第一篇：(精品)高二物理教案：13.3 光的干涉 (新人教版選修3-4)

13.3 光的干涉

【教學目標】

（一）知識與技能

1．通過實驗觀察認識光的干涉現象，知道從光的干涉現象說明光是一種波。2．掌握光的雙縫干涉現象是如何產生的，何處出現亮條紋，何處出現暗條紋。

（二）過程與方法

1．通過楊氏雙縫干涉實驗，體會把一個點光源發出的一束光分成兩束，得到相干光源的設計思想。

2．通過根據波動理論分析單色光雙縫干涉，培養學生比較推理，探究知識的能力。

（三）情感、態度與價值觀

通過對光的本性的初步認識，建立辯證唯物主義的世界觀。【教學重點】雙縫干涉圖象的形成實驗及分析。【教學難點】亮紋（或暗紋）位置的確定。【教學方法】復習提問，實驗探究，計算機輔助教學

【教學用具】JGQ型氦氖激光器一臺，雙縫干涉儀，多媒體電腦及投影裝置，多媒體課件（相關靜態圖片及Flash動畫）【教學過程】

（一）引入新課 復習機械波的干涉 ［復習提問，誘導猜想］ ［多媒體投影靜態圖片］ 師：大家對這幅圖還有印象嗎？ 生：有，波的干涉示意圖。

師：［投影問題］請大家回憶思考下面的問題：

圖中，S1、S2是兩個振動情況總是相同的波源，實線表示波峰，虛線表示波谷，a、b、c、d、e中哪些點振動加強？哪些點振動減弱？ 學生回答結果不出所料，大部分同學能答出a、c兩點振動加強，d、e兩點振動減弱，而對于b點則出現了爭議。一種認為b點是振動加強點，另一種則認為b點是由加強到減弱的過渡狀態。

師：b點振動加強和減弱由什么來決定呢？只有弄清這一點才能解決兩派同學的爭端。（有學生低語，“路程差”）

師：好！剛才這位同學說到了關鍵，那么就請你來分析一下b點與S1、S2兩點的路程差。生：由圖可以看出OO′是S1、S2連線的中垂線，所以b到S1、S2的路程差為零。師：那么b點應為振動——（學生一起回答）：加強點。

（教師總結機械波干涉的規律，突出強調兩列波的振動情況總是完全相同。）師：光的波動理論認為，光具有波動性。那么如果兩列振動情況總是相同的光疊加，也應該出現振動加強和振動減弱的區域，并且出現振動加強和振動減弱的區域互相間隔的現象。那么這種干涉是一個什么圖樣呢？大家猜猜。

生：應是明暗相間的圖樣。

師：猜想合理。那么有同學看到過這一現象嗎？（學生一片沉默，表示沒有人看到過）師：看來大家沒有見過。是什么原因呢？

［生1］可能是日常生活中找不到兩個振動情況總相同的光源。［生2］可能是我們看見了但不知道是光的干涉現象。

師：兩位同學分析得非常好，也許是沒有干涉的條件，也許是相逢未必曾相識。大家看他們倆誰分析得對呢？

生：我覺得生1說的不成立，這樣的光源很多，像我們教室里的日光燈，我覺得它們完全相同。

師：好。我們可以現場來試試。

（先打開一盞日光燈，再打開另一盞對稱位置的日光燈）

師：請大家認真找一找，墻上、地上、天花板上，有沒有出現明暗相間的干涉現象？（大家積極尋找，沒有發現，思維活躍，議論紛紛）師：看來兩個看似相同的日光燈或白熾燈光源并不是“振動情況總相同的光源”。［投影圖］

師：1801年，英國物理學家托馬斯·楊想出了一個巧妙的辦法，把一個點光源分成兩束，從而找到了“兩個振動情況總是相同的光源”，成功地觀察到了干涉條紋，為光的波動說提供了有力的證據，推動了人們對光的本性的認識。下面我們就來重做這一著名的雙縫干涉實驗。

（二）進行新課 1．楊氏干涉實驗 ［動手實驗，觀察描述］ 介紹楊氏實驗裝置（如圖）

師：用氦氖激光器演示雙縫干涉實驗。

用激光器發出的紅色光（平行光）垂直照射雙縫，將干涉圖樣投影到教室的墻上，引導學生注意觀察現象。

現象：可以看到，墻壁上出現明暗相間的干涉條紋。

師：（介紹）狹縫S1和S2相距很近，雙縫的作用是將同一束光波分成兩束“振動情況總是相同的光束”。這樣就得到了頻率相同的兩列光波，它們在屏上疊加，就會出現明暗相間的條紋”。

結論：楊氏實驗證明，光的確是一種波。2．亮（暗）條紋的位置 ［比較推理，探究分析］

師：通過實驗，我們現在知道，光具有波動性。現在我們是不是可以根據機械波的干涉理論來認真探究一下實驗中的明暗條紋是如何形成的呢？

［投影圖］

圖中，P0點距S1、S2距離相等，路程差Δ=S1 P0-S2 P0=0應出現亮紋，（中央明紋）

［演示動畫］圖20—3中S1、S2發出的正弦波形在P點相遇疊加，P點振動加強（如圖）

鑒于上述動畫的表述角度和效果，教師在此基礎上再播放動畫，如下圖所示振動情況示意圖，使學生進一步明確.不管波處于哪種初態，P0點的振動總是波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇，振幅A總為A1、A2之和，即P點總是振動加強點，應出現亮紋。

師：那么其他點情況如何呢？ ［投影圖］

P1點應出現什么樣的條紋？ 生：亮紋。師：為什么？

生：因為路程差為λ，是半波長的2倍。師：我們可以從圖上動畫看一下，［演示下圖］

在這里大家看到，屏上P1點的上方還可以找到Δ2=|S1P2-S2P2|=2λ的P2點，Δ3=|S1P3-S2P3|=3λ的P3點，Δn=|S1Pn-S2Pn|=nλ的Pn點，它們對應產生第2、3、4?條明條紋，還有明條紋的地方嗎？

生：在P點下方，與P1、P2等關于P0對稱的點也應是明條紋。師：好。我們可以總結為：Δ=2n·

?，n=0、1、2?時，出現明紋。2［投影下圖］那么S1、S2發出的光在Q1點疊加又該如何呢？

［演示動畫］我們先來看一下，動畫顯示，在Q1點振動減弱。

師：在Q1點是波峰與波峰相遇還是波峰與波谷相遇？兩振動步調如何？ 生：是波峰與波谷相遇，振動步調剛好相反。

（教師啟發學生進一步分析這點合振幅情況，以及Q1點與P0、P1的相對位置。）師：哪位同學能總結一下Q1點的特征？

生：Q1點位置在P0、P1間，它與兩波源路程差|S1Q1-S2Q1|=師：非常好！大家看像Q1這樣的點還有嗎？ 生：有。

（全體學生此時已能一起總結出Q2、Q3?等的位置）［教師總結］Δ=|S1Q2-S2Q2|=暗紋Q2、第3條暗紋Q3?

師：哪位同學能用上面的方法寫個通式，歸納一下？ 生：當Δ=（2n+1）［投影下圖］

?。該點出現暗紋。235λ，λ?處，在P1P2、P2P3、?等明紋之間有第2條22?，n=0、1、2?時，出現暗紋。2

師：綜合前面分析，我們可以畫出上面圖示的雙縫干涉結果。

同時介紹一下相干光源，強調干涉條件。引導學生閱讀教材57頁上方的內容，進一步體會，楊氏實驗中的雙縫的作用就是得到一對相干光源。

（三）課堂總結、點評

今天我們學習了光的干涉，知道光的確是一種波。我們還確定了雙縫干涉實驗中，明暗條紋出現的位置：當屏上某點到兩個狹縫的路程差Δ=2n·當Δ=（2n+1）

?，n=0、1、2?時，出現明紋；2?，n=0、1、2?時，出現暗紋。2兩列波要產生干涉，它們的頻率必須相同，且相位差恒定。能夠產生干涉的光源叫做相干光源。楊氏實驗中，雙縫的作用就是得到一對相干光源。

（四）課余作業

完成P57“問題與練習”的題目。附：課后訓練

1．用波長為0.4μm的光做雙縫干涉實驗，A點到狹縫S1、S2的路程差為1.8×10-6 m，則A點是出現明條紋還是暗條紋？

答案：暗條紋

2．關于楊氏實驗，下列論述中正確的是

（）A．實驗證明，光的確是一種波。

B．雙縫的作用是獲得兩個振動情況總是相同的相干光源

C．在光屏上距離兩個小孔的路程差等于半波長的整數倍處出現暗條紋 D．在光屏上距離兩個小孔的路程差等于波長的整數倍處出現亮條紋 答案：AB 3．對于光波和聲波，正確的說法是 A．它們都能在真空中傳播

C．它們都能產生干涉

答案：BC 4．兩個獨立的點光源S1和S2都發出同頻率的紅色光，照亮一個原是白色的光屏，則光屏上呈現的情況是

（）

A．明暗相間的干涉條紋 C．仍是呈白色的

B．一片紅光 D．黑色

B．它們都能產生反射和折射 D．聲波能產生干涉而光波不能

解析：兩個點光源發出的光雖然同頻率，但“振動情況”并不總是完全相同，故不能產生干涉，屏上沒有干涉條紋，只有紅光。

答案：B 5．在真空中，黃光波長為6×10-7 m，紫光波長為4×10-7 m。現有一束頻率為5×1014 Hz的單色光，它在n=1.5的玻璃中的波長是多少？它在玻璃中是什么顏色？

解析：先根據?0=c/f0計算出單色光在真空中的波長?0，再根據光進入另一介質時頻率不變，由n=c?D=，求出光在玻璃中的波長?.v?3?1085?1014?0=c/f0= m=6×10-7 m，可見該單色光是黃光。

6?10?7又由n=?0/?得?=?0/n= m=4×107 m。由于光的顏色是由光的頻率決定的，1.5而在玻璃中光的頻率未變化，故光的顏色依然是黃光。

答案：4×107 m 黃色 －

第二篇：5.1光的干涉學案—高二下學期物理教科版選修3-4

2020-2021學年教科版選修3-4

5.1

光的干涉

學案

1.通過雙縫干涉現象的分析，認識光的干涉條紋特點及光的干涉條件.(重點＋難點)2.理解薄膜干涉的原理及應用.(難點)

一、雙縫干涉

1.史實

1801年，英國物理學家托馬斯·楊成功地觀察到了光的干涉現象，證明了光的確是一種波.2.實驗

如圖所示，讓一束平行的紅色激光投射到一個有兩條狹縫的擋板上，兩狹縫相距很近，兩狹縫就成了兩個波源，它們的振動情況總是相同的，兩個波源發出的光在擋板后面的空間相互疊加.3.現象

在屏上得到了明暗相間的條紋.4.出現明暗條紋的條件

當兩個光源與屏上某點的路程差等于半波長的偶數倍時(即恰好等于波長的整數倍時)，兩列光在該點相互加強，該點出現亮條紋；當兩個光源與屏上某點的路程差等于半波長的奇數倍時，兩列光在該點相互削弱，該點出現暗條紋.5.計算波長的公式

相鄰兩條明條紋(或暗條紋)的間距為Δx＝λ.(其中d為兩縫間距，l為兩縫到屏的距離，λ為光的波長)

二、薄膜干涉

1.原因：單色平行光射到肥皂泡液薄膜上，液膜的前后兩個表面反射回來的兩列光是相干光.2.現象

(1)肥皂泡上出現明暗相間的條紋或區域，不同波長的單色光照射，條紋間距不同.(2)若用白光照射，液膜上出現彩色條紋.3.光的干涉的應用

(1)利用薄膜干涉法檢查平面的平整程度.(2)利用雙縫干涉實驗可以測光的波長.在室內打開兩盞電燈時，能看到干涉現象嗎？

提示：不能看到，兩盞電燈不是相干光源.對光的干涉的進一步理解

1.光的干涉現象及條件

(1)光的干涉：在兩列光波的疊加區域，某些區域振動相互加強，出現亮紋，某些區域振動相互減弱，出現暗紋，且加強和減弱的區域相間，即亮紋和暗紋相間的現象.(2)光的干涉條件：兩列光波的頻率相同、振動方向相同和相位差恒定.能發生干涉的兩列光波稱為相干波，如果兩個光源發出的光能夠產生干涉，這樣的兩個光源稱為相干光源，相干光源可通過把同一束光分成兩列來獲得.2.雙縫屏的作用

平行光照射到雙縫S1、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動情況完全一致的相干光.3.屏上某處出現亮、暗條紋的條件

頻率相同的兩列波在同一點引起的振動的疊加，如亮條紋處某點同時參與的兩個振動步調總是一致的，即振動方向總是相同的，總是同時過最高點、最低點、平衡位置.暗條紋處振動步調總相反，具體產生亮、暗條紋的條件為：

(1)亮條紋的條件

屏上某點P到兩縫S1和S2的路程差正好是波長的整數倍或半波長的偶數倍.即|PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0，1，2，3…).k＝0時，PS1＝PS2，此時P點位于屏上的O處，為亮條紋，此處的條紋叫中央亮紋.(2)暗條紋的條件

屏上某點到兩條縫S1和S2的路程差正好是半波長的奇數倍：即：|PS1－PS2|＝(2k＋1)(k＝0，1，2，3…).為了滿足相干條件，在做雙縫干涉實驗時，一般在雙縫前再加一單縫.命題視角1　對楊氏干涉實驗的理解

(多選)雙縫干涉部分實驗裝置如圖所示，調整實驗裝置使得像屏上可以見到清晰的干涉條紋，關于干涉條紋的情況，下列敘述正確的是()

A．若將像屏向右平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋

B．若將像屏向左平移一小段距離，屏上的干涉條紋將不會發生變化

C．若將像屏向上平移一小段距離，屏上仍有清晰的干涉條紋

D．若將像屏向上平移一小段距離，屏上的干涉條紋將不會發生變化

[解析]　雙縫干涉發生后，并不只在有像屏處有干涉圖樣，而是在雙縫右側的空間，只要通過雙縫后，在兩列光相遇的地方疊加都能發生光的干涉現象，并且在新的位置仍很清晰，A、C、D正確.[答案]　ACD

命題視角2　雙縫干涉中明暗條紋的判斷

如圖所示為雙縫干涉實驗裝置，當使用波長為6×10－7

m的橙色光做實驗時，光屏P點及上方的P1點形成相鄰的亮條紋.若使用波長為4×10－7

m的紫光重復上述實驗，在P和P1點形成的亮、暗條紋的情況是()

A．P和P1都是亮條紋

B．P是亮條紋，P1是暗條紋

C．P是暗條紋，P1是亮條紋

D．P和P1都是暗條紋

[解析]　＝＝1.5＝.P1點對橙光：Δr＝n·λ橙，對紫光：Δr＝nλ橙＝n·λ紫＝3n·

因為P1與P相鄰，所以n＝1，P1點是暗條紋.對P點，因為Δr＝0，所以仍是亮條紋，B正確.[答案]　B

雙縫干涉中明暗條紋的判斷方法

(1)判斷屏上某點為亮條紋還是暗條紋，要看該點到兩個光源(雙縫)的路程差(光程差)與波長的比值；

(2)要記住光程差等于波長的整數倍處出現亮條紋，等于半波長奇數倍處為暗條紋；

(3)還要注意這一結論成立的條件是兩個光源情況完全相同.1.關于楊氏雙縫干涉實驗，下列說法正確的是()

A．用白光作為光源，屏上將呈現黑白相間的條紋

B．用紅光作為光源，屏上將呈現紅黑相間的條紋

C．用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現彩色條紋

D．照射單縫的單色光的波長越短，光屏上出現的條紋寬度越寬

解析：選B．用白光做楊氏雙縫干涉實驗，屏上將呈現彩色條紋，A錯；用紅光作光源，屏上將呈現紅色亮條紋與暗條紋(即黑條紋)相間，B對；紅光和紫光頻率不同，不能產生干涉條紋，C錯；單色光的波長越短，光屏上出現的條紋越窄，D錯.薄膜干涉的原理及應用

1.薄膜干涉原理

光照在厚度不同的薄膜上時，在薄膜的不同位置.前后兩個面的反射光的路程差不同，在某些位置兩列波疊加后相互加強，于是出現亮條紋；在另一些位置，兩列波相遇后被相互削弱，于是出現暗條紋.2.干涉法檢查平面平整度

(1)如圖所示，在被測平面上放一個透明的樣板，在樣板的一端墊一個薄片，使樣板的標準平面與被測平面之間形成一個楔形空氣薄層.用單色光照射時，從空氣層的上、下兩個表面反射的兩列光波發生干涉.空氣厚度相同的地方，兩列光波的路程差相同，兩列光波疊加時相互加強或減弱的情況相同，因此若被測表面是平的，干涉條紋就是一組平行的直線，如果干涉條紋是彎曲的，就表明被測表面不平.(2)被測平面凹下或凸起的形象判斷法——矮人行走法，即把干涉條紋看成“矮人”的行走軌跡.讓一個小矮人在兩板間沿著一條條紋直立行走，始終保持腳踏被檢板，頭頂樣板，在行走過程中：

①若遇一凹下，他必向薄膜的尖端去繞，方可按上述要求過去，即條紋某處彎向薄膜尖端，該處為一凹下.(如圖中P點)

②若某處有一凸起，他要想過去，必向薄膜底部去繞，即條紋某處彎向薄膜底部方向時，該處必為一凸起.(如圖中Q點)

3.增透膜的應用

在光學儀器中，為了減少光在光學元件表面的反射損失，可用薄膜干涉互相消抵來減少反射光.如照相機、測距儀、潛望鏡上用的光學元件表面為了減少光的反射損失都鍍上了介質薄膜，使薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長的1/4，這樣反射回來的兩列光波經過的路程差恰好等于半個波長，它們干涉相互抵消.一般入射光是白光，增透膜不可能使所有的單色光干涉相互抵消，人眼對綠光最敏感，一般增透膜的厚度為綠光波長的1/4.為了減少在透鏡表面由于光的反射帶來的損失，可以在透鏡表面上涂一層增透膜.當薄膜的厚度等于入射光在薄膜中波長的時，從薄膜的前后兩個表面反射回來的光所經過的路程差恰好等于半個波長，使它們干涉相消，減小了反射光的能量，增強了透射光的能量.(1)一透鏡表面涂了一層對綠光折射率為1.38的氟化鎂薄膜，為使波長為5.52×10－7

m的綠光在薄膜上反射疊加相消，求所涂薄膜的厚度是多少.(2)試解釋涂有增透膜的鏡頭為什么呈紫紅色.[思路點撥]

解答本題時應注意以下兩點：

(1)綠光在空氣中的波長與薄膜中波長的大小關系；

(2)薄膜的厚度與波長的大小關系.[解析](1)由n＝＝＝得，光在鍍膜中的波長λ＝＝

m＝4×10－7

m，所以所涂薄膜的厚度是＝1×10－7

m.(2)入射光一般是白光，增透膜不可能使所有的單色光干涉相消，由于人眼對綠光最敏感，綠光又居可見單色光的中間，所以增透膜的厚度等于綠光在薄膜中波長的，以消除的綠光為中心，這樣紅光和紫光沒有得到顯著的消弱，從鏡頭反射回來的光以紅光和紫光為主，所以涂有增透膜的鏡頭呈紫紅色.[答案]　見解析

2.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經濾光片產生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個表面反射的光線疊加而成的()

A．a的上表面和b的下表面

B．a的上表面和b的上表面

C．a的下表面和b的上表面

D．a的下表面和b的下表面

解析：選C．干涉法的原理是利用單色光的薄膜干涉，這里的薄膜指的是樣板與待測玻璃之間的空氣層.空氣層的上表面和下表面分別反射的光會發生干涉，觀察干涉后形成的條紋是否為平行直線，可以斷定厚玻璃板的上表面是否平整.因此選項C是正確的.[隨堂檢測]

1.關于薄膜干涉，下列說法中正確的是()

A．只有厚度均勻的薄膜，才會發生干涉現象

B．只有厚度不均勻的楔形薄膜，才會發生干涉現象

C．厚度均勻的薄膜會形成干涉條紋

D．觀察肥皂液膜的干涉現象時，觀察者應和光源在液膜的同一側

解析：選D．當光從薄膜的一側照射到薄膜上時，只要前后兩個面反射回來的光波的路程差滿足振動加強的條件，就會出現明條紋，滿足振動減弱的條件就會出現暗條紋.這種情況在薄膜厚度不均勻時才會出現；當薄膜厚度均勻時，不會出現干涉條紋，但也發生干涉現象.觀察肥皂液膜的干涉現象時，觀察者應和光源在液膜的同一側.2.取兩塊平玻璃板，合在一起用手捏緊，會從玻璃板上看到彩色條紋，這是光的干涉現象，有關這一現象的敘述正確的是()

A．這是上下兩塊玻璃板的上表面反射光干涉的結果

B．這是兩玻璃板間的空氣薄層上下兩表面的反射光相干涉的結果

C．這是上面一塊玻璃的上、下兩表面的反射光干涉的結果

D．這是下面一塊玻璃的上、下兩表面的反射光干涉的結果

解析：選B．合在一起的平玻璃板間有空氣，這種干涉屬于薄膜干涉，是空氣薄層上、下表面反射光干涉的結果，選項B正確.3.如圖所示為一顯示薄膜干涉現象的實驗裝置，P是附有肥皂薄膜的鐵絲圈，S是一點燃的酒精燈，往火焰上撒些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖樣應是圖中的()

解析：選D．鐵絲圈上的肥皂泡薄膜在重力作用下上薄下厚，在同一水平線上厚度基本一致，如果某一厚度處前后表面反射的同一列光波疊加得到加強，那么這一水平線上同一厚度處光波會加強，所以干涉條紋應是水平的.4.如圖所示，在用單色光做雙縫干涉實驗時，若單縫S從雙縫S1、S2的中央對稱軸位置處稍微向上移動，則()

A．不再產生干涉條紋

B．仍可產生干涉條紋，且中央亮紋P的位置不變

C．仍可產生干涉條紋，中央亮紋P的位置略向上移

D．仍可產生干涉條紋，中央亮紋P的位置略向下移

解析：選D．本實驗中單縫S的作用是形成頻率一定的線光源，雙縫S1、S2的作用是形成相干光源，稍微移動S后，沒有改變傳到雙縫的光的頻率，由S1、S2射出的仍是相干光，由單縫S發出的光到達屏上P點下方某點的光程差為零，故中央亮紋下移.5.在雙縫干涉實驗中，光屏上P點到雙縫S1、S2的距離之差δ1＝0.75

μm，光屏上Q點到雙縫S1、S2的距離之差為δ2＝1.5

μm.如果用頻率為f＝6.0×1014

Hz的黃光照射雙縫，則()

A．P點出現亮條紋，Q點出現暗條紋

B．Q點出現亮條紋，P點出現暗條紋

C．兩點均出現暗條紋

D．兩點均出現亮條紋

解析：選B．根據波長與波速的關系式：λ＝，得知黃光的波長λ＝0.5

μm，則P點到雙縫S1和S2的距離之差δ1是黃光波長λ的1.5倍，即為半波長的奇數倍，P點出現暗條紋；而Q點到雙縫S1、S2的距離之差δ2是黃光波長λ的3倍，即波長的整數倍，Q點出現亮條紋，所以選項B正確.

第三篇：2012高中物理 4.4 光的干涉教案 粵教版選修3-4

4.4 光的干涉 教案（粵教版選修3-4）

教學目標：

1．相干光源的獲得及光波的干涉和衍射的條件，雙縫干涉中為什么能形成明暗相間的條紋及明暗條紋的計算方法，從而確切地理解光的干涉和衍射現象的形成。

2．在新的情景下能夠運用波的分析方法解決問題。

3．通過“揚氏雙縫干涉”實驗的學習，滲透科學家認識事物科學的物理思維方法．

難點、重點：

1．波的干涉條件，相干光源．

2．如何用波動說來說明明暗相間的干涉條紋，怎么會出現時間上是穩定的，空間上存在著加強區和減弱區并且互相間隔，如何理解“加強”和“減弱”．

教學過程：

（一）引入

光的本性學說的發展簡史。

從原始的微粒說，到牛頓的微粒說，惠更斯的波動說，進而發展到光的電磁說。又從光電效應重新認識到光的粒子性，直至統一到光的波粒二象性。應結合每個階段的典型現象和實驗，對這一過程發展脈絡有較清晰的了解。

（二）新課教學

一、光的干涉現象

（1）相干光源的獲得。兩列波疊加發生明顯干涉現象的條件是二者頻率相等，相差恒定。兩個普通光源很難達到這一要求。通常是把一束光想辦法分成兩部分，讓這兩部分再疊加以達到干涉效果。楊氏雙縫實驗裝置正是這樣巧妙地獲得了兩列相干的波源。

（2）楊氏雙縫干涉實驗。一束光通過單縫照射到相距非常近的兩個狹縫后，形成頻率相同的兩束光。這兩束光的疊加，在光屏上就產生了干涉條紋。如果用單色光照射狹縫，在屏上得到的是與狹縫平行的明暗相間的等間距條紋。屏上某點到雙縫的距離之差若是入射光波長的整數倍，則屏上這點出現的是亮條紋；屏上某點到雙縫的距離之差若是入射光半波長的奇數倍，則屏上這點出現的是暗條紋。由公式

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可知，條紋寬度與波長λ及

雙縫到光屏的距離成正比而與雙縫間距d成反比。在、d一定的情況下，紅光產生的干涉條紋間距最大，紫光產生的干涉條紋間距最小。若用白光進行干涉實驗則在屏上得到的是彩色的干涉條紋。

（3）薄膜干涉。一束光經薄膜前后兩個表面反射后相干疊加而成的干涉現象叫薄膜干涉。應用分析光程差與波長關系的方法也可分析薄膜干涉圖樣的特點。生活和實驗中有各種薄膜干涉現象，如肥皂膜、油膜、空氣隙、牛頓環、增透膜等。

二、光的干涉的分析

讓一束單色光（例如紅光）投到一個有孔的屏上，如圖所示，這個小孔就成了一個“點光源”．光從小孔出來后，就射到第二個屏的兩個小孔上，這兩個小孔離得很近，約為0.1mm，而且與前一個小孔的距離相等，這樣在任何時刻從前一個小孔發出的光波都會同時傳到這兩個小孔，這兩個小孔就成了兩個振動情況總是相同的波源．

那么，明暗相間的條紋又是怎樣形成的呢？

對照機械波的情況，如果兩列波在相疊加的區域傳播的路程差為一個波長的整數倍時，該區域的振動就加強，如果兩列波在疊加區域傳播的路程差為半波長的奇數倍時，該區域的振動就減弱．

如圖，甲圖中P點在S1S2的中垂線上，所以，兩列波的路程差△s=0．所以，振動被加強，為明條紋．

乙圖中，在P點上方的P1點，屏上與狹縫S1、S2的路程差△s=λ又出現明條紋．

用心 愛心 專心 2

丙圖中，在P1點的上方還可以找到△s=2λ的P2點，在該點上方還能找到路程差為3λ、4λ?的點，在這些地方振動均被加強．同樣，在P點的下方也能找到路程差為λ、2λ、3λ?的點．

如圖，在甲圖中，在P與P1之間一定有一個Q1點，S1、S2點到該點的路程差為λ/2，該點為振動減弱的點，同理，我們無論在P點的上方還是在P點的下方均能找到路程差為半波長的奇數倍的點，這些點均為暗條紋，這樣就形成了明暗相間的條紋．

白光的干涉條紋，為什么中間條紋為白色，而中央亮條紋的邊緣出現了色彩？

這是因為白光是由不同顏色的單色光復合而成的，而不同色光的波長不同，在狹縫間的距離和狹縫與屏的距離不變的條件下，光波的波長越長，各條紋之間的距離越大，條紋間距

用心 愛心 專心 3

與光波的波長成正比．各色光在雙縫的中垂線上均為亮條紋，故各色光重合，為白色．各色光產生的條紋寬度不同，所以，中央亮條紋的邊緣處出現了彩色條紋．

剛才你提到在狹縫間的距離和狹縫與屏的距離不變的條件下，如果我假設其它條件不變，將像屏稍微向雙縫屏移動或遠離雙縫屏移動，像屏上的條紋是不是就模糊不清了呢？

我想像屏上仍有清晰的干涉條紋，因為仍可以在像屏上找到兩列波的路程差為0、λ、2λ、3λ?nλ的點，也仍可找到兩列波的路程差為λ/

2、3λ/2?（2n—1）λ/2的點．

下面對薄膜干涉再提幾個問題，第一，薄膜干涉是由哪兩列波疊加而產生的？

當光照射到薄膜上時，光從薄膜的前后（或上下）兩個表面反射回來，形成兩列波，由于它們是從同一光源發出的，這兩列波的波長和振動情況相同，為兩列相干光波．

將肥皂膜豎直放在點燃的灑有鈉鹽的酒精燈附近，這時你看到的干涉條紋是什么樣的？為什么形成這樣的條紋？

我們看到的干涉條紋基本上是水平的明暗相間的黃色條紋．呈現黃色是因為酒精燈火焰中放入了鈉鹽，呈基本水平的條紋是因為，肥皂膜豎直放置，由于重力的作用肥皂膜形成了上薄下厚的楔形，在薄膜的某些地方，前后表面反射光出來恰好是波峰與波峰疊加或波谷與波谷疊加，使光的振動加強，形成黃色的亮條紋；在另外一些地方，兩列反射光恰好是波峰與波谷疊加，使光的振動相抵消，形成暗條紋．由于楔形表面的同一厚度基本在一水平線上，所以，我們看到的干涉條紋基本是水平的．

薄膜干涉在技術上有哪些應用？

（1）利用光的干涉可以檢驗光學玻璃表面是否平整。

（2）現代光學儀器的鏡頭往往鍍一層透明的氟化鎂表面。

為什么要在鏡頭上涂一層氟化鎂薄膜呢？它怎么起到增加透射光的作用呢？

現代光學裝置，如攝像機、電影放映機的鏡頭，都是由多個透鏡或棱鏡組成的，進入這

用心 愛心 專心 4

些裝置的光，在每個鏡面上都有10％～20％的光被反射，如果一個裝置中有5個透鏡或棱鏡，那么將會有50％的光被反射，若在鏡的表面涂上一層增透膜，就可大大減少了光的反射，增強光的透射強度，提高成像質量．

氟化鎂薄膜應鍍多厚？為什么？鍍了膜的光學器件與未鍍膜的光學器件在外表上有什么區別？為什么？

氟化鎂薄膜的厚度應為光在氟化鎂中波長的1/4，兩個表面的反射光的路程差為半波長的奇數倍時，兩列反射光相互抵消．所以，膜厚為光在氟化鎂中波長的1/4，是最薄的膜．

鍍了膜的光學器件與未鍍膜的光學器件在外表上是有區別的．鍍膜的光學器件呈淡紫色，因為在通常情況下，入射光為白光，增透膜只能使一定波長的光反射時相互抵消，不可能使白光中所有波長的光反射時抵消．在選增透膜時，一般是使對人眼靈敏的綠光在垂直入射時相互抵消，這時光譜邊緣部分的紅光和紫光并沒有相互抵消，因此涂有增透膜的光學器件呈淡紫色．

三、光的衍射現象

光偏離直線傳播方向而繞到障礙物陰影里去的現象叫光的衍射。要產生明顯的衍射現象，障礙物或小孔的尺寸要足夠小（一般應不大于波長的百倍）。

光照射到一個狹縫上產生的衍射叫單縫衍射。單色光（或白光）的衍射條紋是明暗相間（或彩色）的與狹縫平行的條紋。條紋特點是中央條紋寬且亮，兩側條紋暗且窄。注意它與雙縫干涉條紋的區別。條紋寬度隨縫寬變窄及波長變長而加大。

用小圓屏進行衍射實驗，衍射圖樣是在圓盤的陰影中心出現泊松亮斑。而用小圓孔進行衍射實驗，衍射圖樣是一系列同心圓環，圓環中央明暗不定。了解一些實際生活中光的衍射現象及其應用（如光柵等）。

用心 愛心 專心 5

四、雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋有什么區別？

光波發生干涉現象時產生干涉條紋，光波發生衍射現象時產生衍射條紋，那么，干涉和衍射本質上有什么相同和不同之處嗎？雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋有什么區別呢？

干涉和衍射本質上都是光波的疊加，都證明了光的波動性，但兩者有所不同．首先干涉是兩列相干光源發出的兩列光波的疊加；衍射是許多束光的疊加．穩定的干涉現象必須是兩列相干波源，而衍射的發生無須此條件，只是，當障礙物或孔與光的波長差不多或還要小的時候，衍射才明顯．干涉和衍射的圖樣也不同，以雙縫干涉和單縫衍射的條紋為例，干涉圖樣由等間距排列的明暗相間的條紋（或彩色條紋）組成，衍射圖樣是由不等距的明暗相間（中央亮條紋最寬）的條紋或光環（中央為亮斑）組成． 例題解析

（）

1、用單色光照射雙縫，在屏上觀察到明暗交替的條紋，若要使條紋間距變大，應

A.改用頻率較大的單色光

B.改用波長較長的單色光

C.減小雙縫至屏的距離

D.增大雙縫之間的距離

分析與解答：雙縫干涉的條紋間距可表示為L/d,也就是與雙縫到屏的距離L成正比，與照射雙縫的光波波長成正比，與雙縫間距d成反比。據此不難得出正確選項為B。

說明：利用干涉現象中條紋間距與波長的關系可以通過測量條紋間距（用累計法測多組條紋的間距后求平均值）來求得波長。即

用心 愛心 專心

/L。

2、在平靜的水面上有一層厚度均勻的透明油膜，能否觀察到干涉條紋？

分析與解答：光照到厚度均勻的透明油膜時，從油膜上下兩個表面反射回來的兩列光波的光程差處處相等，要么都互相加強（亮），要么互相減弱（暗），不會出現明暗相間的干涉條紋。

說明：我們看到的明暗相間的干涉條紋（或花紋），是薄膜厚度變化造成的，有的地方滿足加強的條件，有的地方滿足減弱的條件。增透膜的厚度是均勻的，因此它可以使某種色光在膜的上下表面反射回來后，處處都互相減弱，而增加該色光的透射光能。

3、某同學以線狀白熾燈為光源，利用游標卡尺兩腳間形成的狹縫觀察光的衍射現象后，總結出以下幾點：

A.若狹縫與燈絲平行，則衍射條紋與狹縫平行

B.若狹縫與燈絲垂直，則衍射條紋與狹縫垂直

C.衍射條紋的疏密程度與狹縫的寬度有關

D.衍射條紋的間距與光的波長有關

以上幾點中，你認為正確的是________。

分析與解答：單縫衍射的條紋特點是條紋與狹縫平行，條紋的間距隨縫寬的減小而增大（縫寬也不能太小，否則光能太弱觀察不到衍射現象），隨波長的增大而增大。據此可得答案為A、C、D。

說明：衍射現象的理論分析比較復雜，學習時不必仔細推導，而應把重點放在各種衍射現象及其變化規律上。

用心 愛心 專心 7

1．托馬斯·揚上第一次解決了相干光源問題，成功做出了光的干涉實驗，使人們認識到光具有波動性．

2．兩個相干光源發出的光在屏上某處疊加時如果同相，光就加強，如果反相光就減弱，于是產生明暗條紋，其特征是在中央明紋兩側對稱地分布著明暗相間的各級干涉條紋，且相鄰明紋和相鄰暗條紋的間隔相等．復色光則出現彩色條紋．

3．明暗相間條紋反映光的能量在空間分布情況，暗條紋處光能量幾乎是零。用心 愛心 專心 8 小結：

第四篇：(精品)高二物理人教選修3-4 13.3用雙縫干涉測量光的波長教案

學校：臨清實驗高中

學科：物理

編寫人：孫秀芝 審稿人 ：孔慶生

選修3-4第十三章第3節用雙縫干涉測量光的波長

一、教材分析

本節是利用光干涉的理論知識進行實驗與應用，在實際生活應用中有重要意義，在考試中的地位也舉足輕重。

二、教學目標

（1）認識光的干涉現象及產生干涉的條件；

（2）理解光的干涉條紋形成原理，認識干涉條紋的特征；

（3）用波動說說明明暗相間的干涉條紋，時間上是穩定的，空間上存在的。

三、教學重點難點

[重點難點： 本節的重點是利用兩相鄰亮條紋中心間距的表達式測單色光的波長

四、學情分析（根據個人情況寫）

五、教學方法

實驗觀察、理論分析、學案導學

六、課前準備

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、測量頭，另外還有學生電源、導線、刻度尺

七、課時安排：1課時

八、教學過程

(一)預習檢查、總結疑惑

檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑，使教學具有了針對性。

（二）情景導入、展示目標。

（三）合作探究、精講點撥。

1、實驗目的：

（1）觀測白光及單色光的雙縫干涉圖樣（2）測定單色光的波長

2、實驗原理：

（1）光源發出的光經濾光片成為單色光，單色光通過單縫后相當于線光源，經雙縫產生穩定的干涉圖樣，通過屏可以觀察到干涉條紋；如果用白光通過雙縫可以觀察到彩色條紋。（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，則入射光的波長為??d?x。實驗中d是已知的，測出l、Δx即可測出光的波l長

3、實驗器材：

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、測量頭，另外還有學生電源、導線、刻度尺

4、實驗裝置：

如教材上圖所示，將直徑約為10cm、長約為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，打開光源，調節光源高度，使他發出的一束光恰好沿遮光筒的軸線照亮光屏，然后放好單縫和雙縫，兩屏相距5cm-10cm，使縫互相平行，且位于軸線上，這時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，則可以觀察到單色干涉條紋。

5、實驗步驟：（1）調節雙縫干涉儀，觀察光的雙縫干涉現象

（2）用單色光入射得到干涉條紋，測出n條亮條紋的距離a，得相鄰條紋間的距離?x?a n?1d?x計算出l（3）利用已知的雙縫間距d，用刻度尺測出雙縫到屏的距離l，根據公式??波長

（4）換用不同顏色的濾光片，觀察干涉條紋間的距離有什么變化，并求出相應的波長。

6、通過合作探究導出實驗的注意事項

（1）調節雙縫干涉儀時，要注意調節光源的高度，使它發出的一束光能沿著遮光筒的軸線把屏照亮

（2）放置單縫和雙縫時，縫要相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上

（3）調節測量頭時，應使分劃板中心刻線對齊條紋的中心，記下此時手輪上的讀數，轉動測量頭，使分劃板中心對齊另一條紋的中心，記下此時手輪上的讀數，兩次讀數之差就表示這兩條條紋間的距離

（4）不要直接測Δx，要測幾個條紋的間距計算得到Δx，這樣可減小誤差（5）白光的干涉觀察到的是彩色條紋，其中白色在中央，紅色在最外層。

課堂鞏固訓練

1題：（見導學案）在雙縫干涉實驗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，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．用白光照射會出現白色干涉條紋 答案：A

（四）反思總結，當堂檢測。

教師組織學生反思總結本節課的主要內容，并進行當堂檢測。

設計意圖：引導學生構建知識網絡并對所學內容進行簡單的反饋糾正。（課堂實錄）

（五）發導學案、布置預習。

九、板書設計

十、教學反思（根據實際情況寫）

第五篇：高中物理第十三章光3光的干涉課堂互動學案選修3-4教案

光的干涉

課堂互動

三點剖析 1.光的干涉

光的干涉：在兩列光波的疊加區域，某些區域相互加強，出現亮紋，某些區域相互減弱，出現暗紋，且加強和減弱的區域相間，即亮紋和暗紋相間的現象。

(1)光的干涉必須具備的條件：頻率相同，振動情況總是相同。能發生干涉的兩列波稱為相干波，兩個光源稱為相干光源，相干光源可用一束光分成兩列而獲得。(2)相鄰兩亮條紋間的間距公式：Δx=

l?，其中λ為光波波長，l為縫到屏的距離，d為d雙縫間距。

2.薄膜干涉以及增透膜

薄膜干涉：光照射在薄膜上，在前表面和后表面兩個界面上均會發生反射，由于薄膜的厚度不均勻，不同位置的反射光傳播的路程差不同，形成明暗相間的條紋，根據條紋的情況可以判斷薄膜的厚度。

增透膜是利用在薄膜兩表面的反射光形成干涉相互抵消的特點，在入射光強度一定的情況下，兩列反射光疊加形成暗紋，相互抵消使反射光的強度減弱，從而使透射光強度加強。3.相干光源

如果兩個光源發出的光能夠產生干涉，這樣的兩個光源叫做相干光源。相干光源可用同一束光分成兩束而獲得。要求是相同頻率，振動情況相同且相差恒定。各個擊破

【例1】 兩個普通白熾燈發出的光相遇時，我們觀察不到干涉條紋，這是因為()A.兩個燈亮度不同 B.燈光的波長太短 C.兩燈光的振動情況不同 D.電燈發出的光不穩定 解析：一般情況下，兩個不同的光源發出的光或同一個光源的不同部分發出的光振動情況往往是不同的，由點光源發出的光或同一列光分出的兩列光其振動情況是相同的，故選C。答案：C 類題演練1 用包括有紅光、綠光、紫光三種色光的復合光做光的干涉實驗，所產生的干涉條紋中，離中央亮紋最近的干涉條紋是()A.紫色條紋 B.綠色條紋 C.紅色條紋 D.都一樣近解析：本題考查干涉條紋與入射光波長之間的關系，由相鄰兩亮條紋間的間距Δx=

lλ可d知：條紋間的間距與波長成正比，故A項正確。答案：A 【例2】 如圖13-2-1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，所用單色光為普通光加濾光片產生的，檢查中所觀察到的條紋是由下列哪兩個表面反射的光線疊加而成的()

圖13-2-1 A.a的上表面和b的下表面B.a的上表面和b的上表面 C.a的下表面和b的上表面D.a的下表面和b的下表面 解析：關鍵是找到使光線發生干涉的薄膜，本題中a是樣本，b是被檢查的平面，而形成干涉的兩束反射光是a、b間的空氣薄層，所以選C。答案：C 類題演練2 市場上有一種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物體時能使被照物體處產生的熱效應大大降低，從而廣泛地應用于博物館、商店等處。這種燈降低熱效應的原因之一是在燈泡后面放置的反光鏡玻璃表面上鍍一層薄膜(例如氟化鎂)，這種膜能消除玻璃表面反射回來的熱效應最顯著的紅外線，以λ表示此紅外線在薄膜中的波長，則所鍍薄膜的厚度最小應為()A.λ/8 B.λ/4 C.λ/2 D.λ 解析：要消除經外線的反射，必須使紅外線在薄膜的兩個面上反射光的路程差正好等于紅外線半個波長λ/2的奇數倍，即Δs=(2k+1)λ/2，其中Δs為光在薄膜兩個面上反射的路程

差，即Δs=2d,Δs的最小值為λ/2,所以2d=λ/2，即薄膜的最小厚度d為λ/4，答案B是正確的。答案：B 【例3】 一般情況下很難觀察到光的干涉現象的原因是什么？

解答：由于不同光源發出的光頻率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位發出的光也不一定相同或相差恒定，故一般情況下看不到光的干涉現象。

類題演練3 在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，這時()A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他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，其他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.屏上無任何光亮 答案：C 2