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1、版物理新导学笔记选修34第十三章 33光的干涉学习目标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一、杨氏干涉实验11801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发生干涉现象(2)实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹(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、相位和振动方向都相

2、同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，出现暗条纹即学即用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)两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹()(4)两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达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

3、波长为5.30107 m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95107 m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、杨氏干涉实验导学探究如图2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图2(1)两条狭缝起什么作用？(2)在屏上形成的光的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、等间距的干涉条纹知识深化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3所示，有光源、单缝、双缝和光屏图3(2)单缝的作用

4、：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)白光的干涉图样：中央条纹是白色的，两侧干涉条纹是彩色条纹例1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)，已知红光与绿光频率、波长均不相等，这时()A只有红色和绿色的双缝

5、干涉条纹，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.二、决定条纹间距的条件导学探究(1)若屏上某点是两列光波的波峰与波峰相遇，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4所示是几种单色光的双缝干涉图样图4用不同颜色的光做干涉实验时干涉图样有什么不同

6、？如果将屏幕远离双缝移动，条纹间距如何变化？改变双缝间的距离，条纹间距如何变化？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)红光的条纹间距最宽，紫光的条纹间距最窄屏幕离双缝越远，条纹间距越大双缝间距越大，条纹间距越小与光波波长、双缝到屏的距离及双缝间距离有关知识深化1两相邻亮条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大白光的干涉条纹的中央是白色的，两侧是彩色的，这是因为：各种色光都能形成明暗相间的条纹，都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹两侧条纹间距与各色光的波长成正比，条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹2

7、亮、暗条纹的判断图5如图5所示，设屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2，路程差rr2r1.(1)若满足路程差为波长的整数倍，即rk(其中k0,1,2,3，)，则出现亮条纹k0时，PS1PS2，此时P点位于屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹k为亮条纹的级次(2)若满足路程差为半波长的奇数倍，即r(其中k1,2,3，)，则出现暗条纹k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开例2在光的双缝干涉现象里，下列描述正确的是()A用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹最远的是波长较长的红光B用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹最远的是波长较短的紫光C相邻两亮条纹和相邻两暗条纹

8、的间距是不等的D在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽答案A解析条纹间距与光的波长成正比，在可见光中，红光波长最长，紫光波长最短，故偏离中央亮条纹最远的是红光，A正确，B错误；双缝干涉现象中，相邻两亮条纹或两暗条纹是等宽间距的，故C错误；红光的波长比紫光的波长大，所以换成紫光后，相邻两亮条纹间距将变窄，故D错误例3如图6所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm 的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则()图6AP和P1仍为亮条纹

9、BP为亮条纹，P1为暗条纹CP为暗条纹，P1为亮条纹DP、P1均为暗条纹答案B解析从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成两束相干光，由题意知屏中央P点到S1、S2距离相等，即分别由S1、S2射出的光到P点的路程差为零，因此中央是亮条纹，无论入射光是什么颜色的光、波长多大，P点都是中央亮条纹而分别由S1、S2射出的光到P1点的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1P1S2|600 nm橙当换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1P1S2|600 nm紫，则两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即分别由S1、S2射出的光到达P1点时相互削弱，因此，在P1点出现暗条纹综上所述，选项B正确判断屏上

10、某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源双缝的路程差与波长的比值，要记住路程差等于波长整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处出现暗条纹，还要注意这一结论成立的条件是：两个光源为相干光源.针对训练如图7所示，用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的路程差|r1r2|应为()图7A. B. C. D. 答案D解析出现第3条暗条纹，说明S1、S2到P点距离之差为，而，所以|r1r2|，因而D项是正确的1(杨氏双缝干涉实验)在杨氏双缝干涉实验中，如果()A用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条

11、纹C若仅将入射光由红光改为紫光，则条纹间距一定变大D用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹答案B解析用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作为光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间，B对；若仅将入射光由红光改为紫光，波长变小，条纹间距变小，C错；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，D错2(亮、暗条纹的判断)如图8所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二条暗条纹，改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)，则同侧第二条暗条纹的位置()图8A仍在P处B在P点上方C在P点下方D要将屏向双缝方向移近一些才能看到答案B解析由知f变小，变大若出

12、现第二条暗条纹，则P到双缝的路程差r，当变大时，r也要变大，故第二条暗条纹的位置向上移，在P点上方，B正确3(亮、暗条纹的判断)在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 m，若分别用频率为f15.01014 Hz和f27.51014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现亮、暗条纹的情况是()A用单色光f1和f2分别照射时，均出现亮条纹B用单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹C用单色光f1照射时出现亮条纹，用单色光f2照射时出现暗条纹D用单色光f1照射时出现暗条纹，用单色光f2照射时出现亮条纹答案C解析单色光f1的波长：1m0.6106 m0.6 m.单色光f2的波长：2m0.4

13、106 m0.4 m.因P点到双缝的距离之差x0.6 m1，所以用单色光f1照射时P点出现亮条纹x0.6 m2，所以用单色光f2照射时P点出现暗条纹，故选项C正确一、选择题考点一双缝干涉实验1用两个红灯泡照射白墙，在墙上看到的是()A明暗相间的条纹 B彩色条纹C一片红光 D晃动的条纹答案C解析两灯泡不是相干光源，故选C.2(多选)用红光做光的双缝干涉实验，如果将其中一条缝改用蓝光，下列说法正确的是()A在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹B只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象，此时不产生干涉现象C频率不同的两束光也能发生干涉现象，此时出现彩色条纹D尽管亮、暗条纹都是光波相互叠加的结果，但此时

14、红光与蓝光只叠加不产生干涉现象答案BD解析频率相同、相位差恒定、振动方向相同是产生干涉现象的条件，红光和蓝光频率不同，不能产生干涉现象，不会产生干涉条纹，A、C错误3某同学自己动手利用如图1所示器材观察光的干涉现象，其中，A为单缝屏，B为双缝屏，C为像屏当他用一束阳光照射到A上时，屏C上并没有出现干涉条纹，他移走B后，C上出现一窄亮斑分析实验失败的原因，最大的可能性是()图1A单缝S太窄B单缝S太宽CS到S1与到S2的距离不等D阳光不能作为光源答案B解析本实验中，单缝S应非常窄，才可看做“理想线光源”，也才能成功地观察到干涉现象，移走B屏后，在C上出现一窄亮斑，说明单缝S太宽，故A错误，B正确

15、；S到S1和S2距离不等时，也能出现干涉条纹，但中央不一定是亮条纹，C错误；太阳光可以作为光源，屏上将出现彩色条纹，D错误考点二决定条纹间距的条件4(多选)用a、b两种单色光分别照射同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上得到如图2所示的干涉图样，其中图甲是a光照射形成的，图乙是b光照射形成的，则关于a、b两束单色光，下述说法中正确的是()图2Aa光的频率比b光的大B在水中a光传播的速度比b光的大C水对a光的折射率比b光的大Db光的波长比a光的短答案AC解析从题图可以看出，a光的条纹间距小，说明a光的波长小，频率大，选项A正确，D错误；水对频率低的单色光的折射率小，即水对b光的折射率小，选项C

16、正确；折射率小的光在水中的传播速度大，即b光在水中的传播速度大，选项B错误5一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是()A各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同B各色光的速度不同，造成条纹的间距不同C各色光的强度不同，造成条纹的间距不同D各色光通过双缝到达一确定点的距离不同答案A6下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是()A单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C用红光和绿光分别做双缝干涉实验(红绿)，绿光干涉图样的条纹间距比红光大D在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干

17、涉发生答案B解析在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项A错误，B正确绿光波长较红光短，所以条纹间距较小，选项C错误两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了方便肉眼观察，故选项D错误考点三亮、暗条纹的判断7(多选)用单色光做双缝干涉实验时()A屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹B屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处，可能是亮条纹，也可能是暗条纹C屏上的亮条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方D屏上的亮条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方答案AB解析在

18、双缝干涉实验中，屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹，是振动加强处，不一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方，A选项正确，C选项错误；屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处，可能是半波长的奇数倍(暗条纹)，也可能是半波长的偶数倍(亮条纹)，B选项正确；两列光波的波峰与波谷相遇的地方，应是暗条纹，D选项错误8(多选)双缝干涉实验装置如图3所示，绿光通过单缝S后，投射到有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝S的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹屏上O点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点的第一条亮条纹，如果将入射的单色光换成红光或蓝光，已知红光波长大于绿光波长，绿光波长大于

19、蓝光波长，则下列说法正确的是()图3AO点是红光的亮条纹B红光的同侧第一条亮条纹在P点的上方CO点不是蓝光的亮条纹D蓝光的同侧第一条亮条纹在P点的上方答案AB9在双缝干涉实验中，光源发射波长为6.0107 m的橙光时，在光屏上获得明暗相间的橙色干涉条纹，光屏上A点恰好是距中心条纹的第二条亮条纹其他条件不变，现改用其他颜色的可见光做实验，光屏上A点是暗条纹位置，可见光的频率范围是3.910147.51014 Hz，则入射光的波长可能是()A8.0107 m B4.8107 mC4.0107 m D3.4107 m答案B解析可见光的频率范围是3.910147.51014 Hz 依据公式cf，可知其

20、波长范围是4.01077.69107 mA、D选项错误根据公式r(n为整数)可知，n为偶数的地方出现亮条纹，n为奇数的地方出现暗条纹因此n4时，出现距中心条纹的第二条亮条纹，所以A点到两条缝的路程差r4m1.2106 m，要想出现暗条纹，n需取奇数才行当入射光波长为4.8107 m时，1.2106 mn m，n5为奇数，所以A点出现暗条纹，B选项正确当入射光波长为4.0107 m时，1.2106 mn m，n6为偶数，所以A点出现亮条纹，C选项错误二、非选择题10(亮、暗条纹的判断)在双缝干涉实验中，若双缝处的两束光的频率均为61014 Hz，两光源S1、S2的振动情况恰好相反，光屏上的P点到

21、S1与到S2的路程差为3106 m，如图4所示，则：图4(1)P点是亮条纹还是暗条纹？(2)设O为到S1、S2路程相等的点，则P、O间还有几条亮条纹，几条暗条纹？(不包括O、P两处的条纹)答案(1)暗条纹(2)5条暗条纹，6条亮条纹解析(1)由得5107 mn6由于两光源的振动情况恰好相反，所以P点为暗条纹(2)O点路程差为0，也是暗条纹，OP间还有5条暗条纹，6条亮条纹11(亮、暗条纹的判断)用单色光做双缝干涉实验时，已知屏上一点P到双缝的路程差1.5106 m，当单色光波长10.5 m时，P点将形成亮条纹还是暗条纹？若单色光波长20.6 m呢，此时在中央亮条纹和P点之间有几条暗条纹？答案亮条纹两条解析由题意知，P到双缝的路程差131，满足波长的整数倍，在P点形成亮条纹当单色光波长20.6 m，22，满足半波长的奇数倍，在P点形成暗条纹，在02范围内2和2满足半波长的奇数倍，出现暗条纹，此时在中央亮条纹和P点之间有两条暗条纹