紋 D.第四條暗條紋
C
知識點二　干涉圖樣及其分析
如圖所示是幾種單色光的雙縫干涉圖樣，請問：
幾種單色光的雙縫干涉圖樣
(1)單色光干涉時相鄰兩亮條紋的間距和相鄰兩暗條紋的間距相等嗎？
(2)用不同顏色的光做干涉實驗時干涉圖樣完全一樣嗎？
提示　(1)由題圖可知，相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋之間的距離都是相等的。
(2)由題圖可知，用不同顏色的光做干涉實驗時，干涉圖樣條紋間距不同。
1.單色光的雙縫干涉圖樣
(1)中央為____條紋，兩側是明暗相間且條紋間距______的條紋。
(2)兩相鄰亮條紋(或暗條紋)的間距與光的波長有關，波長越大，條紋間距______。
亮
相等
越大
2.白光的雙縫干涉圖樣
(1)中央是白色的條紋，兩側是______條紋。
(2)產生原因
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，從而復合成白色條紋。
②兩側條紋間距與各色光的波長成正比，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，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。
彩色
例3 (多選)如圖所示為探究“雙縫干涉”的示意圖?，F用藍光照射單縫S時，在光屏P上得到相應的干涉條紋。若要使光屏P上的相鄰亮(或暗)條紋間距變大，可采用的方法為(　　 )
ABD
A.減小雙縫S1與S2的間距
B.增大雙縫到光屏的距離
C.減小單縫S到雙縫S1S2的距離
D.將藍光換為紅光
例4 (多選)如圖所示為用同一雙縫干涉實驗裝置得到的甲、乙兩種單色光的干涉條紋，下列有關兩種單色光的說法正確的是(　　)
A.甲光的波長大于乙光的波長
B.甲光在真空中的傳播速率大于
乙光在真空中的傳播速率
C.若甲光是黃光，乙光可能是紅光
D.若兩種單色光以相同的入射角進入同種介質，甲光的折射角較大
AD
知識點三　薄膜干涉及其應用
1.薄膜干涉
由薄膜兩個面______的光波相遇而產生的干涉現象稱為薄膜干涉。
2.薄膜干涉的原理
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______差不同，在某些位置兩列波疊加后相互加強，于是出現____條紋；在另一些位置，兩列波相遇后相互削弱，于是出現____條紋。
反射
路程
亮
暗
3.薄膜干涉的應用
(1)用干涉法檢查平面：如圖甲所示，被檢查平面B與標準平面樣板A之間形成了一個楔形的空氣薄膜，用單色光照射樣板，入射光從空氣薄膜的上、下表面反射出兩列光波發生干涉，形成干涉條紋。被檢查平面若是平的，空氣薄膜厚度相同的各點就位于一條直線上，干涉條紋平行；若被檢查表面某些地方不平，那里的空氣薄膜產生的干涉條紋將發生彎曲，如圖乙所示。
【思考】 如圖所示，登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射，否則將會嚴重地損傷視力。有人想利用薄膜干涉的原理設計一種能大大減小紫外線對眼睛傷害的眼鏡。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f＝8.1×1014 Hz。
(1)他設計的這種“增反膜”所依據的原理是_____________________________
___________________________________________________________________。
(2)這種“增反膜”的厚度至少是多少？
提示　(1)為了減少進入眼睛的紫外線，應使入射光分別從該膜的前后兩個表面反射后形成的反射光疊加后加強，從而使透射的紫外線減弱。
例5 劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖甲所示，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劈形空氣薄膜。當單色光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋圖樣如圖乙所示，已知單色光在真空中的波長為5×10－7 m。求：
(1)圖甲所示位置的空氣膜厚度d1＝1.75×10－6 m，通過計算判斷該位置是亮條紋還是暗條紋；
(2)在玻璃表面涂上一層薄膜作為題干中單色光的增透膜，薄膜材料的折射率為1.4，求增透膜的最小厚度d2。
答案　(1)亮條紋　(2)8.9×10－8 m
解析　(1)圖甲所示位置處，兩塊平板玻璃反射光的光程差為Δr＝2d1＝3.5×10－6 m＝7λ，可知該位置是亮條紋。
隨堂對點自測
2
B
1.(雙縫干涉)如圖是雙縫干涉實驗裝置的示意圖，S為單縫，S1、S2為雙縫，P為光屏。用綠光從左邊照射單縫S時，可在光屏P上觀察到干涉條紋。下列說法正確的是(　　)
A.減小雙縫間的距離，干涉條紋間的距離減小
B.將綠光換為紅光，干涉條紋間的距離增大
C.增大雙縫到屏的距離，干涉條紋間的距離減小
D.將綠光換為紫光，干涉條紋間的距離增大
BD
2.(亮暗條紋的判斷)(多選)用波長為λ的單色光照射單縫O，經過雙縫M、N在屏上產生明暗相間的干涉條紋，如圖所示，圖中a、b、c、d、e為相鄰亮條紋的位置，c為中央亮條紋所在位置，則(　　)
A.由O到達a、b的路程差為零
B.由M、N到達b的路程差為λ
C.由O到達a、c的路程差為4λ
D.由M、N到達e的路程差為2λ
解析　從O到達某點可以經過M也可以經過N，根據已知條件無法比較從O到達某兩點的路程差，故A、C錯誤；b為中央亮紋旁邊的第一條亮紋，則M、N到達b的路程差為波長λ，故B正確；e為中央亮紋旁邊的第二條亮紋，M、N到達e的路程差為2λ，故D正確。
BC
3.(薄膜干涉)(多選)(2024·福建福州高二期末)利用薄膜干涉的原理可以檢查平面的平整度和制成鏡頭增透膜。圖1中，讓單色光從上方射入，這時從上方看可以看到明暗相間的條紋，下列說法正確的是(　　)
A.圖1中將薄片向著劈尖方向移動使劈角變大時，條紋變疏
B.圖1中將樣板微微平行上移，條紋疏密不變
C.在圖1中如果看到的條紋如圖2所示，說明被檢平面在此處是凹陷
D.圖3中鍍了增透膜的鏡頭看起來是有顏色的，那是增透了這種顏色的光的緣故
解析　當將薄片向著劈尖方向移動使劈角變大時，相鄰亮條紋或暗條紋中心間距變小，所以干涉條紋會變密，故A錯誤；將樣板平行上移，導致原來滿足亮條紋光程差的間距向劈尖移動，因此出現條紋向著劈尖移動，但條紋疏密不變，故B正確；從彎曲的條紋可知，此處檢查平面凹陷，故C正確；照相機、望遠鏡的鏡頭表面鍍了一層透光的膜，可以增大某種光的透射強度，這種膜稱為增透膜，這是利用了光的干涉現象，同時鍍膜鏡頭看起來是有顏色的是因該種顏色的光沒有增透造成的，故D錯誤。
課后鞏固訓練
3
C
題組一　雙縫干涉
1.以下現象不屬于干涉的是(　　)
A.白光經過楊氏雙縫得到彩色圖樣 B.白光照射肥皂膜呈現彩色圖樣
C.白光經過三棱鏡得到彩色圖樣 D.白光照射水面油膜呈現彩色圖樣
解析　白光經過楊氏雙縫得到彩色圖樣是光的干涉現象，故A錯誤；白光照射肥皂膜呈現彩色圖樣是屬于干涉現象，故B錯誤；白光經過三棱鏡得到彩色圖樣是光在折射時產生的色散現象，故C正確；水面上的油膜呈現彩色是光的干涉現象，屬于薄膜干涉，故D錯誤。
基礎對點練
B
2.某同學利用如圖所示實驗觀察光的干涉現象，其中A為單縫屏，B為雙縫屏，C為光屏。當讓一束陽光照射A屏時，C屏上并沒有出現干涉條紋，移走B后，C上出現一窄亮斑。分析實驗失敗的原因可能是(　　)
A.單縫S太窄
B.單縫S太寬
C.S到S1和S2距離不相等
D.陽光不能作為光源
解析　雙縫干涉實驗中單縫的作用是獲得線光源，而線光源可以看成是由許多個點光源沿一條線排列組成的，單縫的寬度應比較小，由題意知，這里觀察不到光的干涉現象是由于單縫太寬，得不到線光源。故選項B正確。
BD
D
4.(2024·山東威海市高二期末)如圖所示是研究光的雙縫干涉的示意圖，擋板上有兩條狹縫S1、S2，屏上的O點到兩縫的距離相等。用頻率為f的單色光垂直照射雙縫，在屏上會產生干涉條紋。由O向上數，在光屏的P點出現第4條暗條紋。已知光速為c，則P到雙縫S1、S2的距離之差r2－r1為(　　)
C
5.在雙縫干涉實驗中，一鈉燈發出波長為589 nm的光，在距雙縫1.00 m的屏上形成干涉圖樣。圖樣上相鄰兩亮條紋中心間距為0.350 cm，則雙縫的間距為(　　)
A.2.06×10－7 m B.2.06×10－4 m C.1.68×10－4 m D.1.68×10－3 m
D
6.(2024·廣西河池市高二統考期末)某同學用單色光做雙縫干涉實驗時，觀察到條紋如甲圖所示，改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如乙圖所示。他改變的實驗條件可能是(　　)
A.增大了單色光的波長
B.減小了雙縫之間的距離
C.減小了光源到單縫的距離
D.減小了雙縫到光屏之間的距離
C
題組三　薄膜干涉及其應用
7.如圖所示，把酒精燈放在肥皂液薄膜前，從薄膜上可看到明暗相間的條紋，能解釋這一現象產生原因的是(圖中實線、虛線為光照射到薄膜上時，從膜的前后表面分別反射形成的兩列波)(　　)
解析　豎直放置的肥皂液薄膜受到重力的作用，下面厚、上面薄。波峰和波峰、波谷與波谷疊加后相互加強，出現亮條紋；波峰與波谷疊加后相互抵消，出現暗條紋，故C正確。
D
8.光的干涉現象在技術中有許多應用。如圖所示是利用光的干涉檢查某精密光學平面的平整度，若在被檢平面上有一處凸起，則觀察者從上往下看到的干涉條紋可能為(　　)
解析　干涉條紋為豎直方向，如果被檢測的平面某處凹下，則對應明條紋(或暗條紋)提前出現，如果某處凸起，則對應的條紋延后出現，因此被檢平面上有一處凸起，則對應的條紋延后出現，故D正確。
AC
9.(多選)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，讓一束單一波長的光垂直入射到該裝置上，結果在上方觀察到如圖乙所示的內疏外密的同心圓環狀干涉條紋，稱為牛頓環，以下說法正確的是(　　)
綜合提升練
A.干涉現象是凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光
疊加形成的
B.干涉現象是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為空氣膜厚度不是均勻變化的
D.干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度是均勻變化的
解析　凸透鏡下表面與玻璃上表面形成空氣薄膜，干涉現象是凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的，故A正確，B錯誤；干涉條紋不等間距是由于透鏡表面是曲面，使得空氣膜的厚度不均勻變化，導致間距不均勻增大，從而觀察到題圖乙所示的內疏外密的同心圓環狀條紋，故C正確，D錯誤。
C
11.在雙縫干涉實驗中，若雙縫處的兩束光的頻率均為6×1014 Hz，兩光源S1、S2的振動情況恰好相反，光屏上的P點到S1與到S2的路程差為3×10－6 m，如圖所示，則
(1)P點是亮條紋還是暗條紋？
(2)設O為到S1、S2路程相等的點，則P、O間還有幾條亮條紋，幾條暗條紋？(不包括O、P兩處的條紋)
培優加強練
12.手機屏會發出一種對眼睛危害較大的藍光。某同學用所學知識為眼鏡設計“增反膜”來減小藍光對眼睛的傷害，制作前他利用如圖甲所示的裝置測量藍光的波長，光源架在鐵架臺的上端，中間是刻有雙縫的擋板，下面是光傳感器，接收到的光照信息經計算機處理后，在顯示器上顯示出干涉圖像的條紋信息如圖乙所示，根據x軸上的光強分布可以算出光的波長。已知雙縫間距d，雙縫到光傳感器的距離L，選用的薄膜材料對藍光的折射率為n。求：
(1)被測藍光的波長λ；
(2)鏡片表面所鍍“增反膜”的最小厚度。

展開更多......

收起↑