第03讲 光的干涉（解析版）-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019选择性必修一）

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第03 讲 光的干涉
课程标准 课标解读
1．知道光的干涉现象，知道光是一种
波．
2．理解相干光源和产生干涉现象的条
件．
3．理解杨氏干涉实验明暗条纹的特点、
成因及出现明暗条纹的条件．
1．知道杨氏干涉实验，知道光的干涉现象的产生条
件，理解光是一种波．
2．理解明暗相间条纹的成因及出现明暗条纹的条件．
3．能阐述干涉现象的成因及明暗条纹的位置特点．
知识点 01 干涉实验
1．光的干涉现象：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．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所示，有光源、单缝、双缝和光屏．
(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．
3．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．
4．干涉图样
(1)若用单色光作光源，干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹．
(2)若用白光作光源，干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的．
5．证明了光是一种波．
【即学即练 1】从两只手电筒射出的光，当它们照射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．周围环境的漫反射光太强
C．干涉图样太细小看不清楚
D．两个光源是非相干光源
【解析】　两只手电筒属两个各自独立发光的光源，二者发出的光频率不一定相同，是非相干光，因
此它们照射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。
【答案】　D
知识点 02 光的干涉现象产生明暗条纹满足的条件
1．明暗条纹路程差：如图所示，设屏上的一点 P到双缝的距离分别为 r1和r2，路程差 Δr＝r2－ r 1.
(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．
(2)若满足路程差为半波长的奇数倍，即 Δr＝λ(其中 k＝0,1,2,3，…)，则出现暗条纹．
2．双缝干涉实验中，屏幕上相邻亮条纹和相邻暗条纹是等间距的，这个间距与光的波长、屏幕到双
缝的距离和双缝的间距有关．波长越长，屏幕到双缝的距离越大，双缝的间距越小，干涉条纹的间距越宽．
3．屏上出现亮、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)出现亮条纹的条件：屏上某点 P到两条缝 S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍．
即|PS1－PS2|＝kλ＝2 k · (k＝0,1,2,3，…)．
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．
(2)出现暗条纹的条件：屏上某点 P到两条缝 S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍．即
|PS1－PS2|＝(2 k － 1)· (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．
(3)时间上的关系
①亮条纹：Δt＝nT(n＝0,1,2,3，…)．
②暗条纹：Δt＝(2 n ＋ 1)· (n＝0,1,2,3，…)．式中 Δt表示两列光波到同一点的时间差；T＝为光波的周期．
【即学即练 2】(多选)杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，λ为光波波长)(　　)
A．在距双缝的光程差相等的点形成暗条纹
B．在距双缝的光程差为 nλ 的点形成明条纹
C．在距双缝的光程差为 n的点形成明条纹
D．在距双缝的光程差为 λ的点形成暗条纹
【解析】　在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差 Δδ为波长的整数倍时，即 Δδ＝nλ(n＝0,1,2,3，
…)这点为加强点，该处出现明条纹；当距离之差 Δδ为半波长的奇数倍时，即 Δδ＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)
这点为减弱点，该处出现暗条纹。B、D正确。
【答案】　BD
【归纳总结】 分析双缝干涉中明暗条纹问题的步骤
(1)由题设情况依λ真＝nλ介，求得光在真空(或空气)中的波长。
(2)由屏上出现明暗条纹的条件判断光屏上出现的是明条纹还是暗条纹。
(3)根据明条纹的判断式Δr＝kλ(k＝0，1，2，…)或暗条纹的判断式Δr＝ (2k＋1)(k＝0，1，2，…)，判
断出k的取值，从而判断条纹数。
知识点 03 光的干涉现象的实际应用
1．用干涉法检查平面平整度
如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检测平面是光滑的，得到的
干涉图样必是等间距的．如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所
示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中Q所示．
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