2018-2019版高中物理 第五章 光的波動(dòng)性 1 光的干涉學(xué)案 教科版選修3-4.doc

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1　光的干涉 [學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.知道光的干涉現(xiàn)象和產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件，知道光是一種波.2.理解相干光源和產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件.3.理解明暗條紋的成因及出現(xiàn)明暗條紋的條件.4.理解薄膜干涉的成因，知道薄膜干涉的現(xiàn)象和應(yīng)用. 一、雙縫干涉 1.1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯楊在實(shí)驗(yàn)室里成功地觀察到了光的干涉. 2.雙縫干涉實(shí)驗(yàn) (1)實(shí)驗(yàn)過程：激光束垂直射到兩條狹縫S1和S2上，S1和S2相當(dāng)于兩個(gè)完全相同的光源，從S1和S2發(fā)出的光在擋板后面的空間疊加而發(fā)生干涉現(xiàn)象. (2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：在屏上得到明暗相間的條紋. (3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光是一種波. 3.出現(xiàn)明、暗條紋的條件 光從兩狹縫到屏上某點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍(即波長(zhǎng)λ的整數(shù)倍)時(shí)，這些點(diǎn)出現(xiàn)明條紋；當(dāng)路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，這些點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋. 二、薄膜干涉 1.原理：以肥皂膜為例，單色光平行入射到肥皂泡液薄膜上，由液膜前后兩個(gè)表面反射回來的兩列光是相干光，它們相互疊加產(chǎn)生干涉，肥皂泡上就出現(xiàn)了明暗相間的條紋或區(qū)域. 2.圖樣：以光照射肥皂泡為例，如果是單色光照射肥皂泡，肥皂泡上就會(huì)出現(xiàn)明暗相間的條紋或區(qū)域；如果是白光照射肥皂泡，液膜上就會(huì)出現(xiàn)彩色條紋. 3.應(yīng)用：檢查平面的平整程度.原理：空氣層的上下兩個(gè)表面反射的兩列光波發(fā)生干涉. [即學(xué)即用] 1.判斷下列說法的正誤. (1)兩只相同的手電筒射出的光在同一區(qū)域疊加后，看不到干涉圖樣的原因是干涉圖樣太細(xì)小看不清楚.(　　) (2)屏上到雙縫的路程差等于半波長(zhǎng)的整數(shù)倍，此處為暗條紋.(　　) (3)水面上的油膜呈現(xiàn)彩色條紋，是油膜表面反射光與入射光疊加的結(jié)果. (　　) (4)觀察薄膜干涉條紋時(shí)，應(yīng)在入射光的另一側(cè).(　　) 2.如圖1所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長(zhǎng)為5.3010－7m，屏上P點(diǎn)距雙縫S1和S2的路程差為7.9510－7m.則在這里出現(xiàn)的應(yīng)是________(填“亮條紋”或“暗條紋”). 圖1 答案　暗條紋 一、雙縫干涉實(shí)驗(yàn) [導(dǎo)學(xué)探究]　如圖2為雙縫干涉的示意圖，單縫發(fā)出的單色光投射到相距很近的兩條狹縫S1和S2上，狹縫就成了兩個(gè)波源，發(fā)出的光向右傳播，在后面的屏上觀察光的干涉情況. 圖2 (1)兩條狹縫起什么作用？ (2)在屏上形成的光的干涉圖樣有什么特點(diǎn)？ 答案　(1)光線照到兩狹縫上，兩狹縫成為振動(dòng)情況完全相同的光源. (2)在屏上形成明暗相間、等間距的干涉條紋. [知識(shí)深化] 1.楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) (1)雙縫干涉的裝置示意圖 實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示，有光源、單縫、雙縫和光屏. 圖3 (2)單縫的作用：獲得一個(gè)線光源，使光源有唯一的頻率和振動(dòng)情況.也可用激光直接照射雙縫. (3)雙縫的作用：將一束光分成兩束頻率相同且振動(dòng)情況完全一致的相干光. 2.光產(chǎn)生干涉的條件 兩束光的頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同.楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)是靠“一分為二”的方法獲得兩個(gè)相干光源的. 3.干涉圖樣 (1)單色光的干涉圖樣：干涉條紋是等間距的明暗相間的條紋. (2)白光的干涉圖樣：中央條紋是白色的，兩側(cè)干涉條紋是彩色條紋. 例1　在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的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)，已知紅光與綠光頻率、波長(zhǎng)均不相等，這時(shí)(　　) 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 解析　分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光頻率不等，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋，但仍有光亮. 兩束光發(fā)生干涉的條件是兩束光的頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)情況相同. 二、雙縫干涉圖樣中的亮、暗條紋的判斷 如圖4所示，設(shè)屏上的一點(diǎn)P到雙縫的距離分別為r1和r2，路程差Δr＝r2－r1. 圖4 (1)亮條紋的條件：屏上某點(diǎn)P到兩條縫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： Δr＝kλ＝2k(k＝0,1,2,3，…) k＝0時(shí)，PS1＝PS2，此時(shí)P點(diǎn)位于屏上的O處，為亮條紋，此處的條紋叫中央亮條紋或零級(jí)亮條紋.k為亮條紋的級(jí)次. (2)暗條紋的條件：屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2的路程差正好是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍.即： Δr＝(2k－1)(k＝1,2,3，…) k為暗條紋的級(jí)次，從第1級(jí)暗條紋開始向兩側(cè)展開. 例2　如圖5所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，使用波長(zhǎng)為600nm的橙色光源照射單縫S，在光屏中央P處觀察到亮條紋，在位于P點(diǎn)上方的P1點(diǎn)出現(xiàn)第一條亮條紋(即P1到S1、S2的路程差為一個(gè)波長(zhǎng))，現(xiàn)換用波長(zhǎng)為400nm的紫光源照射單縫，則(　　) 圖5 A.P和P1仍為亮條紋 B.P為亮條紋，P1為暗條紋 C.P為暗條紋，P1為亮條紋 D.P、P1均為暗條紋 答案　B 解析　從單縫S射出的光被S1、S2兩縫分成兩束相干光，由題意知屏中央P點(diǎn)到S1、S2距離相等，即分別由S1、S2射出的光到P點(diǎn)的路程差為零，因此中央是亮條紋，無論入射光是什么顏色的光，波長(zhǎng)多大，P點(diǎn)都是中央亮條紋.而分別由S1、S2射出的光到P1點(diǎn)的路程差剛好是橙光的一個(gè)波長(zhǎng)，即|P1S1－P1S2|＝600nm＝λ橙.當(dāng)換用波長(zhǎng)為400nm的紫光時(shí)，|P1S1－P1S2|＝600nm＝λ紫，則兩列光波到達(dá)P1點(diǎn)時(shí)振動(dòng)情況完全相反，即分別由S1、S2射出的光到達(dá)P1點(diǎn)時(shí)相互削弱，因此，在P1點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋.綜上所述，選項(xiàng)B正確. 判斷屏上某點(diǎn)為亮條紋還是暗條紋，要看該點(diǎn)到兩個(gè)光源(雙縫)的路程差與波長(zhǎng)的比值，要記住路程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，等于半波長(zhǎng)奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋，還要注意這一結(jié)論成立的條件是：兩個(gè)光源為相干光源. 針對(duì)訓(xùn)練　如圖6所示，用頻率為f的單色光(激光)垂直照射雙縫，在光屏的P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋，已知光速為c，則P到雙縫S1、S2的距離之差|r1－r2|應(yīng)為(　　) 圖6 A.B.C.D. 答案　D 解析　出現(xiàn)第3條暗條紋，說明S1、S2到P點(diǎn)距離之差為λ，而λ＝，所以|r1－r2|＝λ＝，因而D項(xiàng)是正確的. 三、薄膜干涉 [導(dǎo)學(xué)探究]　小朋友吹出的肥皂泡、熱菜湯表面的油花、馬路上積水表面的油膜，都會(huì)看到彩色的條紋，這些彩色條紋是如何形成的呢？ 答案　由薄膜干涉造成的.白光照射在肥皂泡膜、油膜表面，被薄膜前、后表面反射的兩列光疊加，形成干涉條紋.由于白光中的各色光波長(zhǎng)不同，干涉后的條紋間距不同，薄膜上就會(huì)出現(xiàn)彩色條紋. [知識(shí)深化]　薄膜干涉中的色散 (1)薄膜干涉中相干光的獲得 光照射到薄膜上，在薄膜的前、后兩個(gè)面反射的光是由同一個(gè)實(shí)際的光源分解而成的，它們具有相同的頻率、恒定的相位差. (2)薄膜干涉的原理 光照在厚度不同的薄膜上時(shí)，前、后兩個(gè)面的反射光的路程差等于相應(yīng)位置膜厚度的2倍，在某些位置，兩列波疊加后相互加強(qiáng)，于是出現(xiàn)亮條紋；在另一些位置，兩列波疊加后相互削弱，于是出現(xiàn)暗條紋. (3)薄膜干涉是經(jīng)薄膜前后面反射的兩束光疊加的結(jié)果：出現(xiàn)亮條紋的位置，兩束光的路程差Δr＝kλ(k＝0,1,2，3，…)，出現(xiàn)暗條紋的位置，兩束光的路程差Δr＝λ(k＝0,1,2,3，…). 例3　用單色光照射位于豎直平面內(nèi)的肥皂液薄膜，所觀察到的干涉條紋為(　　) 答案　B 解析　由于在光的干涉中亮、暗條紋的位置取決于兩列光波相遇時(shí)通過的路程差，則在薄膜干涉中取決于入射點(diǎn)處薄膜的厚度.因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一個(gè)上薄下厚的楔形膜，厚度相等的位置在同一條水平線上，故同一條干涉條紋必然是水平的，由此可知只有選項(xiàng)B正確. 1.由于薄膜干涉是經(jīng)薄膜前、后表面反射的兩束光疊加而形成的，所以觀察時(shí)眼睛與光源應(yīng)在膜的同一側(cè). 2.在光的薄膜干涉中，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亮條紋或同一暗條紋應(yīng)出現(xiàn)在厚度相同的地方，因此又叫等厚干涉，每一條紋都是水平的. 3.用單色光照射得到明暗相間的條紋，用白光照射得到彩色條紋. 例4　(多選)如圖7甲所示，用單色光照射透明標(biāo)準(zhǔn)板M來檢查平面N的上表面的平滑情況，觀察到如圖乙所示條紋中的P和Q情況，這說明(　　) 圖7 A.N的上表面A處向上凸起 B.N的上表面B處向上凸起 C.N的上表面A處向下凹陷 D.N的上表面B處向下凹陷 答案　BC 解析　空氣薄膜厚度從左向右依次增大，又因?yàn)橥粭l亮(暗)條紋上各處空氣薄膜厚度相同，因此可知被檢查平面發(fā)生彎曲的P處的空氣厚度本應(yīng)該比同一條紋上其他位置的空氣厚度小，而實(shí)際上厚度一樣，故A處存在凹陷，同理可知B處存在凸起. 薄膜干涉的應(yīng)用 1.檢查平面平整度的原理 光線經(jīng)空氣薄膜的上、下兩面的反射，得到兩束相干光，如果被檢測(cè)平面是光滑的，得到的干涉條紋是等間距的.如果被檢測(cè)平面某處凹下，則對(duì)應(yīng)條紋提前出現(xiàn)，如果某處凸起，則對(duì)應(yīng)條紋延后出現(xiàn). 2.增透膜的原理 在增透膜的前、后表面反射的兩列光波形成相干波，當(dāng)路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，兩光波相互削弱，反射光的能量幾乎等于零.  1.(雙縫干涉實(shí)驗(yàn))用兩個(gè)紅燈泡照射白墻，在墻上看到的是(　　) A.明暗相間的條紋 B.彩色條紋 C.一片紅光 D.晃動(dòng)的條紋 答案　C 解析　兩燈泡不是相干光源，故選C. 2.(亮、暗條紋的判斷)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為0.6μm，若分別用頻率為f1＝5.01014Hz和f2＝7.51014Hz的單色光垂直照射雙縫，則P點(diǎn)出現(xiàn)亮、暗條紋的情況是(　　) A.用單色光f1和f2分別照射時(shí)，均出現(xiàn)亮條紋 B.用單色光f1和f2分別照射時(shí)，均出現(xiàn)暗條紋 C.用單色光f1照射時(shí)出現(xiàn)亮條紋，用單色光f2照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋 D.用單色光f1照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋，用單色光f2照射時(shí)出現(xiàn)亮條紋 答案　C 解析　單色光f1的波長(zhǎng)： λ1＝＝m＝0.610－6m＝0.6μm. 單色光f2的波長(zhǎng)： λ2＝＝m＝0.410－6m＝0.4μm. 因P點(diǎn)到雙縫的距離之差Δx＝0.6μm＝λ1， 所以用單色光f1照射時(shí)P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋. Δx＝0.6μm＝λ2， 所以用單色光f2照射時(shí)P點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋，故選項(xiàng)C正確. 3.(薄膜干涉)用如圖8所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象.圖(a)是點(diǎn)燃的酒精燈(在燈芯上撒些鹽)，圖(b)是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬線圈.將金屬線圈在其所在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是(　　) 圖8 A.當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)30時(shí)，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 B.當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)45時(shí)，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90 C.當(dāng)金屬線圈旋轉(zhuǎn)60時(shí)，干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 D.干涉條紋保持不變 答案　D 解析　在重力作用下肥皂液薄膜的豎截面是梯形，前后兩面的反射光疊加而形成干涉條紋，金屬線圈在其所在平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)并不能影響肥皂液薄膜的豎截面，故金屬線圈在其所在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)時(shí)干涉條紋保持不變. 4.(薄膜干涉)(多選)把一平行玻璃板壓在另一個(gè)平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構(gòu)成空氣劈尖，讓單色光從上方射入，如圖9所示，這時(shí)可以看到明暗相間的條紋，下面關(guān)于條紋的說法中正確的是(　　) 圖9 A.干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在空氣劈尖膜的上、下兩表面反射形成的兩列光波疊加的結(jié)果 B.干涉條紋中的暗條紋是由于上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果 C.將上玻璃板平行上移，條紋向著劈尖移動(dòng) D.觀察薄膜干涉條紋時(shí)，應(yīng)在入射光的另一側(cè) 答案　AC 解析　根據(jù)薄膜干涉的產(chǎn)生原理，上述現(xiàn)象是由空氣膜上、下兩表面反射的兩列光疊加而成的，當(dāng)波峰與波峰、波谷與波谷相遇疊加時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)，形成亮條紋，所以A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；因相干光是反射光，故觀察薄膜干涉時(shí)，應(yīng)在入射光的同一側(cè)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)條紋的位置與空氣膜的厚度是對(duì)應(yīng)的，當(dāng)上玻璃板平行上移時(shí)，同一厚度的空氣膜向劈尖移動(dòng)，故條紋向著劈尖移動(dòng)，故C項(xiàng)正確. 一、選擇題 考點(diǎn)一　雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 1.從兩只相同的手電筒射出的光，當(dāng)它們?cè)谀骋粎^(qū)域疊加后，看不到干涉圖樣，這是因?yàn)?　　) A.手電筒射出的光是單色光 B.干涉圖樣太細(xì)小看不清楚 C.周圍環(huán)境的光太強(qiáng) D.這兩束光為非相干光 答案　D 解析　這兩束光都不是單色光，它們的相位差不恒定，故不是相干光，因此不能產(chǎn)生干涉圖樣. 2.(多選)用紅光做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，如果將其中一條縫改用藍(lán)光，下列說法正確的是(　　) A.在光屏上出現(xiàn)紅藍(lán)相間的干涉條紋 B.只有相干光源發(fā)出的光才能在疊加時(shí)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，此時(shí)不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 C.頻率不同的兩束光也能發(fā)生干涉現(xiàn)象，此時(shí)出現(xiàn)彩色條紋 D.盡管亮、暗條紋都是光波相互疊加的結(jié)果，但此時(shí)紅光與藍(lán)光只疊加而不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 答案　BD 解析　頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同是產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件，紅光和藍(lán)光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，不會(huì)產(chǎn)生干涉條紋，A、C錯(cuò)誤. 3.某同學(xué)自己動(dòng)手利用如圖1所示器材觀察光的干涉現(xiàn)象，其中，A為單縫屏，B為雙縫屏，C為像屏.當(dāng)他用一束陽光照射到A上時(shí)，屏C上并沒有出現(xiàn)干涉條紋，他移走B后，C上出現(xiàn)一窄亮斑.分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因，最大的可能是(　　) 圖1 A.單縫S太窄 B.單縫S太寬 C.S到S1與到S2的距離不等 D.陽光不能作為光源 答案　B 解析　本實(shí)驗(yàn)中，單縫S應(yīng)非常窄，才可看做“理想線光源”，也才能成功地觀察到干涉現(xiàn)象，移走B后，在C上出現(xiàn)一窄亮斑，說明單縫S太寬，故A錯(cuò)誤，B正確；S到S1和S2距離不等時(shí)，也能出現(xiàn)干涉條紋，但中央不一定是亮條紋，C錯(cuò)誤；太陽光可以作為光源，發(fā)生干涉時(shí)屏上將出現(xiàn)彩色條紋，D錯(cuò)誤. 考點(diǎn)二　亮、暗條紋的判斷 4.(多選)用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)(　　) A.屏上到雙縫的路程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋 B.屏上到雙縫的路程差等于半波長(zhǎng)整數(shù)倍處，可能是亮條紋，也可能是暗條紋 C.屏上的亮條紋一定是兩列光波的波峰與波峰相遇的地方 D.屏上的亮條紋是兩列光波的波峰與波谷相遇的地方 答案　AB 解析　在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，屏上到雙縫的路程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，是振動(dòng)加強(qiáng)處，不一定是兩列光波的波峰與波峰相遇的地方，A選項(xiàng)正確，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；屏上到雙縫的路程差等于半波長(zhǎng)整數(shù)倍處，可能是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍(暗條紋)，也可能是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍(亮條紋)，B選項(xiàng)正確；兩列光波的波峰與波谷相遇的地方，應(yīng)是暗條紋，D選項(xiàng)錯(cuò)誤. 5.(多選)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示，綠光通過單縫S后，投射到有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫S的距離相等，光通過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)的第一條亮條紋，如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，已知紅光波長(zhǎng)大于綠光波長(zhǎng)，綠光波長(zhǎng)大于藍(lán)光波長(zhǎng)，則下列說法正確的是(　　) 圖2 A.O點(diǎn)是紅光的亮條紋 B.紅光的同側(cè)第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方 C.O點(diǎn)不是藍(lán)光的亮條紋 D.藍(lán)光的同側(cè)第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方 答案　AB 6.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光源發(fā)射波長(zhǎng)為6.010－7m的橙光時(shí)，在光屏上獲得明暗相間的橙色干涉條紋，光屏上A點(diǎn)恰好是距中心條紋的第二條亮條紋.其他條件不變，現(xiàn)改用其他顏色的可見光做實(shí)驗(yàn)，光屏上A點(diǎn)是暗條紋位置，可見光的頻率范圍是3.91014～7.51014Hz，則入射光的波長(zhǎng)可能是(　　) A.8.010－7m B.4.810－7m C.4.010－7m D.3.410－7m 答案　B 解析　可見光的頻率范圍是3.91014～7.51014 Hz 依據(jù)公式c＝λf，可知其波長(zhǎng)范圍是4.010－7～7.6910－7m.A、D選項(xiàng)錯(cuò)誤.根據(jù)公式Δr＝(n為整數(shù))可知，n為偶數(shù)的地方出現(xiàn)亮條紋，n為奇數(shù)的地方出現(xiàn)暗條紋.因此n＝4時(shí)，出現(xiàn)距中心條紋的第二條亮條紋，所以A點(diǎn)到兩條縫的路程差Δr＝4 m＝1.210－6 m，要想出現(xiàn)暗條紋，n需取奇數(shù)才行.當(dāng)入射光波長(zhǎng)為4.810－7 m時(shí)，1.210－6 m＝n m，n＝5為奇數(shù)，所以A點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋，B選項(xiàng)正確.當(dāng)入射光波長(zhǎng)為4.010－7 m時(shí)，1.210－6 m＝n m，n＝6為偶數(shù)，所以A點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋，C選項(xiàng)錯(cuò)誤. 考點(diǎn)三　薄膜干涉 7.(多選)下列現(xiàn)象中可以用薄膜干涉來解釋的是(　　) A.海市蜃樓 B.水面上的油膜在陽光照射下呈彩色 C.肥皂泡在陽光照射下呈現(xiàn)五顏六色 D.荷葉上的水珠在陽光下晶瑩透亮 答案　BC 解析　海市蜃樓是光在空氣中發(fā)生折射和全反射形成的，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；荷葉上的水珠在陽光下晶瑩透亮是全反射的結(jié)果，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；油膜在陽光照射下呈彩色、肥皂泡在陽光照射下呈現(xiàn)五顏六色都是薄膜干涉的結(jié)果，故選項(xiàng)B、C正確. 8.(多選)如圖3所示，一束白光從左側(cè)射入肥皂薄膜，下列說法中正確的是(　　) 圖3 A.人從右側(cè)向左看，可以看到彩色條紋 B.人從左側(cè)向右看，可以看到彩色條紋 C.彩色條紋水平排列 D.彩色條紋豎直排列 答案　BC 解析　一束白光射到薄膜上，經(jīng)前后兩個(gè)面反射回來的光相遇，產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，從左側(cè)向右看可看到彩色條紋，又由于薄膜同一水平線上的厚度相同，所以彩色條紋是水平排列的，故正確答案為B、C. 9.如圖4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通過濾光片產(chǎn)生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個(gè)表面反射的光線疊加而成的(　　) 圖4 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 答案　C 解析　干涉法的原理是利用單色光的薄膜干涉，這里的薄膜指的是標(biāo)準(zhǔn)樣板與待測(cè)玻璃板之間的空氣層.在空氣層的上表面和下表面分別反射的光會(huì)發(fā)生干涉，觀察干涉后形成的條紋是否為平行直線，可以判斷厚玻璃板的上表面是否平整.因此選項(xiàng)C正確. 10.市場(chǎng)上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時(shí)能使被照物品處產(chǎn)生的熱效應(yīng)大大降低，從而廣泛地應(yīng)用于博物館、商店等處.這種燈降低熱效應(yīng)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)，這種膜能消除不鍍膜時(shí)玻璃表面反射回來的熱效應(yīng)最顯著的紅外線.以λ表示此紅外線在薄膜中的波長(zhǎng)，用λ0表示此紅外線在真空中的波長(zhǎng)，則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為(　　) A.λ0B.λC.λD.λ0 答案　B 解析　要消除反射回來的紅外線，即從薄膜前后表面反射回來的紅外線發(fā)生干涉，相互抵消，即2d＝，解得：d＝，選項(xiàng)B正確. 11.一個(gè)半徑較大的透明玻璃球體，截取其下面的一部分，然后將這一部分放到標(biāo)準(zhǔn)的水平面上，現(xiàn)讓單色光豎直射向截面，如圖5所示，在反射光中看到的是(　　) 圖5 A.平行的明暗相間的直干涉條紋 B.環(huán)形的明暗相間的干涉條紋 C.只能看到同顏色的平行反射光 D.一片黑暗 答案　B 二、非選擇題 12.(亮、暗條紋的判斷)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若雙縫處的兩束光的頻率均為61014Hz，兩光源S1、S2的振動(dòng)情況恰好相反，光屏上的P點(diǎn)到S1與到S2的路程差為310－6m，如圖6所示，則： 圖6 (1)P點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋？ (2)設(shè)O為到S1、S2路程相等的點(diǎn)，則P、O間還有幾條亮條紋，幾條暗條紋？(不包括O、P兩處的條紋) 答案　(1)暗條紋　(2)5條暗條紋，6條亮條紋 解析　(1)由λ＝得λ＝510－7m n＝＝＝6 由于兩光源的振動(dòng)情況恰好相反，所以P點(diǎn)為暗條紋. (2)O點(diǎn)到S1、S2的路程差為0，也是暗條紋，OP間還有5條暗條紋，6條亮條紋. 13.(薄膜干涉)為了減少光在透鏡表面由于反射帶來的損失，可在透鏡表面涂上一層增透膜，一般用折射率為1.38的氟化鎂.為了使波長(zhǎng)為5.5210－7m的綠光在垂直表面入射時(shí)的反射光干涉相消，求所涂的這種增透膜的最小厚度. 答案　110－7m 解析　設(shè)綠光在真空中的波長(zhǎng)為λ0，在增透膜中的波長(zhǎng)為λ，由折射率與光速的關(guān)系和光速與波長(zhǎng)及頻率的關(guān)系得n＝＝，即λ＝.若使反射光干涉相消，那么增透膜最小厚度d＝λ＝＝ m＝110－7 m.