第4章 第4節(jié) 光的干涉

1、.第四節(jié)光的干預(yù)13分以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A因?yàn)樗拿芏却笥诰凭拿芏?，所以水是光密介質(zhì)B因?yàn)樗恼凵渎市∮诰凭恼凵渎?，所以水?duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì)C同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較大D同一束光，在光密介質(zhì)中的傳播速度較小【解析】此題考察對(duì)光疏介質(zhì)和光密介質(zhì)的理解因?yàn)樗恼凵渎蕿?.33，酒精的折射率為1.36，所以水對(duì)酒精來(lái)說(shuō)是光疏介質(zhì)；由v可知，光在光密介質(zhì)中的速度較小【答案】BD23分如圖441所示，有一束平行于等邊三棱鏡截面ABC的單色光從空氣射向E點(diǎn)，并偏折到F點(diǎn)，入射方向與邊AB的夾角為30°，E、F分別為AB、BC的中點(diǎn)，那么圖441A該棱鏡的折射率為B光在F點(diǎn)發(fā)生全

2、反射C光從空氣進(jìn)入棱鏡，波長(zhǎng)變小D從F點(diǎn)出射的光束與入射到E點(diǎn)的光束平行【解析】在E點(diǎn)作出法線(xiàn)可知入射角為60°，折射角為30°，折射率為；由光路的可逆性可知，在BC邊上的入射角小于臨界角，不會(huì)發(fā)生全反射，B錯(cuò)；由公式介，可知C對(duì)；三棱鏡兩次折射使得光線(xiàn)都向底邊偏折，不會(huì)與入射到E點(diǎn)的光束平行，故D錯(cuò)【答案】AC34分如圖442所示，半圓形玻璃磚放在空氣中，三條同一顏色、強(qiáng)度一樣的光線(xiàn)，均由空氣射入玻璃磚，到達(dá)玻璃磚的圓心位置以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是圖442A假假設(shè)三條光線(xiàn)中有一條在O點(diǎn)發(fā)生了全反射，那一定是aO光線(xiàn)B假假設(shè)光線(xiàn)bO能發(fā)生全反射，那么光線(xiàn)cO一定能發(fā)生全反射C假

3、假設(shè)光線(xiàn)bO能發(fā)生全反射，那么光線(xiàn)aO一定能發(fā)生全反射D假假設(shè)光線(xiàn)aO恰能發(fā)生全反射，那么光線(xiàn)bO的反射光線(xiàn)比光線(xiàn)cO的反射光線(xiàn)的亮度大【解析】三條入射光線(xiàn)沿著指向圓心的方向由空氣射向玻璃磚，在圓周界面，它們的入射角為零，均不會(huì)偏折在直徑界面，光線(xiàn)aO的入射角最大，光線(xiàn)cO的入射角最小，它們都是從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)，都有發(fā)生全反射的可能假如只有一條光線(xiàn)發(fā)生了全反射，那一定是aO光線(xiàn)，因?yàn)樗娜肷浣亲畲?，所以選項(xiàng)A對(duì)假假設(shè)光線(xiàn)bO能發(fā)生全反射，說(shuō)明它的入射角等于或大于臨界角，光線(xiàn)aO的入射角更大，所以，光線(xiàn)aO一定能發(fā)生全反射，光線(xiàn)cO的入射角可能大于或等于臨界角，也可能小于臨界角，因此，cO

4、不一定能發(fā)生全反射所以選項(xiàng)C對(duì)，B錯(cuò)假假設(shè)光線(xiàn)aO恰能發(fā)生全反射，光線(xiàn)bO和cO都不能發(fā)生全反射，但bO的入射角更接近于臨界角，所以，光線(xiàn)bO的反射光線(xiàn)較光線(xiàn)cO的反射光線(xiàn)強(qiáng)，即bO的反射光線(xiàn)亮度較大，所以D對(duì)，此題答案選A、C、D.【答案】ACD課 標(biāo) 導(dǎo) 思1觀察光的干預(yù)現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)干預(yù)條紋的特點(diǎn)2能闡述干預(yù)現(xiàn)象的成因及明暗條紋的位置特點(diǎn)3知道相干光源的概念和產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象的條件. 學(xué)生P491雙縫干預(yù)現(xiàn)象1實(shí)驗(yàn)過(guò)程：把一激光筆發(fā)出的光照射在雙縫上，經(jīng)過(guò)雙縫后成為兩列頻率一樣的光，它們?cè)谙嘤龅膮^(qū)域產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象現(xiàn)象：屏上出現(xiàn)明、暗相間的條紋結(jié)論：光是一種波2解釋?zhuān)侯l率一樣的兩列光波在相遇的區(qū)域疊

5、加，使得某些區(qū)域得到加強(qiáng)，顯得更亮了；某些區(qū)域得到了削弱，顯得更暗了；而且明暗區(qū)域也是相間的2產(chǎn)生干預(yù)的條件1干預(yù)條件：頻率一樣、相差恒定、振動(dòng)方向一樣，即光波為相干光波2明、暗條紋的條件明條紋：rk，k0，±1，±2，暗條紋：r2k1，k0，±1，±2，其中r為兩列相干光波到空間某點(diǎn)P的光程差，即路程差3相鄰明暗條紋間的間隔 x3薄膜干預(yù)1形成原因：從薄膜的前、后外表反射出兩列相干光波發(fā)生干預(yù)2應(yīng)用：檢查光學(xué)平面的平整度，增透膜 學(xué)生P50一、對(duì)雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象的理解，實(shí)驗(yàn)操作時(shí)常在雙縫前加一條單縫1雙縫干預(yù)的示意圖如圖443圖4432單縫屏的作用獲

6、得一個(gè)線(xiàn)光源，有唯一的頻率和振動(dòng)情況3雙縫屏的作用平行光照射到單縫S上后，又照到雙縫S1、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率一樣和振動(dòng)情況完全一致的相干光4屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件頻率一樣的兩列波在同一點(diǎn)引起的振動(dòng)的疊加，如明條紋處某點(diǎn)同時(shí)參與的兩個(gè)振動(dòng)步調(diào)總是一致，即振動(dòng)方向總是一樣，總是同時(shí)過(guò)最高點(diǎn)、最低點(diǎn)、平衡位置；暗條紋處振動(dòng)步調(diào)總相反，詳細(xì)產(chǎn)生亮、暗條紋的條件為：1明條紋的條件：屏上某點(diǎn)P到兩縫S1和S2的路程差正好是波長(zhǎng)的整數(shù)倍或半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍即|PS1PS2|k2k·k0,1,2,3【特別提醒】k0時(shí)，PS1PS2，此時(shí)P點(diǎn)位于屏上的O處，為明條紋，此處的條紋叫中央明

7、紋.2暗條紋的條件屏上某點(diǎn)到兩條縫S1和S2的路程差正好是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即：|PS1PS2|2k1k0,1,2,33時(shí)間上的關(guān)系明條紋：tnT暗條紋：t2k1式中t，表示兩光波到同一點(diǎn)的時(shí)間差；n，k為0,1,2，；T，光波的周期【特別提醒】(1)雙縫干預(yù)的條件是必須有相干光源，且雙縫間間距必須很小；(2)由于不同光源發(fā)出的光頻率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位發(fā)出的光也不一定有一樣的頻率和恒定的相位差，故一般情況下不易觀察到光的干預(yù)現(xiàn)象，所以楊氏雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)采用將一束光“一分為二的方法獲得相干光源.二、雙縫干預(yù)圖樣的特點(diǎn)1假設(shè)用單色光作光源，那么干預(yù)條紋是明暗相間的條紋，且條紋間距相

8、等，中央為亮條紋2假設(shè)用白光作光源，那么干預(yù)條紋是彩色條紋，且中央條紋是白色的3兩相鄰亮紋或暗紋間間隔 與光的波長(zhǎng)有關(guān)，波長(zhǎng)越大，條紋間距越大三、用白光做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，中央出現(xiàn)白色條紋，兩側(cè)出現(xiàn)彩色條紋的形成原因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明條紋，從而復(fù)合成白色條紋2兩側(cè)條紋間距與各色光的波長(zhǎng)成正比，即紅光的明紋間寬度最大，紫光明紋間寬度最小，即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預(yù)條紋四、薄膜干預(yù)1形成原因如圖444所示，照射到液膜上的光線(xiàn)從前、后兩個(gè)外表反射回來(lái)，形成兩列光波由于這兩列光波是由同一入射光波產(chǎn)生的，

9、因此頻率一樣、相差恒定，滿(mǎn)足干預(yù)條件圖444【特別提醒】因?yàn)楸∧じ深A(yù)中的條紋是從薄膜前、后兩個(gè)外表反射的光在光源這一側(cè)發(fā)生干預(yù)形成的，所以應(yīng)在與光源同一側(cè)才能觀看到干預(yù)條紋.2薄膜干預(yù)在技術(shù)上的應(yīng)用1干預(yù)法檢查平面平整度a原理：如圖445所示在被測(cè)平面上放一個(gè)透明的樣板，在樣板的一端墊一個(gè)薄片，使樣板的標(biāo)準(zhǔn)平面與被測(cè)平面之間形成一個(gè)楔形空氣薄層用單色光從上面照射，空氣層的上、下兩個(gè)外表反射的兩列光波發(fā)生干預(yù)空氣層厚度一樣的地方，兩列波的路程差一樣，兩列波疊加時(shí)互相加強(qiáng)或減弱的情況一樣，因此假設(shè)被測(cè)外表是平的，干預(yù)條紋就是一組平行的直線(xiàn)，假如干預(yù)條紋是彎曲的，就說(shuō)明被測(cè)外表不平圖445b被測(cè)平面

10、凹陷或凸起的判斷方法由于同一空氣層厚度的地方路程差一樣，故出如今同一條紋上，假設(shè)條紋發(fā)生了彎曲，我們只要抓住彎曲處的空氣層厚度與左側(cè)還是右側(cè)的一樣就能判斷是凸起還是凹陷如圖446，條紋向左彎曲，說(shuō)明彎曲處的空氣層厚度與右側(cè)的一樣，即該處有凹陷圖4462增透膜a原理：利用薄膜干預(yù)，在透鏡外表涂一層薄膜常用氟化鎂，當(dāng)薄膜厚度等于入射光在薄膜中波長(zhǎng)的1/4時(shí)，在薄膜的兩個(gè)外表上反射的光，光程差恰等于半個(gè)波長(zhǎng)，互相抵消，大大減少了光的反射損失，增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度這層薄膜叫增透膜b應(yīng)用：有些光學(xué)儀器，比方照相機(jī)的鏡頭呈現(xiàn)淡紫色，這是因?yàn)樵谡障鄼C(jī)的鏡頭上涂了一層增透膜，它可以增加透射光，減少反射光因?yàn)楣鈱W(xué)儀

11、器假如反射光太厲害，而透射光太弱，影響儀器的成像質(zhì)量利用薄膜干預(yù)的原理，假如一束光在前后兩個(gè)外表的反射光干預(yù)的結(jié)果是互相減弱的，那么勢(shì)必會(huì)增加透射光一般人眼對(duì)綠光比較敏感，所以我們要減少綠光的反射，而不同顏色光的波長(zhǎng)不同，所以紅色、紫色部分不能完全減弱，鏡頭呈淡紫色增透膜的厚度為光在介質(zhì)中波長(zhǎng)的1/4.一、干預(yù)條件及干預(yù)圖樣分析關(guān)于光的干預(yù)，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A在雙縫干預(yù)現(xiàn)象里，相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的B在雙縫干預(yù)現(xiàn)象里，把入射光由紅光換成紫光，相鄰兩個(gè)明條紋間距將變寬C只有頻率一樣的兩列光波才能產(chǎn)生干預(yù)D頻率不同的兩列光波也能產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象，只是不穩(wěn)定【導(dǎo)析】從光波干預(yù)條件

12、及干預(yù)圖樣分析判斷【解析】在雙縫干預(yù)現(xiàn)象里，相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋的間距是相等的，A錯(cuò)誤；入射光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，相鄰兩個(gè)明條紋間距越大，因此，把入射光由紅光換成紫光，相鄰兩個(gè)明條紋間距將變窄，故B錯(cuò)誤兩列波產(chǎn)生干預(yù)時(shí)，頻率必須一樣，故C正確，D錯(cuò)誤【答案】C此題易誤選A.認(rèn)為相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋間距是不等的，這主要是沒(méi)弄清條紋寬度與條紋間距的區(qū)別條紋間距是相鄰兩明條紋或相鄰兩暗條紋的中心間距，而條紋寬度在離中央明紋較遠(yuǎn)處，是有所不同的. 1從兩只一樣的手電筒射出的光，當(dāng)它們?cè)谀骋粎^(qū)域疊加后，看不到干預(yù)圖樣，這是因?yàn)锳手電筒射出的光不是單色光B干預(yù)圖樣太細(xì)小看不清楚C周?chē)h(huán)境的光太強(qiáng)D這兩

13、束光為非相干光源【解析】?jī)墒獾念l率不同，不滿(mǎn)足干預(yù)產(chǎn)生的條件：兩束光是非相干光源【答案】D二、明、暗條紋的判斷在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，光屏上P點(diǎn)到雙縫S1、S2的間隔 之差S10.75 m，光屏上Q點(diǎn)到雙縫S1、S2的間隔 之差S21.5 m，假如用頻率為6.0×1014 Hz的黃光照射雙縫，那么AP點(diǎn)出現(xiàn)明條紋，Q點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋BQ點(diǎn)出現(xiàn)明條紋，P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋C兩點(diǎn)均出現(xiàn)明條紋D兩點(diǎn)均出現(xiàn)暗條紋【導(dǎo)析】根據(jù)光發(fā)生干預(yù)在屏上形成明條紋和暗條紋的條件進(jìn)展分析和判斷【解析】由cf知黃光的波長(zhǎng)為 m0.5 m到P點(diǎn)的光程差與黃光的半波長(zhǎng)相比為：3即為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，所以P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋到Q點(diǎn)的光程

14、差與黃光的半波長(zhǎng)相比為：6即為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，所以Q點(diǎn)出現(xiàn)明條紋【答案】B判斷屏上某點(diǎn)是明條紋還是暗條紋，要看該點(diǎn)到兩光源雙縫的路程差與波長(zhǎng)的關(guān)系同時(shí)，還要記住這一結(jié)論成立的條件是：兩個(gè)光源為相干光源. 2在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上P點(diǎn)的間隔 之差為0.6 m，假設(shè)分別用頻率為f15.0×1014 Hz和f27.5×1014 Hz的單色光垂直照射雙縫，試分析判斷P點(diǎn)應(yīng)出現(xiàn)明條紋還是暗條紋？分別為第幾條明紋或暗紋？【解析】如下圖，雙縫S1、S2到光屏上任一點(diǎn)P的路程之差rS2S2，當(dāng)r等于單色光波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，由S1和S2發(fā)出的光在P點(diǎn)互相加強(qiáng)，P點(diǎn)出現(xiàn)明條紋；當(dāng)r等于單

15、色光半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍的，這樣由S1和S2發(fā)生的光在P點(diǎn)互相抵消，出現(xiàn)暗條紋單色光f1的波長(zhǎng)1 m0.6×106 m0.6 m，單色光f2的波長(zhǎng)2 m0.4×106 m0.4 m.即r1，r2.可見(jiàn)，用單色光f1照射時(shí)，P處應(yīng)出現(xiàn)明條紋，且為第一條明紋；用單色光f2照射時(shí)，P處應(yīng)出現(xiàn)暗條紋，且為第二條暗紋【答案】見(jiàn)解析三、薄膜干預(yù)及其應(yīng)用劈尖干預(yù)是一種薄膜干預(yù)，其裝置如圖447a所示：將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩塊玻璃外表之間形成一個(gè)劈形空氣薄膜當(dāng)光垂直入射后，從上向下看的干預(yù)條紋，如圖447b所示有如下特點(diǎn)：任意一條明紋或暗紋所在位置下面

16、的薄膜厚度相等；任意相鄰明條紋或暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定圖447現(xiàn)假設(shè)將圖447a所示的裝置中抽去一張紙片，那么當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣膜后，從上向下觀察到的干預(yù)條紋A變疏B變密C不變 D消失【導(dǎo)析】抓住題中相鄰明條紋暗條紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差恒定分析、推理【解析】在薄膜干預(yù)中，任意一條明條紋或暗條紋所在位置下的薄膜的厚度相等，并且任意兩條相鄰的明條紋或暗條紋下薄膜的厚度差h恒定，如下圖，圖中A1、A2、A3、A4、A5是連續(xù)分布的5條明條紋，由此可知，相鄰兩條明條紋或暗條紋間的間隔 d，跟劈尖的張角及相鄰明條紋對(duì)應(yīng)的薄膜厚度差h，滿(mǎn)足以下關(guān)系：d當(dāng)將圖a中的紙片抽去一張后，空氣膜張角減小

17、其sin相應(yīng)減小，而此時(shí)h仍不變，所以相鄰明或暗條紋間的間隔 d增大，即條紋變疏，綜合以上分析可知，此題正確選項(xiàng)只有A.【答案】A1如圖448所示，在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)把單縫S從雙縫S1、S2的中心對(duì)稱(chēng)軸位置略微向上挪動(dòng)一些，那么圖448A不再產(chǎn)生干預(yù)條紋B仍可產(chǎn)生干預(yù)條紋，其中央明紋的位置不變C仍可產(chǎn)生干預(yù)條紋，其中央明紋的位置略上移D仍可產(chǎn)生干預(yù)條紋，其中央明紋的位置下移【解析】S稍向上挪動(dòng)，那么S、S1的間距稍減小，S、S2的間距稍增大，從S發(fā)出的光到達(dá)S2稍滯后一些，那么由S發(fā)出的光經(jīng)S1、S2后到達(dá)光屏上光程差為零的點(diǎn)必在P點(diǎn)的下方答案為D.【答案】D2兩個(gè)普通白熾燈發(fā)出的光相遇時(shí)

18、，我們觀察不到干預(yù)條紋，這是因?yàn)锳兩個(gè)燈亮度不同B燈光的波長(zhǎng)太短C兩燈光的振動(dòng)情況不同D電燈發(fā)出的光不穩(wěn)定【解析】該題考察光發(fā)生干預(yù)的條件一般情況下，兩個(gè)不同的光源發(fā)出的光或同一個(gè)光源的不同部分發(fā)出的光振動(dòng)情況往往是不同的，由點(diǎn)光源發(fā)出的光或同一列光分出的兩列光其振動(dòng)情況是一樣的，應(yīng)選C.【答案】C3在太陽(yáng)光照射下，水面油膜上出現(xiàn)彩色花紋，這是兩列相干光波發(fā)生干預(yù)的結(jié)果，這兩列相干波是太陽(yáng)光分別經(jīng)_而形成的【解析】薄膜干預(yù)是因?yàn)楸∧さ膬蓚€(gè)外表反射的光波在區(qū)域重疊產(chǎn)生的【答案】油膜上、下外表反射4如下圖，在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)用15.0×107 m的光照射，屏上O為中央亮條紋，屏上A為第二級(jí)亮條紋所在處假設(shè)換用24.0×