高中光的折射教案
發(fā)表時(shí)間:2020-09-28光的干涉教學(xué)設(shè)計(jì)。
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光的干涉--
(-)引入新課
通過(guò)機(jī)械波的干涉和衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的條件和現(xiàn)象引入光的干涉和衍射
(二)教學(xué)過(guò)程(需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的主要知識(shí)點(diǎn))
1、實(shí)現(xiàn)新舊知識(shí)遷移是掌握雙縫干涉的關(guān)鍵
干涉和衍射是波的特有現(xiàn)象,確定某種物理過(guò)程是不是波動(dòng),就看它有沒(méi)有干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象產(chǎn)生,只有觀(guān)察到光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象,才能確認(rèn)光具有波動(dòng)性在學(xué)習(xí)雙縫干涉前,應(yīng)回顧下列有關(guān)機(jī)械波的知識(shí):
A、兩列波彼此相遇后,仍像相遇以前一樣,各自保持原有的波形,繼續(xù)向前傳播;
B、在兩列波重疊的區(qū)域里,任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總位移都等于兩列波分別引起的位移矢量和;
C、頻率相同的兩列波疊加,使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng),某些區(qū)域的振動(dòng)減弱,并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔,這種現(xiàn)象叫波的干涉;
D、要得到穩(wěn)定的干涉圖樣,兩個(gè)波源必須是相干波源
2、掌握了上述波的共同性后,再分析光的特殊性.
由于物質(zhì)發(fā)光的特殊性,任何兩個(gè)獨(dú)立的光源發(fā)出的光相疊加均不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象怎樣才能得到相干光源呢?雙縫干涉就是成功的一例.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,光從單縫射到雙縫上,形成了兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的相干光源,它們?cè)诠馄辽席B加就出現(xiàn)干涉圖樣.
上述思維過(guò)程,不僅能順利地掌握雙縫干涉,同時(shí)為研究薄膜干涉打好了基礎(chǔ)
(1)雙縫干涉
兩個(gè)獨(dú)立的光源發(fā)出的光不是相干光,雙縫干涉的裝置使一束光通過(guò)雙縫后變?yōu)閮墒喔晒?,在光屏上相通形成穩(wěn)定的干涉條紋.
在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí),該點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋;光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),該點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋.
A、對(duì)干涉圖樣的研究可知:相鄰兩條明條紋(暗條紋)中心距離與屏到雙縫的距離L成正比;與雙縫間距離d成反比;與照射光的波長(zhǎng)成正比.
B、在實(shí)驗(yàn)裝置不變的情況下化、d不變),由于紅光的波長(zhǎng)大于紫光的波長(zhǎng)
,所以紅光產(chǎn)生的干涉條紋間距較大,紫光產(chǎn)生的干涉條紋間距較小;初步了解通過(guò)雙縫干涉測(cè)波長(zhǎng)的原理.C、用白光進(jìn)行干涉實(shí)驗(yàn),各種單色光在光屏中央均為明紋,中央亮紋是各色光復(fù)合而成,所以是白色的.各色光由于波長(zhǎng)不同,在光屏上產(chǎn)生的其它各級(jí)亮紋的位置均不相同,所以其它各級(jí)亮紋是彩色的.
(2)薄膜干涉
讓一束光經(jīng)薄膜的兩個(gè)表面反射后,形成的兩束反射光產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象叫薄膜干涉.
A、在薄膜干涉中,前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定,所以薄膜干涉中同一明條紋(暗條紋)應(yīng)出現(xiàn)在膜的厚度相等的地方.由于光波波長(zhǎng)極短,所以微薄膜干涉時(shí),介質(zhì)膜應(yīng)足夠薄,才能觀(guān)察到干涉條紋.
B、用手緊壓兩塊玻璃板看到彩色條紋,陽(yáng)光下的肥皂泡和水面飄浮油膜出現(xiàn)彩色等都是薄膜干涉.
C、薄膜于涉在技術(shù)上可以檢查鏡面和精密部件表面形狀;精密光學(xué)過(guò)鏡上的增透膜(當(dāng)增透膜的厚度是入射光在膜中波長(zhǎng)的1/4時(shí),透鏡上透光損失的能量最小,增強(qiáng)了透鏡的透光能力.)
3、光的衍射
光離開(kāi)直線(xiàn)路徑繞到障礙物幾何陰影里去的現(xiàn)象叫光的衍射.只有當(dāng)小孔、單縫或小屏的尺寸小于波長(zhǎng)或和波長(zhǎng)差不多時(shí),才能觀(guān)察到明顯的衍射現(xiàn)象.
A、白光通過(guò)小孔或單縫時(shí),屏上出現(xiàn)的衍射圖樣中央是白色亮紋,它各級(jí)亮紋是彩色的;用單色光進(jìn)行單縫衍射時(shí),屏上出現(xiàn)明暗相間的衍射條紋.
B、光的衍射現(xiàn)象中出現(xiàn)明暗相間的條紋,實(shí)際上是干涉的結(jié)果,說(shuō)明光的干涉和衍射現(xiàn)象有密切關(guān)系.
C、干涉和衍射是波的基本特性,光的干涉和衍射現(xiàn)象征明了光是一種波.干涉和衍射現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理不同,產(chǎn)生的圖樣也有區(qū)別.干涉圖樣的中央亮紋和其它各級(jí)亮紋的寬度基本相等,而衍射圖樣各級(jí)亮紋的寬度各不相同,中央亮紋的寬度差不多是其它各級(jí)亮紋寬度的兩倍.
D、白光干涉、衍射現(xiàn)象中出現(xiàn)的彩色條紋與白光色散的彩色條紋產(chǎn)生的機(jī)理不同,前者由光的疊加產(chǎn)生的
延伸閱讀
高三物理教案:《光的干涉》教學(xué)設(shè)計(jì)
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本文題目:高三物理教案:光的干涉
一、知識(shí)點(diǎn)梳理
1、光的干涉現(xiàn)象:
頻率相同,振動(dòng)方向一致,相差恒定(步調(diào)差恒定)的兩束光, 在相遇的區(qū)域出現(xiàn)了穩(wěn)定相間的加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域的現(xiàn)象。
(1)產(chǎn)生干涉的條件:
①若S1、S2光振動(dòng)情況完全相同,則符合 ,(n=0、1、2、3…)時(shí),出現(xiàn)亮條紋;
②若符合 ,((n=0,1,2,3…)時(shí), 出現(xiàn)暗條紋。相鄰亮條紋(或相鄰暗條紋)之間的中央間距為 。
(2)熟悉條紋特點(diǎn)
中央為明條紋,兩邊等間距對(duì)稱(chēng)分布明暗相間條紋。
2. 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)
原理:兩個(gè)相鄰的亮紋或暗條紋的中心間距是Δx=lλ/d
測(cè)波長(zhǎng)為:λ=d?Δx /l
(1)觀(guān)察雙縫干涉圖樣:
只改變縫寬,用不同的色光來(lái)做,改變屏與縫的間距看條紋間距的變化
單色光:形成明暗相間的條紋。
白光:中央亮條紋的邊緣處出現(xiàn)了彩色條紋。這是因?yàn)榘坠馐怯刹煌伾膯紊鈴?fù)合而成的,而不同色光的波長(zhǎng)不同,在狹縫間的距離和狹縫與屏的距離不變的條件下,光波的波長(zhǎng)越長(zhǎng),各條紋之間的距離越大,條紋間距與光波的波長(zhǎng)成正比。各色光在雙縫的中垂線(xiàn)上均為亮條紋,故各色光重合為白色。
(2)測(cè)定單色光的波長(zhǎng):
雙縫間距是已知的,測(cè)屏到雙縫的距離 ,測(cè)相鄰兩條亮紋間的距離 ,測(cè)出 個(gè)亮紋間的距離 ,則兩個(gè)相鄰亮條紋間距:
3.光的色散:
不同的顏色的光,波長(zhǎng)不同在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,各種顏色的光都會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象,用不同色光做實(shí)驗(yàn),條紋間距是不同的,說(shuō)明:不同顏色的光,波長(zhǎng)不同。
含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫光的色散。
各種色光按其波長(zhǎng)的有序排列就是光譜。
從紅光→紫光,光波的波長(zhǎng)逐漸變小。
4.薄膜干涉中的色散現(xiàn)象
如圖:把這層液膜當(dāng)做一個(gè)平面鏡,用它觀(guān)察燈焰的像:是液膜前后兩個(gè)反射的光形成的,與雙縫干涉的情況相同,在膜上不同位置,來(lái)自前后兩個(gè)面的反射光用圖中實(shí)虛線(xiàn)來(lái)代表兩列光,所走的路程差不同。
在某些位置疊加后加強(qiáng),出現(xiàn)了亮紋,在另一些位置,疊加后相互削弱,于是出現(xiàn)了暗紋。
注意:
關(guān)于薄膜干涉要弄清的幾個(gè)問(wèn)題:
(1)是哪兩列光波發(fā)生干涉;
(2)應(yīng)該從哪個(gè)方向去觀(guān)察干涉圖樣;
(3)條紋會(huì)向哪個(gè)方向側(cè)移
5.應(yīng)用
(1)照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭表面的增透膜。
(2)檢查工件表面是否平整。
6.光的衍射現(xiàn)象
光偏離直線(xiàn)傳播繞過(guò)障礙物進(jìn)入陰影區(qū)域里的現(xiàn)象。
產(chǎn)生明顯衍射的條件:障礙物或孔(縫)的尺寸與波長(zhǎng)可比(相差不多)或更小。
單色光單縫衍射圖象特點(diǎn):中央條紋最寬最亮,兩側(cè)為不等間隔的明暗相間的條紋。
應(yīng)用:用衍射光柵測(cè)定光波波長(zhǎng)。
二、精選例題:
【例1】(1997年高考全國(guó)卷)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,以白光為光源,在屏幕上觀(guān)察到了彩色干涉條紋,若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過(guò)紅光),另一縫前放一綠色濾光片(只能透過(guò)綠光),這時(shí)( C )
A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋,其它顏色的雙縫干涉條紋消失
B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失,其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在
C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在,但屏上仍有光亮
D.屏上無(wú)任何光亮
【例2】(如圖所示).單色光源發(fā)出的光經(jīng)一狹縫,照射到光屏上,則可觀(guān)察到的圖象是(A)
【例3】如圖(a)所示是利用雙縫干涉測(cè)定單色光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置,濾光片的作用是_____,單縫的作用是_______________,雙縫的作用是______________,單縫和雙縫之間的方向關(guān)系是_______________.某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí),第一次分劃板中心刻度對(duì)齊A條紋中心時(shí)(圖1),游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖3所示,第二次分劃板中心刻度對(duì)齊B條紋中心時(shí)(圖2),游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖4所示,已知雙縫間距為0.5mm,從雙縫到屏的距離為1m,則圖3中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)_________mm.圖4游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)______________mm.實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)量多條干涉條紋寬度的目的是______________,所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)__________m.
答案:獲得單色光,產(chǎn)生線(xiàn)光源,產(chǎn)生相干光源,平行,
11.5mm,16.7mm,減小實(shí)驗(yàn)誤差,6.5×10-7.
【例4】劈尖干涉是一種薄膜干涉,其裝置如圖16-1-4所示,將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夾入兩張紙片,從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣膜,當(dāng)光垂直入射后,從上往下看的干涉條紋如圖乙所示,干涉條紋有如下特點(diǎn):(1)任意一條明紋或暗紋所在位置下面的薄膜厚度相等(2)任意相鄰明紋或暗紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度恒定;現(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片,則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后,從上往下觀(guān)察到的干涉條紋:( A)
A.變疏 B.變密 C.不變 D.消失
【例5】如圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置,所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的。檢查中所觀(guān)察到的干涉條紋是由下列哪兩個(gè)表面反向的光疊加而成的( C )
A.a的上表面、b的下表面
B.a的上表面、b的上表面
C.a的下表面、b的上表面
D.a的下表面、b的下表面D.
【例6】現(xiàn)代光學(xué)裝置中的透鏡,棱鏡的表面常涂上一層薄膜(一般用氟化鎂),當(dāng)薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的1/4時(shí),可以大大減少入射光的反射損失,從而增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度,這種作用是應(yīng)用了光的(C)
A.色散現(xiàn)象 B.全反射現(xiàn)象
C.干涉現(xiàn)象 D.衍射現(xiàn)象
( 舉一反三)、登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線(xiàn)的過(guò)度照射,尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線(xiàn)照射,否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p壞視力。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線(xiàn)對(duì)眼睛的傷害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5,所要消除的紫外線(xiàn)的頻率為8.1×1014Hz,那么它設(shè)計(jì)的這種“增反膜”的厚度至少是多少?
【例7】(2001年全國(guó)高考)在如圖中所示,A、B兩幅圖是由單色光
分別入射到圓孔而成成的的圖像,其中圖A是光的 衍射
(填干涉或衍射)圖像,由此可以判斷出圖A所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑 小于 (填大于或小于)圖B所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑。
【例8】在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,如果將雙縫中的一條擋住,其它都不改變,那么在光屏上觀(guān)察到的現(xiàn)象將是 (答案C)
A.仍然是均勻分布的明暗相間的條紋,只是亮紋的亮度變暗了
B.仍然是均勻分布的明暗相間的條紋,只是由于擋住一條縫,所以光屏上只有一半?yún)^(qū)域內(nèi)有干涉條紋,另一半?yún)^(qū)域內(nèi)將沒(méi)有干涉條紋
C.仍然有明暗相間的條紋,只是條紋的寬窄和亮度分布不再是均勻的了
D.由于只有單縫,不能形成相干光源,所以不會(huì)發(fā)生光的干涉現(xiàn)象,光屏上將沒(méi)有任何條紋出現(xiàn)
【例9】.如右圖所示,L為水平放置的點(diǎn)亮的8w日光燈,T為一藤椅的豎直靠背,橫藤條與日光燈管平行,豎藤條相互垂交織,它們之間是透空方格,P是與藤條靠背平行的白屏?,F(xiàn)將屏從緊貼椅背處慢慢向遠(yuǎn)處(圖中右方)平移,從屏上將依次看到( 答案C )
A.橫藤條的影,橫豎藤條的影?
B.豎藤條的影,橫豎藤條的影?
C.橫豎藤條的影,豎藤條的影,沒(méi)有藤條的影?
D.橫豎藤條的影,橫藤條的影,沒(méi)有藤條的影?
三、過(guò)關(guān)測(cè)試
1.如圖所示是光的雙縫干涉的示意圖,下列說(shuō)法中正確的是( )
①單縫S的作用是為了增加光的強(qiáng)度.
②雙縫S1、S2的作用是為了產(chǎn)生兩個(gè)頻率相同的線(xiàn)狀光源.
③當(dāng)S1、S2發(fā)出兩列光波到P點(diǎn)的路程差為光的波長(zhǎng)λ的1.5 倍時(shí),產(chǎn)生第二條暗條紋。
④當(dāng)S1、S2發(fā)出的兩列光波到P點(diǎn)的路程差為長(zhǎng)λ時(shí),產(chǎn)生中央亮條紋.
A.①B.①② C.②④ D.②③
2.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差△x=0.6 ,若分別用頻率為f1=5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的單色光垂直照射雙縫,則P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是( )
A.用頻率為f1的單色光照射時(shí),出現(xiàn)明條紋.
B.用頻率為f2的單色光照射時(shí),出現(xiàn)明條紋.
C.用頻率為f1的單色光照射時(shí),出現(xiàn)暗條紋.
D.用頻率為f2的單色光照射時(shí),出現(xiàn)暗條紋.
3.關(guān)于雙縫干涉條紋的以下說(shuō)法中正確的是( )
A.用同一種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),能觀(guān)察到明暗相間的單色條紋.
B.用同一種單色光經(jīng)雙縫干涉的明條紋到兩縫的距離之差為該色光波長(zhǎng)的整數(shù)倍.
C.用同一種單色光經(jīng)雙縫干涉的明條紋到兩縫的距離之差一定為該色光波長(zhǎng)的奇數(shù)倍.
D.用同種單色光經(jīng)雙縫后干涉的暗條紋到兩縫的距離之差一定為該色光半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍.
4.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,以白光為光源,在屏幕上觀(guān)察到了彩色干涉條紋,若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過(guò)紅光),另一縫前放一綠色濾光片(只能透過(guò)綠光),這時(shí)( )
A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋,其它顏色的雙縫干涉條紋消失
B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失,其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在
C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在,但屏上仍有光亮
D.屏上無(wú)任何光亮
D AD ABD C A C AC A BD AC B D B A
5.如圖所示,一束白光從左側(cè)射人肥皂薄膜,下列說(shuō)法中正確的是 ( )
①人從右側(cè)向左看,可看到彩色條紋
②人從左側(cè)向右看,可看到彩色條紋
③彩色條紋水平排列
④彩色條紋豎直排列
A.②③ B.①②④ C.②④ D.①③
6.用綠光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在光屏上呈現(xiàn)出綠、暗相間的條紋,相鄰兩條綠條紋間的距離為Δx。下列說(shuō)法中正確的有 ( )
A.如果增大單縫到雙縫間的距離,Δx 將增大
B.如果增大雙縫之間的距離,Δx 將增大
C.如果增大雙縫到光屏之間的距離,Δx將增大
D.如果減小雙縫的每條縫的寬度,而不改變雙縫間的距離,Δx將增大
7.如圖甲所示,在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡,在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜,讓一束單一波長(zhǎng)的光垂直入射到該裝置上,結(jié)果在上方觀(guān)察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋,稱(chēng)為牛頓環(huán),以下說(shuō)法正確的是 ( )
A.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的
B.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的
C.干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸炔皇蔷鶆蜃兓?/p>
D.干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸仁蔷鶆蜃兓?/p>
8.在一發(fā)光的小電珠和光屏之間放一個(gè)大小可以調(diào)節(jié)的圓形孔屏,在圓屏從較大調(diào)到完全閉合的過(guò)程中,在屏上看到的現(xiàn)象是:( )
A.先是圓形亮區(qū),再是圓形亮環(huán),最后完全黑暗
B.先是圓形亮區(qū),最后完全黑暗
C.先是圓形亮環(huán),最后完全黑暗
D.先是圓形亮環(huán),再是圓形亮區(qū),最后完全黑暗
9.關(guān)于光學(xué)裝置上的增透膜,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是:( )
A.照相機(jī)的鏡頭上涂增透膜后,可提高成像質(zhì)量
B.光學(xué)鏡頭上涂增透膜,是為了使入射光的各種色光都不發(fā)生反射
C.增透膜的厚度應(yīng)是入射光在介質(zhì)中波長(zhǎng)的四分之一
D.涂有增透膜的鏡頭,看上去呈淡紫色,說(shuō)明增透膜增加了鏡頭對(duì)紫光的透射程度
10.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,如果只改變一個(gè)條件,以下說(shuō)法中正確的是:( )
A.使雙縫間距變小,則條紋間距變寬
B.使屏與雙縫距離變小,則條紋間距變寬
C.將入射光由綠光改為紅光,則條紋間距變寬
D.將入射光由綠光改為紫光,則條紋間距變寬
11.如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中,當(dāng)使用波長(zhǎng)為 的橙光做實(shí)驗(yàn)時(shí),光屏中心點(diǎn)P點(diǎn)及其上方的P1點(diǎn)形成兩條相鄰的亮紋;若換用波長(zhǎng)為 的紫光重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),在P和P1點(diǎn)形成的亮、暗紋情況是( )
A.P和P1都是亮紋
B.P是亮紋,P1是暗紋
C.P是暗紋,P1是亮紋
D.P和P1都是暗紋
12.下面哪些屬于光的干涉現(xiàn)象:( )
A.雨后美麗的彩虹
B.對(duì)著日光燈從兩鉛筆的縫中看到的彩色條紋
C.光通過(guò)三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋
D.陽(yáng)光下肥皂膜上的彩色條紋
13.關(guān)于光的衍射現(xiàn)象,以下說(shuō)法中正確的是:( )
A.縫的寬度 越小,衍射圖案越亮
B.縫的寬度 越小,衍射現(xiàn)象越明顯
C.縫的寬度 越小,光的傳播路線(xiàn)越接近直線(xiàn)
D.入射光的波長(zhǎng)越短,衍射現(xiàn)象越明顯
14.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,綠光通過(guò)單縫S后,投射到具有雙縫的擋板上,雙縫S1和S2與單縫的距離相等,光通過(guò)雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點(diǎn)距雙縫S1和S2的距離相等,P點(diǎn)是距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋。如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光,討論屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋的情況是:①O點(diǎn)是紅光的亮條紋;②紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方;③O點(diǎn)不是藍(lán)光的亮條紋;④藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方。其中正確的是
A.只有①②正確 B.只有①④正確 C.只有②③正確 D.只有③④正確
15.在用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中:⑴已知雙縫到光屏之間的距離是600mm,雙縫之間的距離是0.20mm,單縫到雙縫之間的距離是100mm,某同學(xué)在用測(cè)量頭測(cè)量時(shí),先將測(cè)量頭目鏡中中看到的分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)某條亮紋(記作第1條)的中心,這時(shí)手輪上的示數(shù)如左圖所示。然后他轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)第7條亮紋的中心,這時(shí)手輪上的示數(shù)如右圖所示。這兩次示數(shù)依次為_(kāi)______mm和______mm。由此可以計(jì)算出本實(shí)驗(yàn)所用的單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)______nm。
高三物理教案:《光的干涉教案》教學(xué)設(shè)計(jì)
俗話(huà)說(shuō),凡事預(yù)則立,不預(yù)則廢。高中教師要準(zhǔn)備好教案,這是高中教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動(dòng)起來(lái),幫助高中教師能夠井然有序的進(jìn)行教學(xué)。關(guān)于好的高中教案要怎么樣去寫(xiě)呢?為了讓您在使用時(shí)更加簡(jiǎn)單方便,下面是小編整理的“高三物理教案:《光的干涉教案》教學(xué)設(shè)計(jì)”,僅供參考,大家一起來(lái)看看吧。
本文題目:高三物理教案:光的干涉教案
光的干涉、用雙縫干涉測(cè)波長(zhǎng)、衍射現(xiàn)象
一、知識(shí)點(diǎn)梳理
1、光的干涉現(xiàn)象:
頻率相同,振動(dòng)方向一致,相差恒定(步調(diào)差恒定)的兩束光, 在相遇的區(qū)域出現(xiàn)了穩(wěn)定相間的加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域的現(xiàn)象。
(1)產(chǎn)生干涉的條件:
①若S1、S2光振動(dòng)情況完全相同,則符合 ,(n=0、1、2、3…)時(shí),出現(xiàn)亮條紋;
②若符合 ,((n=0,1,2,3…)時(shí), 出現(xiàn)暗條紋。相鄰亮條紋(或相鄰暗條紋)之間的中央間距為 。
(2)熟悉條紋特點(diǎn)
中央為明條紋,兩邊等間距對(duì)稱(chēng)分布明暗相間條紋。
2. 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)
原理:兩個(gè)相鄰的亮紋或暗條紋的中心間距是Δx=lλ/d
測(cè)波長(zhǎng)為:λ=d?Δx /l
(1)觀(guān)察雙縫干涉圖樣:
只改變縫寬,用不同的色光來(lái)做,改變屏與縫的間距看條紋間距的變化
單色光:形成明暗相間的條紋。
白光:中央亮條紋的邊緣處出現(xiàn)了彩色條紋。這是因?yàn)榘坠馐怯刹煌伾膯紊鈴?fù)合而成的,而不同色光的波長(zhǎng)不同,在狹縫間的距離和狹縫與屏的距離不變的條件下,光波的波長(zhǎng)越長(zhǎng),各條紋之間的距離越大,條紋間距與光波的波長(zhǎng)成正比。各色光在雙縫的中垂線(xiàn)上均為亮條紋,故各色光重合為白色。
(2)測(cè)定單色光的波長(zhǎng):
雙縫間距是已知的,測(cè)屏到雙縫的距離 ,測(cè)相鄰兩條亮紋間的距離 ,測(cè)出 個(gè)亮紋間的距離 ,則兩個(gè)相鄰亮條紋間距:
3.光的色散:
不同的顏色的光,波長(zhǎng)不同在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,各種顏色的光都會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象,用不同色光做實(shí)驗(yàn),條紋間距是不同的,說(shuō)明:不同顏色的光,波長(zhǎng)不同。
含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫光的色散。
各種色光按其波長(zhǎng)的有序排列就是光譜。
從紅光→紫光,光波的波長(zhǎng)逐漸變小。
4.薄膜干涉中的色散現(xiàn)象
如圖:把這層液膜當(dāng)做一個(gè)平面鏡,用它觀(guān)察燈焰的像:是液膜前后兩個(gè)反射的光形成的,與雙縫干涉的情況相同,在膜上不同位置,來(lái)自前后兩個(gè)面的反射光用圖中實(shí)虛線(xiàn)來(lái)代表兩列光,所走的路程差不同。
在某些位置疊加后加強(qiáng),出現(xiàn)了亮紋,在另一些位置,疊加后相互削弱,于是出現(xiàn)了暗紋。
注意:
關(guān)于薄膜干涉要弄清的幾個(gè)問(wèn)題:
(1)是哪兩列光波發(fā)生干涉;
(2)應(yīng)該從哪個(gè)方向去觀(guān)察干涉圖樣;
(3)條紋會(huì)向哪個(gè)方向側(cè)移
5.應(yīng)用
(1)照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭表面的增透膜。
(2)檢查工件表面是否平整。
6.光的衍射現(xiàn)象
光偏離直線(xiàn)傳播繞過(guò)障礙物進(jìn)入陰影區(qū)域里的現(xiàn)象。
產(chǎn)生明顯衍射的條件:障礙物或孔(縫)的尺寸與波長(zhǎng)可比(相差不多)或更小。
單色光單縫衍射圖象特點(diǎn):中央條紋最寬最亮,兩側(cè)為不等間隔的明暗相間的條紋。
應(yīng)用:用衍射光柵測(cè)定光波波長(zhǎng)。
二、精選例題:
【例1】(1997年高考全國(guó)卷)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,以白光為光源,在屏幕上觀(guān)察到了彩色干涉條紋,若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過(guò)紅光),另一縫前放一綠色濾光片(只能透過(guò)綠光),這時(shí)( C )
A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋,其它顏色的雙縫干涉條紋消失
B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失,其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在
C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在,但屏上仍有光亮
D.屏上無(wú)任何光亮
【例2】(如圖所示).單色光源發(fā)出的光經(jīng)一狹縫,照射到光屏上,則可觀(guān)察到的圖象是(A)
【例3】如圖(a)所示是利用雙縫干涉測(cè)定單色光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置,濾光片的作用是_____,單縫的作用是_______________,雙縫的作用是______________,單縫和雙縫之間的方向關(guān)系是_______________.某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí),第一次分劃板中心刻度對(duì)齊A條紋中心時(shí)(圖1),游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖3所示,第二次分劃板中心刻度對(duì)齊B條紋中心時(shí)(圖2),游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖4所示,已知雙縫間距為0.5mm,從雙縫到屏的距離為1m,則圖3中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)_________mm.圖4游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)______________mm.實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)量多條干涉條紋寬度的目的是______________,所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)__________m.
答案:獲得單色光,產(chǎn)生線(xiàn)光源,產(chǎn)生相干光源,平行,
11.5mm,16.7mm,減小實(shí)驗(yàn)誤差,6.5×10-7.
【例4】劈尖干涉是一種薄膜干涉,其裝置如圖16-1-4所示,將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夾入兩張紙片,從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣膜,當(dāng)光垂直入射后,從上往下看的干涉條紋如圖乙所示,干涉條紋有如下特點(diǎn):(1)任意一條明紋或暗紋所在位置下面的薄膜厚度相等(2)任意相鄰明紋或暗紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度恒定;現(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片,則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后,從上往下觀(guān)察到的干涉條紋:( A)
A.變疏 B.變密 C.不變 D.消失
【例5】如圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置,所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的。檢查中所觀(guān)察到的干涉條紋是由下列哪兩個(gè)表面反向的光疊加而成的( C )
A.a的上表面、b的下表面
B.a的上表面、b的上表面
C.a的下表面、b的上表面
D.a的下表面、b的下表面D.
【例6】現(xiàn)代光學(xué)裝置中的透鏡,棱鏡的表面常涂上一層薄膜(一般用氟化鎂),當(dāng)薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的1/4時(shí),可以大大減少入射光的反射損失,從而增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度,這種作用是應(yīng)用了光的(C)
A.色散現(xiàn)象 B.全反射現(xiàn)象
C.干涉現(xiàn)象 D.衍射現(xiàn)象
( 舉一反三)、登山運(yùn)動(dòng)員在登雪山時(shí)要注意防止紫外線(xiàn)的過(guò)度照射,尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線(xiàn)照射,否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p壞視力。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線(xiàn)對(duì)眼睛的傷害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5,所要消除的紫外線(xiàn)的頻率為8.1×1014Hz,那么它設(shè)計(jì)的這種“增反膜”的厚度至少是多少?
【例7】(2001年全國(guó)高考)在如圖中所示,A、B兩幅圖是由單色光
分別入射到圓孔而成成的的圖像,其中圖A是光的 衍射
(填干涉或衍射)圖像,由此可以判斷出圖A所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑 小于 (填大于或小于)圖B所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑。
【例8】在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,如果將雙縫中的一條擋住,其它都不改變,那么在光屏上觀(guān)察到的現(xiàn)象將是 (答案C)
A.仍然是均勻分布的明暗相間的條紋,只是亮紋的亮度變暗了
B.仍然是均勻分布的明暗相間的條紋,只是由于擋住一條縫,所以光屏上只有一半?yún)^(qū)域內(nèi)有干涉條紋,另一半?yún)^(qū)域內(nèi)將沒(méi)有干涉條紋
C.仍然有明暗相間的條紋,只是條紋的寬窄和亮度分布不再是均勻的了
D.由于只有單縫,不能形成相干光源,所以不會(huì)發(fā)生光的干涉現(xiàn)象,光屏上將沒(méi)有任何條紋出現(xiàn)
【例9】.如右圖所示,L為水平放置的點(diǎn)亮的8w日光燈,T為一藤椅的豎直靠背,橫藤條與日光燈管平行,豎藤條相互垂交織,它們之間是透空方格,P是與藤條靠背平行的白屏?,F(xiàn)將屏從緊貼椅背處慢慢向遠(yuǎn)處(圖中右方)平移,從屏上將依次看到( 答案C )
A.橫藤條的影,橫豎藤條的影?
B.豎藤條的影,橫豎藤條的影?
C.橫豎藤條的影,豎藤條的影,沒(méi)有藤條的影?
D.橫豎藤條的影,橫藤條的影,沒(méi)有藤條的影?
三、過(guò)關(guān)測(cè)試
1.如圖所示是光的雙縫干涉的示意圖,下列說(shuō)法中正確的是( )
①單縫S的作用是為了增加光的強(qiáng)度.
②雙縫S1、S2的作用是為了產(chǎn)生兩個(gè)頻率相同的線(xiàn)狀光源.
③當(dāng)S1、S2發(fā)出兩列光波到P點(diǎn)的路程差為光的波長(zhǎng)λ的1.5 倍時(shí),產(chǎn)生第二條暗條紋。
④當(dāng)S1、S2發(fā)出的兩列光波到P點(diǎn)的路程差為長(zhǎng)λ時(shí),產(chǎn)生中央亮條紋.
A.①B.①② C.②④ D.②③
2.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差△x=0.6 ,若分別用頻率為f1=5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的單色光垂直照射雙縫,則P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是( )
A.用頻率為f1的單色光照射時(shí),出現(xiàn)明條紋.
B.用頻率為f2的單色光照射時(shí),出現(xiàn)明條紋.
C.用頻率為f1的單色光照射時(shí),出現(xiàn)暗條紋.
D.用頻率為f2的單色光照射時(shí),出現(xiàn)暗條紋.
3.關(guān)于雙縫干涉條紋的以下說(shuō)法中正確的是( )
A.用同一種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),能觀(guān)察到明暗相間的單色條紋.
B.用同一種單色光經(jīng)雙縫干涉的明條紋到兩縫的距離之差為該色光波長(zhǎng)的整數(shù)倍.
C.用同一種單色光經(jīng)雙縫干涉的明條紋到兩縫的距離之差一定為該色光波長(zhǎng)的奇數(shù)倍.
D.用同種單色光經(jīng)雙縫后干涉的暗條紋到兩縫的距離之差一定為該色光半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍.
4.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,以白光為光源,在屏幕上觀(guān)察到了彩色干涉條紋,若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過(guò)紅光),另一縫前放一綠色濾光片(只能透過(guò)綠光),這時(shí)( )
A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋,其它顏色的雙縫干涉條紋消失
B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失,其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在
C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在,但屏上仍有光亮
D.屏上無(wú)任何光亮
D AD ABD C A C AC A BD AC B D B A
5.如圖所示,一束白光從左側(cè)射人肥皂薄膜,下列說(shuō)法中正確的是 ( )
①人從右側(cè)向左看,可看到彩色條紋
②人從左側(cè)向右看,可看到彩色條紋
③彩色條紋水平排列
④彩色條紋豎直排列
A.②③ B.①②④ C.②④ D.①③
6.用綠光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),在光屏上呈現(xiàn)出綠、暗相間的條紋,相鄰兩條綠條紋間的距離為Δx。下列說(shuō)法中正確的有 ( )
A.如果增大單縫到雙縫間的距離,Δx 將增大
B.如果增大雙縫之間的距離,Δx 將增大
C.如果增大雙縫到光屏之間的距離,Δx將增大
D.如果減小雙縫的每條縫的寬度,而不改變雙縫間的距離,Δx將增大
7.如圖甲所示,在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡,在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜,讓一束單一波長(zhǎng)的光垂直入射到該裝置上,結(jié)果在上方觀(guān)察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋,稱(chēng)為牛頓環(huán),以下說(shuō)法正確的是 ( )
A.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的
B.干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的
C.干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸炔皇蔷鶆蜃兓?/p>
D.干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸仁蔷鶆蜃兓?/p>
8.在一發(fā)光的小電珠和光屏之間放一個(gè)大小可以調(diào)節(jié)的圓形孔屏,在圓屏從較大調(diào)到完全閉合的過(guò)程中,在屏上看到的現(xiàn)象是:( )
A.先是圓形亮區(qū),再是圓形亮環(huán),最后完全黑暗
B.先是圓形亮區(qū),最后完全黑暗
C.先是圓形亮環(huán),最后完全黑暗
D.先是圓形亮環(huán),再是圓形亮區(qū),最后完全黑暗
9.關(guān)于光學(xué)裝置上的增透膜,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是:( )
A.照相機(jī)的鏡頭上涂增透膜后,可提高成像質(zhì)量
B.光學(xué)鏡頭上涂增透膜,是為了使入射光的各種色光都不發(fā)生反射
C.增透膜的厚度應(yīng)是入射光在介質(zhì)中波長(zhǎng)的四分之一
D.涂有增透膜的鏡頭,看上去呈淡紫色,說(shuō)明增透膜增加了鏡頭對(duì)紫光的透射程度
10.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,如果只改變一個(gè)條件,以下說(shuō)法中正確的是:( )
A.使雙縫間距變小,則條紋間距變寬
B.使屏與雙縫距離變小,則條紋間距變寬
C.將入射光由綠光改為紅光,則條紋間距變寬
D.將入射光由綠光改為紫光,則條紋間距變寬
11.如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中,當(dāng)使用波長(zhǎng)為 的橙光做實(shí)驗(yàn)時(shí),光屏中心點(diǎn)P點(diǎn)及其上方的P1點(diǎn)形成兩條相鄰的亮紋;若換用波長(zhǎng)為 的紫光重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),在P和P1點(diǎn)形成的亮、暗紋情況是( )
A.P和P1都是亮紋
B.P是亮紋,P1是暗紋
C.P是暗紋,P1是亮紋
D.P和P1都是暗紋
12.下面哪些屬于光的干涉現(xiàn)象:( )
A.雨后美麗的彩虹
B.對(duì)著日光燈從兩鉛筆的縫中看到的彩色條紋
C.光通過(guò)三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋
D.陽(yáng)光下肥皂膜上的彩色條紋
13.關(guān)于光的衍射現(xiàn)象,以下說(shuō)法中正確的是:( )
A.縫的寬度 越小,衍射圖案越亮
B.縫的寬度 越小,衍射現(xiàn)象越明顯
C.縫的寬度 越小,光的傳播路線(xiàn)越接近直線(xiàn)
D.入射光的波長(zhǎng)越短,衍射現(xiàn)象越明顯
14.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,綠光通過(guò)單縫S后,投射到具有雙縫的擋板上,雙縫S1和S2與單縫的距離相等,光通過(guò)雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點(diǎn)距雙縫S1和S2的距離相等,P點(diǎn)是距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋。如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光,討論屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋的情況是:①O點(diǎn)是紅光的亮條紋;②紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方;③O點(diǎn)不是藍(lán)光的亮條紋;④藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方。其中正確的是
A.只有①②正確 B.只有①④正確 C.只有②③正確 D.只有③④正確
15.在用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中:⑴已知雙縫到光屏之間的距離是600mm,雙縫之間的距離是0.20mm,單縫到雙縫之間的距離是100mm,某同學(xué)在用測(cè)量頭測(cè)量時(shí),先將測(cè)量頭目鏡中中看到的分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)某條亮紋(記作第1條)的中心,這時(shí)手輪上的示數(shù)如左圖所示。然后他轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)第7條亮紋的中心,這時(shí)手輪上的示數(shù)如右圖所示。這兩次示數(shù)依次為_(kāi)______mm和______mm。由此可以計(jì)算出本實(shí)驗(yàn)所用的單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)______nm。
參考答案:
1.D
2.AD
3. ABD
4. C
5. A
6. C
7. AC
8.A
9. BD
10.AC
11. B
12. D
13. B
14.A
15.0.64110.296, 536
用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)
一名優(yōu)秀的教師在教學(xué)方面無(wú)論做什么事都有計(jì)劃和準(zhǔn)備,作為教師就要早早地準(zhǔn)備好適合的教案課件。教案可以更好的幫助學(xué)生們打好基礎(chǔ),幫助教師能夠更輕松的上課教學(xué)。你知道怎么寫(xiě)具體的教案內(nèi)容嗎?小編經(jīng)過(guò)搜集和處理,為您提供用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng),供您參考,希望能夠幫助到大家。
選修3-4第十三章第3節(jié)用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)
一、教材分析
本節(jié)是利用光干涉的理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用,在實(shí)際生活應(yīng)用中有重要意義,在考試中的地位也舉足輕重。
二、教學(xué)目標(biāo)
(1)認(rèn)識(shí)光的干涉現(xiàn)象及產(chǎn)生干涉的條件;
(2)理解光的干涉條紋形成原理,認(rèn)識(shí)干涉條紋的特征;
(3)用波動(dòng)說(shuō)說(shuō)明明暗相間的干涉條紋,時(shí)間上是穩(wěn)定的,空間上存在的。
三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)
[重點(diǎn)難點(diǎn):本節(jié)的重點(diǎn)是利用兩相鄰亮條紋中心間距的表達(dá)式測(cè)單色光的波長(zhǎng)
四、學(xué)情分析(根據(jù)個(gè)人情況寫(xiě))
五、教學(xué)方法
實(shí)驗(yàn)觀(guān)察、理論分析、學(xué)案導(dǎo)學(xué)
六、課前準(zhǔn)備
雙縫干涉儀包括:光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭,另外還有學(xué)生電源、導(dǎo)線(xiàn)、刻度尺
七、課時(shí)安排:1課時(shí)
八、教學(xué)過(guò)程
(一)預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑
檢查落實(shí)了學(xué)生的預(yù)習(xí)情況并了解了學(xué)生的疑惑,使教學(xué)具有了針對(duì)性。
(二)情景導(dǎo)入、展示目標(biāo)。
(三)合作探究、精講點(diǎn)撥。
1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?br>
(1)觀(guān)測(cè)白光及單色光的雙縫干涉圖樣
(2)測(cè)定單色光的波長(zhǎng)
2、實(shí)驗(yàn)原理:
(1)光源發(fā)出的光經(jīng)濾光片成為單色光,單色光通過(guò)單縫后相當(dāng)于線(xiàn)光源,經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣,通過(guò)屏可以觀(guān)察到干涉條紋;如果用白光通過(guò)雙縫可以觀(guān)察到彩色條紋。
(2)若雙縫到屏的距離用l表示,雙縫間的距離用d表示,相鄰兩條亮條紋間d的距離用Δx表示,則入射光的波長(zhǎng)為。實(shí)驗(yàn)中d是已知的,測(cè)出l、Δx即可測(cè)出光的波長(zhǎng)
3、實(shí)驗(yàn)器材:
雙縫干涉儀包括:光具座、光源、濾光片、單縫、雙縫、遮光筒、毛玻璃屏、測(cè)量頭,另外還有學(xué)生電源、導(dǎo)線(xiàn)、刻度尺
4、實(shí)驗(yàn)裝置:
如教材上圖所示,將直徑約為10cm、長(zhǎng)約為1m的遮光筒平放在光具座上,筒的一端有雙縫,另一端裝上毛玻璃做光屏,其上有刻度,先取下雙縫,打開(kāi)光源,調(diào)節(jié)光源高度,使他發(fā)出的一束光恰好沿遮光筒的軸線(xiàn)照亮光屏,然后放好單縫和雙縫,兩屏相距5cm-10cm,使縫互相平行,且位于軸線(xiàn)上,這時(shí)可看到彩色干涉條紋,若在單縫屏和光源之間放置一塊濾光片,則可以觀(guān)察到單色干涉條紋。
5、實(shí)驗(yàn)步驟:
(1)調(diào)節(jié)雙縫干涉儀,觀(guān)察光的雙縫干涉現(xiàn)象
(2)用單色光入射得到干涉條紋,測(cè)出n條亮條紋的距離a,得相鄰條紋間的距離
(3)利用已知的雙縫間距d,用刻度尺測(cè)出雙縫到屏的距離l,根據(jù)公式計(jì)算出波長(zhǎng)
(4)換用不同顏色的濾光片,觀(guān)察干涉條紋間的距離有什么變化,并求出相應(yīng)的波長(zhǎng)。
6、通過(guò)合作探究導(dǎo)出實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)
(1)調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時(shí),要注意調(diào)節(jié)光源的高度,使它發(fā)出的一束光能沿著遮光筒的軸線(xiàn)把屏照亮
(2)放置單縫和雙縫時(shí),縫要相互平行,中心大致位于遮光筒的軸線(xiàn)上
(3)調(diào)節(jié)測(cè)量頭時(shí),應(yīng)使分劃板中心刻線(xiàn)對(duì)齊條紋的中心,記下此時(shí)手輪上的讀數(shù),轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭,使分劃板中心對(duì)齊另一條紋的中心,記下此時(shí)手輪上的讀數(shù),兩次讀數(shù)之差就表示這兩條條紋間的距離
(4)不要直接測(cè)Δx,要測(cè)幾個(gè)條紋的間距計(jì)算得到Δx,這樣可減小誤差
(5)白光的干涉觀(guān)察到的是彩色條紋,其中白色在中央,紅色在最外層。
課堂鞏固訓(xùn)練
1題:(見(jiàn)導(dǎo)學(xué)案)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中保持狹縫間的距離和狹縫到屏的距離都不變,用不同的色光照射時(shí),則下列敘述正確的是()
A.紅光的干涉條紋間距最大B.紫光的干涉條紋間距最大
C.紅光和紫光干涉條紋間距一樣大D.用白光照射會(huì)出現(xiàn)白色干涉條紋
答案:A
(四)反思總結(jié),當(dāng)堂檢測(cè)。
教師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容,并進(jìn)行當(dāng)堂檢測(cè)。
設(shè)計(jì)意圖:引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)并對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的反饋糾正。(課堂實(shí)錄)
(五)發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)。
九、板書(shū)設(shè)計(jì)十、教學(xué)反思(根據(jù)實(shí)際情況寫(xiě))
高考物理知識(shí)點(diǎn)速查復(fù)習(xí)光的干涉
老師會(huì)對(duì)課本中的主要教學(xué)內(nèi)容整理到教案課件中,大家開(kāi)始動(dòng)筆寫(xiě)自己的教案課件了。是時(shí)候?qū)ψ约航贪刚n件工作做個(gè)新的規(guī)劃了,這樣接下來(lái)工作才會(huì)更上一層樓!你們了解多少教案課件范文呢?下面是小編精心收集整理,為您帶來(lái)的《高考物理知識(shí)點(diǎn)速查復(fù)習(xí)光的干涉》,歡迎大家與身邊的朋友分享吧!
光的干涉考點(diǎn)1:雙縫干涉原理
(1)產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件
只有兩列光波的頻率相同,位相差恒定,振動(dòng)方向一致的相干光源,才能產(chǎn)生光的干涉。
由兩個(gè)普通獨(dú)立光源發(fā)出的光,不可能具有相同的頻率,更不可能存在固定的相差,因此,不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。
(2)條紋寬度(或條紋間距)相鄰兩條亮(暗)條紋的間距Δx為:
上式說(shuō)明,兩縫間距離越小、縫到屏的距離越大,光波的波長(zhǎng)越大,條紋的寬度就越大。
當(dāng)實(shí)驗(yàn)裝置一定,紅光的條紋間距最大,紫光的條紋間距最小。這表明不同色光的波長(zhǎng)不同,紅光最長(zhǎng),紫光最短。
(3)【討論】
①教材中說(shuō):“楊氏又發(fā)現(xiàn)用狹縫代替小孔可以得到同樣清晰但明亮得多的干涉圖樣”這“明亮得多”的原因是什么?
用狹縫代替小孔,狹縫成為線(xiàn)光源,而線(xiàn)光源可以認(rèn)為由許多個(gè)發(fā)光點(diǎn)沿一條線(xiàn)排列組成的,每個(gè)點(diǎn)光源分別產(chǎn)生自己的干涉圖樣,在屏上的干涉條紋則是各個(gè)點(diǎn)光源的干涉圖樣的疊加。由于這些點(diǎn)光源與雙縫的相對(duì)位置完全一樣,產(chǎn)生的干涉圖樣完全相同。雖然不同的點(diǎn)光源的光互不相干,但它們疊加起來(lái)仍與點(diǎn)光源產(chǎn)生干涉圖樣相似,只是強(qiáng)度增大而由亮點(diǎn)變成明線(xiàn),易于觀(guān)察。
②在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,如果用紅色濾光片遮住一個(gè)狹縫S1,再用綠濾光片遮住另一個(gè)狹縫S2,當(dāng)用白光入射時(shí),屏上是否會(huì)產(chǎn)生雙縫干涉圖樣?
這時(shí)在屏上將會(huì)出現(xiàn)紅光單縫衍射光矢量和綠光單縫衍射光矢量振動(dòng)的疊加。由于紅光和綠光的頻率不同,因此它們?cè)谄辽席B加時(shí)不能產(chǎn)生干涉,此時(shí)屏上將出現(xiàn)混合色二單縫衍射圖樣。
③在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,如果遮閉其中一條縫,則在屏上出現(xiàn)的條紋有何變化?原來(lái)亮的地方會(huì)不會(huì)變暗?
如果遮住雙縫其中的一條縫,在屏上將由雙縫干涉條紋演變?yōu)閱慰p衍射條紋,與干涉條紋相比,這時(shí)單縫衍射條紋亮度要減弱,而且明紋的寬度要增大,但由于干涉是受衍射調(diào)制的,所以原來(lái)亮的地方不會(huì)變暗。
④雙縫干涉的亮條紋或暗條紋是兩列光波在光屏處疊加后加強(qiáng)或抵消而產(chǎn)生的,這是否違反了能量守恒定律?
暗條紋處的光能量幾乎是零,表明兩列光波疊加,彼此相互抵消,這是按照光的傳播規(guī)律,暗條紋處是沒(méi)有光能量傳到該處的原因,不是光能量損耗了或轉(zhuǎn)變成了其它形式的能量。同樣,亮條紋處的光能量比較強(qiáng),光能量增加,也不是光的干涉可以產(chǎn)生能量,而是按照波的傳播規(guī)律到達(dá)該處的光能量比較集中。雙縫干涉實(shí)驗(yàn)不違反能量守恒定律。
考點(diǎn)2:薄膜干涉及其應(yīng)用
(1)原理
①干涉法檢查精密部件的表面
取一個(gè)透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板,放在待檢查的部件表面并在一端墊一薄片,使樣板的平面與被檢查的平面間形成一個(gè)楔形空氣膜,用單色光從上面照射,入射光從空氣層的上下表面反射出兩列光形成相干光,從反射光中就會(huì)看到干涉條紋,如圖2-3甲所示。
如果被檢表面是平的,那么空氣層厚度相同的各點(diǎn)就位于一條直線(xiàn)上,產(chǎn)生的干涉條紋就是平行的(如圖2-3乙);如果觀(guān)察到的干涉條紋如圖2-3丙所示,A、B處的凹凸情況可以這樣分析:由丙圖知,P、Q兩點(diǎn)位于同一條亮紋上,故甲圖中與P、Q對(duì)應(yīng)的位置空氣層厚度相同。由于Q位于P的右方(即遠(yuǎn)離楔尖),如果被檢表面是平的,Q處厚度應(yīng)該比P處大,所以,只有當(dāng)A處凹陷時(shí)才能使P與Q處深度相同。同理可以判斷與M對(duì)應(yīng)的B處為凸起。
②增透膜
是在透鏡、棱鏡等光學(xué)元件表面涂的一層氟化鎂薄膜。當(dāng)薄膜的兩個(gè)表面上反射光的路程差等于半個(gè)波長(zhǎng)時(shí),反射回來(lái)的光抵消。從而增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度。顯然增透膜的厚度應(yīng)該等于光在該介質(zhì)中波長(zhǎng)的1/4。
由能量守恒可知,入射光總強(qiáng)度=反射光總強(qiáng)度+透射光總強(qiáng)度。
光恰好實(shí)現(xiàn)波峰與波谷相疊加,實(shí)現(xiàn)干涉相消,使其合振幅接近于零,即反射光的總強(qiáng)度接近于零,從總效果上看,相當(dāng)于光幾乎不發(fā)生反射而透過(guò)薄膜,因而大大減少了光的反射損失,增強(qiáng)了透射光的強(qiáng)度。
增透膜只對(duì)人眼或感光膠片上最敏感的綠光起增透作用。當(dāng)白光照到(垂直)增透膜上,綠光產(chǎn)生相消干涉,反射光中綠光的強(qiáng)度幾乎是零。這時(shí)其他波長(zhǎng)的光(如紅光和紫光)并沒(méi)有被完全抵消。因此,增透膜呈綠光的互補(bǔ)色——淡紫色。