新教材高中物理第四章光3光的干涉课件新人教版选择性必修第一册.pptx

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1、3光的干涉第四章光学习目标学习目标学法指导学法指导1了解了解杨杨氏双氏双缝缝干涉干涉实验实验装置和装置和实验现实验现象象2了解相干光源的概念及了解相干光源的概念及产产生干涉生干涉现现象的象的条件，了解相干光源的概念及条件，了解相干光源的概念及产产生干涉生干涉现现象的条件象的条件3能能阐阐述干涉述干涉现现象的成因及明暗条象的成因及明暗条纹纹的位的位置特点，能置特点，能阐阐述干涉述干涉现现象的成因及明暗条象的成因及明暗条纹纹的位置特点的位置特点1通通过阅读过阅读和和实验认识实验认识干涉干涉现现象，并思考象，并思考其原理其原理2用控制用控制变变量法分析影响干涉条量法分析影响干涉条纹变纹变化的化的因素

2、因素3用干涉知用干涉知识识解解释释生生产产、生活中的干涉、生活中的干涉现现象象知识导图知识导图预习导学|新知领悟1物理史实物理史实1801年年，英英国国物物理理学学家家_成成功功地地观观察察到到了了光光的的干干涉涉现现象象，开始让人们认识到光的波动性开始让人们认识到光的波动性杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验托马斯托马斯杨杨2双缝干涉实验双缝干涉实验(1)实实验验过过程程：让让一一束束平平行行的的_光光投投射射到到一一个个有有两两条条狭狭缝缝S1和和S2的的挡挡板板上上，两两狭狭缝缝相相距距很很近近，两两狭狭缝缝就就成成了了两两个个波波源源，它它们们的的频频率率、相相位位和和振振动动方方向向总总

3、是是_的的，两两个个光光源源发发出出的的光光在在挡挡板板后后面面的的空空间间互相叠加，发生互相叠加，发生_(2)实验现象：在屏上得到实验现象：在屏上得到_的条纹的条纹(3)实验结论：光是一种波实验结论：光是一种波单色单色相同相同干涉现象干涉现象明暗相间明暗相间1做双做双缝干涉干涉实验时必必须具具备什么条件才能什么条件才能观察到干涉条察到干涉条纹？【答案】【答案】必须是相干光源，且双缝间的间距必须很小必须是相干光源，且双缝间的间距必须很小2一一般般情情况况下下光光源源发出出的的光光很很难观察察到到干干涉涉现象象，这是是什什么么原原因因？【答答案案】光光源源不不同同部部位位发发出出的的光光不不一一

4、定定具具有有相相同同的的频频率率和和恒恒定定的的相相位差，不具备相干光源的条件位差，不具备相干光源的条件以下光源可作为相干光源的是以下光源可作为相干光源的是()A两个相同亮度的烛焰两个相同亮度的烛焰B两个相同规格的灯泡两个相同规格的灯泡C双丝灯泡双丝灯泡D出自一个光源的两束光出自一个光源的两束光【答案】【答案】D【解解析析】相相干干光光的的条条件件，必必须是是频率率相相同同，相相位位差差恒恒定定，故故D正正确确1当当双双缝缝光光源源与与屏屏上上某某点点的的距距离离之之差差等等于于波波长长的的_倍倍时时，两两列光波在这点叠加后相互加强，出现列光波在这点叠加后相互加强，出现_决定干涉条纹明暗的条件

5、决定干涉条纹明暗的条件整数整数亮条纹亮条纹奇数奇数暗条纹暗条纹1用白光做双用白光做双缝干涉干涉实验，彩，彩纹的特点如何？的特点如何？【答答案案】屏屏中中央央各各色色光光都都得得到到加加强强，混混合合成成白白色色，但但两两侧侧因因条条纹纹间间距不同而分开成彩色，而且同一级条纹内紫外红距不同而分开成彩色，而且同一级条纹内紫外红2不不同同色色光光在在真真空空中中的的光光速速相相同同吗？在在同同种种介介质中中的的光光速速相相同同吗？从从两两只只相相同同的的手手电电筒筒射射出出的的光光，当当它它们们在在某某一一区区域域叠叠加加后后，看不到干涉图样，这是为什么？看不到干涉图样，这是为什么？【答案】【答案】

6、见解析见解析【解解析析】本本题虽然然强调两两只只相相同同的的手手电筒筒，但但它它们发出出的的光光频率率仍仍然不一定相同，不然不一定相同，不满足干涉足干涉产生的条件，看不到干涉生的条件，看不到干涉图样多维课堂|素养初培很很多多摄影影爱好好者者在在扫描描贴在在玻玻璃璃板板表表面面的的底底片片时常常会会在在扫描描后后的的图像像上上看看到到一一圈圈圈圈明明暗暗相相间的的光光环，如如图所所示示这就就是是光光的的干干涉涉现象象牛牛顿环问题问题你知道牛顿环是怎样形成的吗？你知道牛顿环是怎样形成的吗？【答案】【答案】由于光的干涉形成的由于光的干涉形成的杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 1光的干涉光的干涉(1)

7、光光的的干干涉涉：在在两两列列光光波波的的叠叠加加区区域域，某某些些区区域域相相互互加加强强，出出现现亮亮纹纹，某某些些区区域域相相互互减减弱弱，出出现现暗暗纹纹，且且加加强强和和减减弱弱的的区区域域是是相相互互间间隔隔的的，即出现亮纹和暗纹相间的现象即出现亮纹和暗纹相间的现象(2)干干涉涉条条件件：两两列列光光的的频频率率相相同同、相相位位差差恒恒定定或或两两列列光光振振动动情情况况总总是是相相同同能能发发生生干干涉涉的的两两列列波波称称为为相相干干波波，两两个个光光源源称称为为相相干干光光源源，相相干光源可用同一束光分成两列来获得干光源可用同一束光分成两列来获得探究总结探究总结2托马斯托马

8、斯杨的双缝干涉实验杨的双缝干涉实验(1)双缝干涉的装置示意图双缝干涉的装置示意图(如图所示如图所示)实验装置如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏实验装置如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏(2)单缝屏的作用单缝屏的作用获获得得一一个个线线光光源源，使使光光源源有有唯唯一一的的频频率率和和振振动动情情况况，如如果果用用激激光光直直接接照照射射双双缝缝，可可省省去去单单缝缝屏屏托托马马斯斯杨杨时时期期没没有有激激光光，因因此此他他用用强强光光照照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光(3)双缝屏的作用双缝屏的作用平平行行光光照照射射到到单单缝缝

9、S上上，又又照照射射到到双双缝缝S1、S2上上，这这样样一一束束光光被被分分成成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光两束频率相同和振动情况完全一致的相干光3双缝干涉图样的特点双缝干涉图样的特点(1)单单色色光光的的干干涉涉图图样样(如如图图所所示示)若若用用单单色色光光作作光光源源，则则干干涉涉条条纹纹是是明明暗暗相相间间的的条条纹纹，且且条条纹纹间间距距相相等等中中央央为为亮亮条条纹纹，两两相相邻邻亮亮条条纹纹(或或暗暗条纹条纹)间的距离与光的波长有关，波长越大，间的距离与光的波长有关，波长越大，条纹条纹间距间距越大越大(2)白光的干涉图样白光的干涉图样若若用用白白光光作作光光源源，则则干

10、干涉涉条条纹纹是是彩彩色色条条纹纹，且且中中央央条条纹纹是是白白色色的的这是因为：这是因为：从从双双缝缝射射出出的的两两列列光光波波中中，各各种种色色光光都都能能形形成成明明暗暗相相间间的的条条纹纹，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两两侧侧条条纹纹间间距距与与各各色色光光的的波波长长成成正正比比，即即红红光光的的亮亮条条纹纹间间距距宽宽度度最最大大，紫紫光光的的亮亮条条纹纹间间距距宽宽度度最最小小，即即除除中中央央条条纹纹以以外外的的其其他他条条纹纹不不能能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹完全重合，这样便形成了彩色干涉条

11、纹素素养养点点评：本本探探究究通通过对杨氏氏双双缝干干涉涉实验探探究究，培培养养“科科学学思思想想探究探究”素养素养杨氏双氏双缝干涉干涉实验精精练练1如如图图所所示示为为双双缝缝干干涉涉实实验验装装置置，当当使使用用波波长长为为6107m的的橙橙光光做做实实验验时时，光光屏屏P点点及及上上方方的的P1点点形形成成相相邻邻的的亮亮条条纹纹若若使使用用波波长长为为4107m的紫光重复上述实验，在的紫光重复上述实验，在P和和P1点形成的亮、暗条纹的情况是点形成的亮、暗条纹的情况是()AP和和P1点处都是亮条纹点处都是亮条纹BP点处是亮条纹，点处是亮条纹，P1点处是暗条纹点处是暗条纹CP点处是暗条纹，

12、点处是暗条纹，P1点处是亮条纹点处是亮条纹DP和和P1点处都是暗条纹点处都是暗条纹【答案】【答案】B变变式式1某某同同学学自自己己动动手手利利用用如如图图所所示示的的器器材材，观观察察光光的的干干涉涉现现象象，其其中中，A为为单单缝缝屏屏，B为为双双缝缝屏屏，C为为像像屏屏当当他他用用一一束束阳阳光光照照射射到到A上上时时，屏屏C上上并并没没有有出出现现干干涉涉条条纹纹他他移移走走B后后，C上上出出现现一一窄窄亮亮斑斑分分析析实实验验失败的原因，最大的可能是失败的原因，最大的可能是()A单缝单缝S太窄太窄B单缝单缝S太宽太宽CS到到S1和和S2距离不等距离不等D太阳光不能作光源太阳光不能作光源

13、【答案】【答案】B【解解析析】本本实验中中，单缝S应非非常常窄窄，才才可可看看作作“理理想想线光光源源”，也也才才能能成成功功地地观察察到到干干涉涉现象象，移移走走B屏屏后后，在在C上上出出现一一窄窄亮亮斑斑，说明明单缝S太太宽，B正正确确，A错误；S到到S1和和S2距距离离不不等等时，也也能能出出现干干涉涉条条纹，但但中中央央不不一一定定是是亮亮纹，C错误；太太阳阳光光可可以以作作光光源源，屏屏上上将将出出现彩彩色色条条纹，D错误1双双缝干干涉涉的的条条件件是是必必须有有相相干干光光源源，且且双双缝间的的间距距必必须很很小小2光光源源不不同同部部位位发出出的的光光不不一一定定具具有有相相同同

14、的的频率率和和恒恒定定的的相相位位差差，所所以以一一般般情情况况很很难观察察到到光光的的干干涉涉现象象，杨氏氏双双缝干干涉涉实验采采用用将将一一束束光光“一分一分为二二”的方法的方法获得相干光源得相干光源3在在单色色光光的的干干涉涉条条纹中中，两两相相邻明明纹或或暗暗纹间的的距距离离是是相相等等的的，不同色光的条不同色光的条纹间距不相等距不相等如如图所示是几种所示是几种单色光的双色光的双缝干涉干涉图样，请问：决定干涉条纹明暗的条件决定干涉条纹明暗的条件问题问题(1)单单色色光光做做干干涉涉实实验验时时相相邻邻两两亮亮条条纹纹的的间间距距和和相相邻邻两两暗暗条条纹纹的的间间距距相等吗？相等吗？(

15、2)用不同颜色的光做干涉实验时干涉图样完全一样吗？用不同颜色的光做干涉实验时干涉图样完全一样吗？【答案】【答案】(1)相等相等(2)不一样不一样1明暗条纹的判断明暗条纹的判断如如图图所所示示，S1、S2是是两两个个狭狭缝缝，S1S2d，缝缝到到屏屏的的距距离离为为l，ld，O是是S1S2的中垂线与屏的相交点的中垂线与屏的相交点探究总结探究总结2对双缝干涉图样的两点说明对双缝干涉图样的两点说明(1)若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央亮纹为白色若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央亮纹为白色(2)若若利利用用单单色色光光作作光光源源，则则干干涉涉条条纹纹是是明明暗暗相相间间的的条条

16、纹纹，且且条条纹纹间间距相等，中央仍为亮纹距相等，中央仍为亮纹素素养养点点评：本本探探究究通通过对“决决定定干干涉涉条条纹明明暗暗的的条条件件”的的探探究究，培培养养“科学思科学思维”素养素养决定干涉条决定干涉条纹明暗的条件明暗的条件精精练练2在在双双缝缝干干涉涉实实验验中中，双双缝缝到到光光屏屏上上P点点的的距距离离之之差差为为0.6m，若若分分别别用用频频率率f15.01014Hz和和f27.51014Hz的的单单色色光光垂垂直直照照射射双双缝缝，则则P点点出出现现明明、暗暗条条纹纹的的情情况况是是：单单色色光光f1照照射射时时出出现现_条条纹纹，单单色色光光f2照射时出现照射时出现_条纹

17、条纹【答案】【答案】明暗明暗变变式式2如如图图所所示示，用用频频率率为为f的的单单色色光光(激激光光)垂垂直直照照射射双双缝缝，在在光光屏屏的的P点点出出现现第第3条条暗暗条条纹纹，已已知知光光速速为为c，则则P到到双双缝缝S1、S2的的距距离离之之差差|r1r2|应应为为_双双缝干涉干涉图样的特点的特点精精练练3(2020年年北北京京师师大大附附中中联联考考)如如图图甲甲所所示示为为双双缝缝干干涉涉实实验验的的装装置置示示意意图图，乙乙图图为为用用绿绿光光进进行行实实验验时时，在在屏屏上上观观察察到到的的条条纹纹情情况况，a为为中中央央条条纹纹，丙丙图图为为换换用用另另一一颜颜色色的的单单色

18、色光光做做实实验验时时观观察察到到的的条条纹纹情情况况，a为中央亮条纹，则以下说法正确的是为中央亮条纹，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，表明红光波长较短丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短【答案】【答案】A【解解析析】根根据据双双缝干干涉涉图样的的特特点点，入入射射光光

19、的的波波长越越长，同同一一装装置置产生生的的双双缝干干涉涉图样中中条条纹的的间距距就就越越大大，由由题意意可可确确定定另另一一种种颜色色的的单色光比色光比绿光的波光的波长更更长，故，故B、C、D错误，A正确正确变式变式3(多多选)在光的双缝干涉现象中，下列描述正确的是在光的双缝干涉现象中，下列描述正确的是()A用用白白光光做做光光的的干干涉涉实实验验时时，偏偏离离中中央央亮亮条条纹纹较较远远的的是是波波长长较较长长的光的光B用用白白光光做做光光的的干干涉涉实实验验时时，偏偏离离中中央央亮亮条条纹纹较较远远的的是是波波长长较较短短的光的光C单单色色光光双双缝缝干干涉涉条条纹纹中中，相相邻邻两两亮

20、亮条条纹纹和和相相邻邻两两暗暗条条纹纹的的间间距距是不等的是不等的D在在双双缝缝干干涉涉现现象象里里，把把入入射射光光由由波波长长较较长长的的光光换换成成波波长长较较短短的的光，相邻两个亮条纹的间距将变光，相邻两个亮条纹的间距将变窄窄【答案】【答案】AD【解解析析】条条纹间距距与与光光的的波波长成成正正比比，故故偏偏离离中中央央亮亮条条纹最最远的的是是波波长较长的的光光，A正正确确，B错误；双双缝干干涉涉现象象中中，相相邻亮亮条条纹或或暗暗条条纹是是等等宽等等间距距的的，C错误；双双缝干干涉涉实验中中，波波长变短短，相相邻两两亮亮条条纹间距将距将变窄，窄，D正确正确双缝干涉中亮条纹或暗条纹的判

21、断方法双缝干涉中亮条纹或暗条纹的判断方法1判判断断屏屏上上某某点点为亮亮条条纹还是是暗暗条条纹，要要看看该点点到到两两个个光光源源(双双缝)的光程差与波的光程差与波长的比的比值2出出现亮条亮条纹的条件是光程差等于波的条件是光程差等于波长的整数倍的整数倍3出出现暗暗条条纹的的条条件件是是光光程程差差等等于于半半波波长的的奇奇数数倍倍，而而不不是是整整数数倍倍核心素养微专题激光陀螺激光陀螺仪激激光光陀陀螺螺，是是指指利利用用激激光光光光束束的的光光程程差差测量量物物体体角角位位移移的的装装置置例例如如三三角角形形环状状激激光光器器，其其中中放放置置激激光光发生生器器，产生生氦氦氖激激光光在在三三角

22、角形形三三个个顶端端放放置置反反射射镜形形成成闭合合光光路路，使使分分光光镜将将一一束束激激光光分分为正正反反两两向向传播播的的两两束束激激光光当当物物体体(激激光光器器)没没有有角角位位移移时，两两束束激激光光没没有有光光程程差差如果物体移如果物体移动产生角位移，两束激光相遇生角位移，两束激光相遇时就会就会产生生干涉干涉，利用光的干涉条，利用光的干涉条纹测出物体的角位移，以此出物体的角位移，以此计算算出出物体的角速度，从而完成机械式陀螺同物体的角速度，从而完成机械式陀螺同样的任的任务它它的的精精度度大大大大高高于于机机械械式式陀陀螺螺，没没有有运运动部部件件，易易于于维护，可可靠靠性性高高，

23、寿寿命命长，从从而而取取代代机机械械式式陀陀螺螺，成成为大大中中型型飞机机惯性性基基准准系系统的的核核心心部部件件，但但是是它它比比机机械械式式陀陀螺螺的的体体积大大，价价格格高高，因因此此在在小小型型飞机机上上使使用用得得较少少【考考题题延延伸伸】(2021届届北北京京模模拟)激激光光陀陀螺螺仪仪是是很很多多现现代代导导航航仪仪器器中中的的关关键键部部件件，广广泛泛应应用用于于民民航航飞飞机机等等交交通通工工具具激激光光陀陀螺螺仪仪的的基基本本元元件件是是环环形形激激光光器器，其其原原理理结结构构比比较较复复杂杂，我我们们简简化化为为如如图图所所示示模模型型：由由激激光光器器发发出出的的A、

24、B两两束束激激光光，经经完完全全对对称称的的两两个个通通道道(图图中中未未画画出出)在在光光电电探探测测器器处处相相遇遇，产产生生干干涉涉条条纹纹如如果果整整个个装装置置本本身身具具有有绕绕垂垂直直纸纸面面的的转转轴轴转转动动的的角角速速度度，那那么么沿沿两两个个通通道道的的光光的的路路程程差差就就会会发发生生变变化化，此此时时光光电电探探测测器器能能检检测测出出干干涉涉条条纹纹的的变变化化，根根据据此此变变化化就就可可以以测测出出整整个个装装置置的的旋旋转转角角速速度度某某次次测测试试，整整个个装装置置从从静静止止开开始始，绕绕垂垂直直纸纸面面的的对对称称轴轴，顺顺时时针针方方向向逐逐渐渐加

25、加速速旋旋转转，最最后后转转速速稳稳定定，这这个个过过程程中中光光电电探探测测器器的的中中央央位位置置C处处检检测测出出光光强强经经过过了了强强弱弱强强弱弱强强的的变变化化过过程程根根据据上上述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是述材料，结合所学知识，判断下列说法正确的是()AA束激光的频率大于束激光的频率大于B束激光的频率束激光的频率B整整个个装装置置加加速速转转动动过过程程中中，A束束激激光光到到达达光光电电探探测测器器的的路路程程逐逐渐渐变大变大C整个装置加速转动过程中，整个装置加速转动过程中，C处处始始终终没有出现干涉明条纹没有出现干涉明条纹D整个装置加速转动过程中，两束整个装置加

26、速转动过程中，两束激激光光的路程差变化了的路程差变化了2个波长个波长【答案】【答案】D素素养养点点评：本本题通通过对激激光光陀陀螺螺仪的的理理解解，培培养养学学生生的的“科科学学态度度与与责任任”的素养的素养课堂小练|素养达成1用用一一束束单单色色光光做做杨杨氏氏双双缝缝干干涉涉实实验验，经经双双缝缝后后光光照照射射到到光光屏屏上上，可观察到的图像是图中的可观察到的图像是图中的()【答案】【答案】D【解析】【解析】光的干涉光的干涉图像是等像是等间距、明暗相距、明暗相间的条的条纹，D正确正确2白白光光通通过过双双缝缝后后产产生生的的干干涉涉条条纹纹是是彩彩色色的的，其其原原因因是是不不同同色色光

27、光的的()A传播速度不同传播速度不同 B强度不同强度不同C振动方向不同振动方向不同 D频率不同频率不同【答案】【答案】D【解解析析】两两侧条条纹间距距与与各各色色光光的的波波长成成正正比比，不不同同色色光光的的频率率不不同同、波波长不不同同这样除除中中央央条条纹以以外外的的其其他他条条纹不不能能完完全全重重合合，便便形形成成了彩色条了彩色条纹【答案】【答案】BD4(多多选)关于光的干涉，下列说法中正确的是关于光的干涉，下列说法中正确的是()A在在双双缝缝干干涉涉现现象象里里，相相邻邻两两明明条条纹纹和和相相邻邻两两暗暗条条纹纹的的间间距距是是不不等的等的B在在双双缝缝干干涉涉现现象象里里，入入

28、射射光光波波长长变变大大，相相邻邻两两个个明明条条纹纹间间距距将将变宽变宽C只有频率相同的两列光波才能产生干涉只有频率相同的两列光波才能产生干涉D频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定【答案】【答案】BC【解解析析】在在双双缝干干涉涉现象象里里，相相邻两两明明条条纹和和相相邻两两暗暗条条纹的的间距距是是相相等等的的，A错误；入入射射光光的的波波长越越长，相相邻两两个个明明条条纹间距距越越大大，B正正确；两列波确；两列波产生干涉生干涉时，频率必率必须相同，相同，C正确，正确，D错误5在在双双缝缝干干涉涉实实验验中中，光光屏屏上上某某点点P到到双双缝缝S1和和S2的的路路程程差差为为7.5107m，如如果果用用频频率率为为6.01014Hz的的黄黄光光照照射射双双缝缝，(光光速速c3108m/s)试问：试问：(1)该黄光的波长是多少？该黄光的波长是多少？(2)试通过计算分析试通过计算分析P点出现亮条纹还是暗条纹？点出现亮条纹还是暗条纹？【答案】【答案】(1)5107m(2)暗条纹暗条纹