XX省专用学年高中物理第十三章光第节光的干涉讲义含解析新人教选修.doc
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光的干涉一、杨氏干涉试验┄┄┄┄┄┄┄┄①1.物理史实1801年,英国物理学家托马斯·杨胜利地视察到了光的干涉现象,起先让人们相识到光的波动性。
2.双缝干涉试验(1)试验过程:让一束平行的完全相同的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上,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相互叠加发生干涉。
(2)试验现象:在屏上得到明暗相间的条纹。
(3)试验结论:光是一种波。
(4)现象说明:两狭缝相当于两个频率、相位和振动方向相同的光源,当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时(即恰好等于波长的整数倍时),两列光在这点相互加强,出现亮条纹;当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时,两列光在这点相互减弱,出现暗条纹。
[留意]双缝干涉时得到的明、暗条纹与机械波干涉时得到的振动加强点和减弱点的规律是相同的,要推断亮条纹和暗条纹只要看这一点到两个狭缝的距离差与波长的关系即可。
①[判一判]1.若用白光作光源,干涉条纹是明暗相间的条纹(×)2.若用单色光作光源,干涉条纹是明暗相间的条纹(√)3.当振动状况完全相同的两个光源与屏上某点的距离之差等于零时,出现暗条纹(×) 4.当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时出现亮条纹(√)二、光产生干涉的条件┄┄┄┄┄┄┄┄②1.干涉条件:两列光的频率相同、振动方向相同、相位差恒定,三条件缺一不行。
2.相干光源:发出的光能够产生干涉的两个光源。
[说明]一般状况下很难视察到光的干涉现象,缘由是不同光源发出的光的频率一般不同,即使是同一光源,它的不同部位发出的光也不肯定有相同的频率和恒定的相位差。
故一般状况下不易视察到光的干涉现象。
②[选一选]从两只手电筒射出的光,当它们照耀到同一点时看不到干涉条纹,是因为( )A.手电筒射出的光不是单色光B.四周环境的光太强C .干涉图样太细小看不清晰D .两个光源是非相干光源解析:选D 两只手电筒属于两个各自独立发光的光源,依据物体的发光机理,二者发出的光是非相干光,因此它们照耀到同一点时不发生干涉,因此无干涉条纹,A 、B 、C 错误,D 正确。
3 光的干涉一、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.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× 10-7 m,屏上P 点距双缝S1和S2 的路程差为7.95× 10-7 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、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)白光的干涉图样:中央条纹是白色的,两侧干涉条纹是彩色条纹.1 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A解析各色光的频率不同、波长不同,在屏上得到的干涉条纹的宽度不同,叠加后得到彩色条纹.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.、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.0(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,条纹间距越小.④与光波波长、双缝到屏的距离及双缝间距离有关.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.亮、暗条纹的判断如图3所示,设屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2,路程差Δr=r2-r1.图3(1)若满足路程差为波长的整数倍,即Δr=kλ(其中k=0,1,2,3⋯),则出现亮条纹.k=0 时,PS1=PS2,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.2k-1(2)若满足路程差为半波长的奇数倍,即Δr=2λ(其中k=1,2,3⋯),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3 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.4 (2018 ·嵊州高二检测) 如图 4 所示,在双例缝干涉实验中,若单缝S 从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动,则( )图4 A.不再产生干涉条纹B.仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹P 的位置不变C.仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹P 的位置略向上移D.仍可产生干涉条纹,其中央亮条纹P 的位置略向下移答案D解析本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源,双缝S1、S2 的作用是形成相干光源,稍微移动S 后,没有改变传到双缝的光的频率,S1、S2射出的仍是相干光,由单缝S发出的光到达屏上P点下方某点的路程差为零,故中央亮条纹略向下移, D 正确.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,屏上将呈现彩色干涉条纹答案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)相间的条纹, 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.(决定条纹间距的条件)如图 5 所示为双缝干涉实验中产生的条纹图样,的图样,乙图为换用另一种单色光进行实验的图样,则以下说法中正确的是甲图为绿光进行实验()图5A.乙图可能是用红光进行实验产生的条纹,表明红光波长较长B.乙图可能是用紫光进行实验产生的条纹,表明紫光波长较长C.乙图可能是用紫光进行实验产生的条纹,表明紫光波长较短D.乙图可能是用红光进行实验产生的条纹,表明红光波长较短答案A解析题图乙中条纹的间距比题图甲大,故题图乙中光的波长较长,即比绿光的波长长.红光的波长比绿光长,紫光的波长比绿光短, A 正确.3.(亮、暗条纹的判断)如图 6 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,屏足够大),则同侧第二条暗条纹的位置()图6A.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λ=c f知,f变小,λ变大.若出现第二条暗条纹,则P到双缝的路程差Δr =32λ,当λ 变大时,Δr 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.4.(亮、暗条纹的判断)(多选)双缝干涉实验装置如图7 所示,双缝间的距离为d,双缝到像屏的距离为l ,调整实验装置使得像屏上可以看到清晰的干涉条纹.关于干涉条纹的情况,下列叙述正确的是()图7A.若仅将像屏向左平移一小段距离,屏上的干涉条纹将变得不清晰B.若仅将像屏向右平移一小段距离,屏上仍有清晰的干涉条纹C.若仅将双缝间距离减小,像屏上的两个相邻亮条纹间的距离变小D.若仅将双缝间距离减小,像屏上的两个相邻暗条纹间的距离变大答案BD解析双缝到像屏的距离不影响干涉条纹的清晰程度, A 错,B 对;仅将双缝间距减小,像屏上的两个相邻亮条纹或暗条纹间的距离变大, C 错, D 对.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,B、D正确.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C.S 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,才可看成“理想线光源” ,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;S到S1与到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, 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2A.a 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D.b 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 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.白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的( )A .传播速度不同B.强度不同C .振动方向不同D .频率不同答案D解析两侧条纹间距与各色光的波长成正比,不同色光的频率不同、波长不同.这样除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合,便形成了彩色条纹.6.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完全相同的相干光源C.用红光和绿光分别做双缝干涉实验(λ红>λ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发生干涉答案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.绿光波长比红光短,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.瓦斯在隧道施工、煤矿采掘等方面危害极大,某同学查资料得知含有瓦斯的气体折射率大 于干净空气的折射率,于是他根据双缝干涉现象设计了一个监测仪,其原理如图 3 所示:在 双缝前面放置两个完全相同的透明容器 A 、 B ,容器 A 与干净的空气相通,在容器 B 中通入 矿井中的气体,观察屏上的干涉条纹,就能够监测瓦斯浓度.如果屏的正中央 O 点变为暗条 纹,说明 B 中气体 ( )图38.(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,也可能是波谷与波谷相遇的地方, 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.A .一定含瓦斯C .不一定含瓦斯答案 AB .一定不含瓦斯 D .无法判断9.(多选)双缝干涉实验装置如图 4 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O 点上侧的第一条亮条纹,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,绿光波长大于蓝光波长,则下列说法正确的是( )图4A.O 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C.O 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AB解析中央O点到S1、S2的路程差为零,所以换不同颜色的光时,O 点始终为亮条纹,选项A 正确, C 错误;波长越长,条纹间距越宽,所以红光的同侧第一条亮条纹在P 点上方,蓝光的同侧第一条亮条纹在P 点下方,选项 B 正确, D 错误.二、非选择题10.1801 年英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功地观察到了光的干涉现象.他用单色光照射屏上的一个小孔,是为了获得_________________ ;由小孔射出来的光再射到两个小孔上,是为了获得_____________________________________________________________ .答案一个点光源两个振动情况总相同的光源,即相干光源解析在双缝干涉实验中,两光的频率须相同,因此他用单色光照射屏上的一个小孔,是为了获得一个点光源,由小孔射出来的光再射到两个小孔上,是为了获得相干光源.。
第3节光的干涉1.英国物理学家托马斯·杨于1801年成功地观察到了光的干涉现象。
2.双缝干涉图样:单色光——明暗相间的条纹。
3.干涉条件:两列光的频率相同,振动方向相同,相位差恒定。
4.出现明纹与暗纹的条件:两光源到屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时出现亮条纹,奇数倍时出现暗条纹。
一、杨氏干涉实验1.物理史实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,开始让人们认识到光的波动性。
2.双缝干涉实验(1)实验过程:让一束平行的完全相同的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上,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。
(2)实验现象:在屏上得到明暗相间的条纹。
(3)实验结论:证明光是一种波。
二、光发生干涉的条件1.干涉条件两列光的频率相同、振动方向相同、相位差恒定。
2.相干光源发出的光能够产生干涉的两个光源。
3.一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因由于不同光源发出的光的频率一般不同,即使是同一光源,它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相位差,故一般情况下不易观察到光的干涉现象。
1.自主思考——判一判(1)直接用强光照射双缝,发生干涉。
(×)(2)若用白光作光源,干涉条纹是明暗相间的条纹。
(×)(3)若用单色光作光源,干涉条纹是明暗相间的条纹。
(√)(4)在双缝干涉实验中单缝屏的作用是为了获得一个线光源。
(√)(5)双缝干涉实验证明光是一种波。
(√)2.合作探究——议一议(1)两只手电筒射出的光束在空间相遇,能否观察到光的干涉现象?提示:不能。
两只手电筒射出的光束在空间相遇,不满足光发生干涉的条件,不能观察到光的干涉现象。
(2)在双缝干涉实验中,如果入射光用白光,在两条狭缝上,一个用红色滤光片(只允许通过红光)遮挡,一个用绿色滤光片(只允许通过绿光)遮挡。
试想:屏上还有干涉条纹吗?提示:屏上不会出现干涉条纹,因为双缝用红、绿滤光片遮挡后,透过的两束光频率不相等,就不是相干光源了,不会再发生干涉。
对杨氏双缝干涉实验的理解1.双缝干涉的装置示意图实验装置如图所示,有光源、单缝、双缝和光屏。
2.单缝屏的作用获得一个线光源,使光源有唯一的频率和振动情况。
3.双缝屏的作用平行光照射到单缝S上,又照到双缝S1、S2上,这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光。
4.屏上某处出现亮、暗条纹的条件频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加,如亮条纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致,即振动方向总是相同;暗条纹处振动步调总相反。
具体产生亮、暗条纹的条件为:(1)亮条纹的条件:屏上某点P 到两条缝S 1和S 2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍。
即:|PS 1-PS 2|=kλ=2k λ2(k =0,1,2,3……)k =0时,PS 1=PS 2,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)暗条纹的条件:屏上某点P 到两条缝S 1和S 2的路程差正好是半波长的奇数倍。
即:|PS 1-PS 2|=(2k -1)λ2(k =1,2,3……)k 为暗条纹的级次,从第1级暗条纹开始向两侧展开。
[典例] 如图所示是双缝干涉实验装置,使用波长为600nm 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P 1点出现第一条亮条纹中心(即P 1到S 1、S 2的路程差为一个波长),现换用波长为400 nm 的紫光光源照射单缝,则( )A .P 和P 1处仍为亮条纹B .P 处为亮条纹,P 1处为暗条纹C .P 处为暗条纹,P 1处为亮条纹D .P 、P 1处均为暗条纹[解析] 从单缝S 射出的光波被S 1、S 2两缝分成的两束光为相干光,由题意知屏中央P 点到S 1、S 2距离相等,即由S 1、S 2分别射出的光到P 点的路程差为零,因此是亮条纹。
因而,无论入射光是什么颜色的光,波长多长,P 点都是中央亮条纹。
而P 1点到S 1、S 2的路程差刚好是橙光的一个波长,即|P 1S 1-P 1S 2|=600 nm =λ橙,则两列光波到达P 1点振动情况完全一致,振动得到加强,因此出现亮条纹。
当换用波长为400 nm 的紫光时,|P 1S 1-P 1S 2|=600 nm =32λ紫,则两列光波到达P1点时振动情况完全相反,即由S1、S2射出的光波到达P1点时相互削弱,因此出现暗条纹。
[答案]B双缝干涉中明暗条纹的判断方法(1)判断屏上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(光程差)与波长的比值。
(2)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为暗条纹。
(3)上述结论成立的条件是:两个光源情况完全相同。
1.一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解析:选A各色光的频率不同,波长不同,在屏上得到的干涉条纹的宽度不同,各种颜色的条纹叠加后得到彩色条纹,故A正确。
2.如图所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图,实线表示波峰,虚线表示波谷。
在此时刻,介质中A点为波峰相叠加点,B点为波谷相叠加点,A、B 连线上的C点为某中间状态相叠加点,如果把屏分别放在A、B、C三个位置,那么()A.A、B、C三个位置都出现亮条纹B.B位置出现暗条纹C.C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定D.以上结论都不对解析:选A本题中,A、B、C三点总是振动加强的点屏上对应出现的都是亮条纹。
另外,要特别注意波谷与波谷相遇的点(图中B点)振动也是加强的,不要以为B点是暗的。
3.如图所示为双缝干涉实验装置,当使用波长为6×10-7m的橙色光做实验时,光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹。
若使用波长为4×10-7 m的紫光重复上述实验,在P和P1点形成的亮、暗条纹的情况是()A.P和P1都是亮条纹B.P是亮条纹,P1是暗条纹C.P是暗条纹,P1是亮条纹D.P和P1都是暗条纹解析:选B λ橙λ紫=6×10-74×10-7=1.5=32P1点对橙光:Δr=n·λ橙,对紫光:Δr=nλ橙=n·32λ紫=3n·λ紫2因为P1与P相邻,所以n=1,P1点是暗条纹。
对P点,因为Δr=0,所以仍是亮条纹,B正确。
双缝干涉图样的特点1.单色光的干涉图样若用单色光作光源,则干涉条纹是明暗相间的条纹,且条纹间距相等。
中央为亮条纹,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。
2.白光的干涉图样若用白光作光源,则干涉条纹是彩色条纹,且中央条纹是白色的。
这是因为:(1)从双缝射出的两列光波中,各种色光都能形成明暗相间的条纹,各种色光都在中央条纹处形成亮条纹,从而复合成白色条纹。
(2)两侧条纹间距与各色光的波长成正比,即红光的亮条纹间距宽度最大,紫光的亮条纹间距宽度最小,即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合,这样便形成了彩色干涉条纹。
1.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纹C.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D.用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距不等的条纹解析:选BD白光作杨氏双缝干涉实验,屏上将呈现彩色条纹,A错;用红光作光源,屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹(即黑条纹)相间的条纹,B对;红光和紫光频率不同,不能产生干涉条纹,C错;紫光作光源,遮住一条狭缝,屏上出现单缝衍射条纹,即间距不等的条纹,D对。
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,偏离中央亮条纹较远的是波长较长的红光B.用白光做光的干涉实验时,偏离中央亮条纹较远的是波长较短的紫光C.相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的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解析:选A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。
3.如图甲所示为双缝干涉实验的装置示意图,乙图为用绿光进行实验时,在屏上观察到的条纹情况,a为中央亮条纹,丙图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况,a′为中央亮条纹。
则以下说法正确的是()A.丙图可能为用红光实验产生的条纹,表明红光波长较长B.丙图可能为用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较长C.丙图可能为用紫光实验产生的条纹,表明紫光波长较短D.丙图可能为用红光实验产生的条纹,表明红光波长较短解析:选A根据双缝干涉图样的特点,入射光的波长越长,同一装置产生的双缝干涉图样中条纹越宽,条纹间距也越大,由本题条件可确定另一种颜色的单色光比绿光波长要长,因此选项B、C、D错误,A正确。
1.以下光源可作为相干光源的是()A.两个相同亮度的烛焰B.两个相同规格的灯泡C.双丝灯泡D.出自一个光源的两束光解析:选D相干光的条件,必须是频率相同,相位差恒定,故只有D正确。
2.某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象,其中A为单缝屏,B为双缝屏,C为光屏。
当他让一束阳光照射A屏时,C屏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可能是()A.单缝S太窄B.单缝S太宽C.S到S1和S2距离不相等D.阳光不能作光源解析:选B双缝干涉中单缝的作用是获得线光源,而线光源可以看做是由许多个点光源沿一条线排列组成的,这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽,得不到线光源。
故选项B正确。
3.[多选]用波长为λ的单色光照射单缝O,经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹,如图所示,图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置,c为中央亮条纹,则()A.O到达a、b的路程差为零B.M、N到达b的路程差为λC.O到达a、c的路程差为4λD.M、N到达e的路程差为2λ解析:选BD振动一致的两光源在空间发生干涉,得到亮条纹的条件满足某双缝到某点的路程差Δx=nλ(n=0,1,2,3…),故B、D正确。
4.在双缝干涉实验中,光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差ΔS1=0.75 μm,光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差ΔS2=1.5 μm。