2021学年高中物理第十三章光3光的干涉学案人教版选修3_4.doc

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3 光的干涉
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,两波源发出的光在挡板
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:证明光是一种波.

找两只完全一样的手电筒,照射同一区域,能观察到明暗相间的干涉条纹吗?
提示:不能.两只手电筒属于各自独立发光的光源,两者发出的光是非相干光,因此它
们照射到同一点上时不发生干涉,所以无干涉条纹.
二、决定条纹间距的条件
1.干涉条件:两列光的频率相同、振动方向相同、相差恒定.
2.相干光源:发出的光能够产生干涉的两个光源.
3.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),两列光波在这点相互加强,出现明条纹;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,两列光波在这点相互削弱,出现暗条纹.

取曝过光的135型胶卷的黑底片,放在玻璃板上,用刀片沿直尺在胶片上划一条细缝,
然后不移动直尺,将刀口稍微偏一点,再划一条细缝.或者将两张刀片并拢,以刀的前端沿
直尺在胶片上一次划出两道细缝.再一种方法,也可取一小块玻璃片在上面均匀涂一薄层黑
墨汁(最好不用烛焰上熏的烟黑,因烟灰颗粒大,划出缝太宽),待干后再用刀片以同样方法

划出两道透明狭缝.缝间距离要小于110 mm.观察时将带缝的板横放在眼前,通过双缝观看相
距半米左右的白炽灯的灯丝,可看到在灯丝两侧细密分布着彩色的条纹,而且缝离灯越近,
细密的条纹越清晰,你知道这种现象是如何产生的吗?
提示:这实际上就是双缝干涉现象,从双缝穿过的光叠加后有的区域加强,有的区域减
弱,所以出现条纹,因为白光是由不同颜色的光组成的复色光,所以叠加后是彩色条纹.

考点一 杨氏干涉实验
1.光的干涉:两列光波在空间传播时相遇,在相遇区域发生波的叠加,使某些区域的光
被加强出现亮条纹,而在另一些区域的光被减弱出现暗条纹.且加强区域和减弱区域(亮纹和
暗纹)是相互间隔的,这种现象称为光的干涉现象.如图所示.

2.发生干涉的条件
产生干涉现象的两列光波必须具有相同的频率、相同的振动方向和恒定的相位差.发出
这两列光波的光源叫相干光源.
【拓展延伸】
为什么一般情况下很难观察到光的干涉现象?
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.
3.杨氏双缝干涉实验
(1)双缝干涉的示意图如图所示.

(2)单缝屏的作用:获得一个线光源,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上后,又照到间距很小的双缝S1、S2上,这样一
束光被分成两束频率相同、振动情况完全一致的相干光.即杨氏双缝干涉实验采用将一束光
“一分为二”的方法获得相干光源.

【例1】 两个普通白炽灯发出的光相遇时,我们观察不到干涉条纹,这是因为( )
A.两个灯亮度不同
B.灯光的波长太短
C.两个灯光的振动情况不同
D.电灯发出的光不稳定
【导思】 从两束光发生干涉的条件去分析.
【解析】 一般情况下,两个不同的光源发出的光或同一个光源的不同部分发出的光振
动情况往往是不同的,由点光源发出的光或同一列光分出的两列光其振动情况是相同的.光
的干涉必须具备的条件:频率相同,振动方向相同,相位差恒定.
【答案】 C

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( C )
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