2019-2020年高中物理第5章光的干涉衍射偏振第1節(jié)光的干涉教學(xué)案魯科版選修3.doc

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2019-2020年高中物理第5章光的干涉衍射偏振第1節(jié)光的干涉教學(xué)案魯科版選修3 　　　　　　　　　　　　　 1．楊氏雙縫干涉實驗證明光是一種波。 2．要使兩列光波相遇時產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，兩光源必須具有相同的頻率和振動方向。 3．在雙縫干涉實驗中，相鄰兩條亮紋或暗紋間的距離Δy＝λ，可利用λ＝Δy測定光的波長。 4．由薄膜兩個面反射的光波相遇而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象叫薄膜干涉。 光的干涉及其產(chǎn)生條件 [自讀教材抓基礎(chǔ)] 1．實驗現(xiàn)象 在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋。相鄰兩條亮紋或暗紋間的距離Δy＝λ，式中的d表示兩縫間距，l表示兩縫到光屏的距離，λ為光波的波長。 2．實驗結(jié)論 證明光是一種波。 3．光的相干條件 相同的頻率和振動方向。 [跟隨名師解疑難] 1．楊氏雙縫干涉實驗原理透析 (1)雙縫干涉的裝置示意圖：實驗裝置如圖511所示，有光源、單縫、雙縫和光屏。 圖511 (2)單縫的作用：獲得一個線光源，使光源有唯一的頻率和振動情況，如果用激光直接照射雙縫，可省去單縫，楊氏那時沒有激光，因此他用強光照亮一條狹縫，通過這條狹縫的光再通過雙縫發(fā)生干涉。 (3)雙縫的作用：平行光照射到單縫S上，又照到雙縫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。 2．光屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件 頻率相同的兩列波在同一點引起的振動發(fā)生疊加，如亮條紋處某點同時參與的兩個振動步調(diào)總是一致，即振動方向總是相同，總是同時過最高點、最低點、平衡位置；暗條紋處振動步調(diào)總相反，具體產(chǎn)生亮、暗條紋的條件為： (1)亮條紋的條件：光屏上某點P到兩縫S1和S2的路程差正好是波長的整數(shù)倍或半波長的偶數(shù)倍。 即|1－2|＝kλ＝2k(k＝0,1,2,3，…) (2)暗條紋的條件：光屏上某點P到兩縫S1和S2的路程差正好是半波長的奇數(shù)倍。 即|1－2|＝(2k＋1)(k＝0,1,2,3，…) 3．雙縫干涉圖樣的特點 (1)單色光的干涉圖樣： 若用單色光作光源，則干涉條紋是明暗相間的條紋，且條紋間距相等。如圖512所示中央為亮條紋，兩相鄰亮紋(或暗紋)間距離與光的波長有關(guān)，波長越大，條紋間距越大。 圖512 (2)白光的干涉圖樣：若用白光作光源，則干涉條紋是彩色條紋，且中央條紋是白色的，這是因為： 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亮條紋，從而復(fù)合成白色條紋。 ②兩相鄰亮(或暗)條紋間距與各色光的波長成正比，即紅光的亮條紋間距寬度最大，紫光的亮條紋間距寬度最小，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涉條紋。 [特別提醒] (1)雙縫干涉實驗的雙縫必須很窄，且雙縫間的距離必須很小。 (2)雙縫干涉中，雙縫的作用主要就是用雙縫獲得相干光源。 [學(xué)后自檢]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小試射手) 如圖513所示的雙縫干涉實驗，用綠光照射單縫S時，在光屏P上觀察到干涉條紋。要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以(　　) 圖513 A．增大S1與S2的間距 B．減小雙縫屏到光屏的距離 C．將綠光換為紅光 D．將綠光換為紫光 解析：選C　由雙縫干涉條紋間距公式Δy＝λ可知，要增大條紋間距，可以增大雙縫到屏的距離，減小雙縫間距，選用波長更長的單色光，因此C項正確。 科學(xué)探究——測定光的波長 [自讀教材抓基礎(chǔ)] 1．實驗?zāi)康? (1)觀察白光及單色光的干涉圖樣； (2)掌握用公式Δy＝λ測定單色光的波長的方法。 2．實驗原理 雙縫間的距離d已知，雙縫到屏的距離l可以測定，相鄰兩條亮紋或暗紋間的距離Δy根據(jù)手輪上的讀數(shù)測出，根據(jù)公式λ＝Δy可計算波長λ。 3．實驗步驟 (1)在光具座上只裝上光源和遮光筒(不帶單、雙縫)，調(diào)節(jié)光源高度，使它發(fā)出的一束光能沿著遮光筒的軸線把屏照亮。 (2)放好單縫和雙縫，其間距為5～10 cm，且使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上。 (3)光源與單縫間放上濾光片，仔細(xì)調(diào)節(jié)目鏡，觀察單色光的干涉條紋。撤去濾光片，觀察白光的干涉條紋。 (4)加上濾光片，通過目鏡觀察單色光的干涉條紋，同時調(diào)節(jié)手輪，使分劃板的中心刻線對齊第1條亮條紋的中心，記下手輪的讀數(shù)。然后繼續(xù)轉(zhuǎn)動手輪使分劃板移動，直到分劃板的中心刻線對齊第n條亮紋的中心，記下此時手輪的讀數(shù)。 (5)將兩次手輪的讀數(shù)相減，求出n條亮紋間的距離a，則相鄰亮紋間距Δy＝，利用公式λ＝Δy，求出此單色光的波長λ。(d、l在儀器中均可讀出) (6)換用不同的濾光片，觀察干涉條紋間距離的變化，并求出相應(yīng)的波長。 [跟隨名師解疑難] 1．注意事項 (1)調(diào)節(jié)雙縫干涉儀時，要注意調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠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，雙縫到單縫的距離應(yīng)相等。 (3)為了減小測量誤差，測條紋間距Δy時，先測出n條亮(暗)紋間的距離a，再求出相鄰的兩條亮(暗)紋間的距離Δy＝。 (4)某種顏色的濾光片只能讓這種顏色的光通過，其他顏色的光不能通過。因此，加裝濾光片的目的是獲得單色光。 2．誤差分析 本實驗為測量性實驗，因此應(yīng)盡一切辦法減小有關(guān)測量的誤差，即l和Δy的測量誤差。 (1)l的測量誤差：因本實驗中，雙縫到屏的距離非常長，l的測量誤差不太大，但也應(yīng)選用mm刻度尺測量，并用多次測量求平均值的辦法減小誤差。 (2)測條紋間距Δy帶來的誤差：①干涉條紋沒有調(diào)到最清晰的程度。 ②分劃板刻線與干涉條紋不平行，中心刻線沒有恰好位于條紋中心。 ③測量多條亮條紋間距時讀數(shù)不準(zhǔn)確。 [學(xué)后自檢]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小試身手) 在雙縫干涉實驗中，以下說法正確的是(　　) A．狹縫的作用是使入射光線到達(dá)雙縫時，雙縫就成了兩個振動情況完全相同的光源 B．若入射光是白光，光屏上產(chǎn)生的條紋是黑白相間的干涉條紋 C．光屏上某點到雙縫的距離差為入射光波長的1.5倍，該點處一定是亮條紋 D．雙縫干涉圖樣中，亮條紋之間距離相等，暗條紋之間距離不相等 解析：選A　雙縫干涉實驗中，狹縫的作用就是產(chǎn)生一個線光源，使得光到達(dá)雙縫時，使雙縫振動情況完全相同，形成一對相干光源，選項A正確；由實驗現(xiàn)象知，入射光是白光時，屏上產(chǎn)生的是彩色條紋，選項B錯誤；屏上某點到雙縫的距離差為入射光波長的1.5倍，即半波長的奇數(shù)倍，應(yīng)為暗條紋，選項C錯誤；由Δy＝λ知，干涉條紋不管是明條紋之間，還是暗條紋之間都是等間距的，選項D錯誤。 薄膜干涉及其應(yīng)用 [自讀教材抓基礎(chǔ)] 1．定義 由薄膜兩個面反射的光波相遇而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象稱為薄膜干涉。 2．應(yīng)用 (1)檢查平面的平整程度。 (2)光學(xué)鏡頭上的增透膜。 [跟隨名師解疑難] 1．薄膜干涉的成因 如圖514所示，豎直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用，下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，從膜的前、后表面反射的兩列光波疊加。在某些位置，這兩列波疊加后相互加強，則出現(xiàn)亮條紋；在另一些地方，疊加后相互削弱，則出現(xiàn)暗條紋。故在單色光照射下，就出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋；若在白光照射下，則出現(xiàn)彩色干涉條紋。 圖514 說明：(1)眼睛應(yīng)與光源在同一側(cè)才能看到干涉條紋，因為條紋是由從薄膜前、后兩表面反射的光發(fā)生干涉形成的，不是由通過薄膜的光形成的； (2)每一條紋呈水平狀態(tài)排列； (3)由于各種色光干涉后相鄰兩亮紋中心的距離不同，所以若用白光做這個實驗，會觀察到彩色干涉條紋； (4)兩列光的路程差是薄膜厚度的兩倍。 2．薄膜干涉的應(yīng)用 (1)增透膜：照相機、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭表面常鍍一層透光的薄膜，薄膜的上表面與玻璃表面反射的光發(fā)生干涉，由于只有一定波長(一定顏色)的光干涉時才會相互加強，所以鍍膜鏡頭看起來是有顏色的。鍍膜厚度不同，鏡頭的顏色也不一樣。一般增透膜的厚度是光在薄膜介質(zhì)中傳播的波長的，即d＝，若厚度為綠光在薄膜中波長的，則鏡頭看起來呈淡紫色。 (2)用干涉法檢查平面：如圖515甲所示，被檢查平面 B與標(biāo)準(zhǔn)樣板A之間形成了一個楔形的空氣薄膜，用單 色光照射時，入射光從空氣薄膜的上、下表面反射出兩列光波，形成干涉條紋。被檢查平面若是平的，空氣薄膜厚度相同的各點就位于一條直線上，干涉條紋平行；若被檢查表面某些地方不平，那里的空氣薄膜產(chǎn)生的干涉條紋將發(fā)生彎曲，如圖乙所示。 圖515 [特別提醒]　增透膜的“增透”應(yīng)理解為：兩束反射光相互抵消，反射光的能量減少，由于總能量守恒，透射光的能量必然得到增強。增透膜是通過“消反”來確?！霸鐾浮钡?。 [學(xué)后自檢]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小試身手) 如圖516所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實驗裝置，P是附有肥皂膜的鐵絲圈，S是一點燃的酒精燈。往火焰上灑些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖樣應(yīng)是(　　) 圖516 圖517 解析：選D　薄膜豎直放置，上端薄，下端厚，同一水平位置的薄膜的厚度相同，出現(xiàn)的干涉條紋應(yīng)是水平的，故選項D正確。 雙縫干涉的規(guī)律 [典題例析] 1．在雙縫干涉實驗中，光屏上某點P到雙縫S1和S2的路程差為7.510－7 m，如果用頻率為6.01014 Hz的黃光照射雙縫，試問： (1)該黃光的波長是多少？ (2)試通過計算分析P點是出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋？ [思路點撥] (1)由c＝λf變換得λ＝，可求得波長； (2)比較路程差Δs與波長λ的數(shù)量關(guān)系，確定P點出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋。 解析：λ＝＝ m＝510－7 m Δs＝7.510－7 m＝λ，所以是暗條紋。 答案：(1)510－7 m　(2)暗條紋 [探規(guī)尋律] 判斷干涉條紋亮、暗的方法 (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?。郝烦滩畹扔诓ㄩL整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，等于半波長奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋。 (3)上述結(jié)論成立的條件：兩個光源情況完全相同。 [跟蹤演練] 如圖518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(　　) 圖518 A．不再產(chǎn)生干涉條紋 B．仍可產(chǎn)生干涉條紋，且中央亮紋P的位置不變 C．仍可產(chǎn)生干涉條紋，中央亮紋P的位置略向上移 D．仍可產(chǎn)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(fā)出的光到達(dá)屏上P點下方某點的光程差為零，故中央亮紋下移。 對測定光的波長的考查 [典題例析] 2．現(xiàn)有毛玻璃屏A、雙縫B、白光光源C、單縫D和透紅光的濾光片E等光學(xué)元件，要把它們放在圖519所示的光具座上組裝成雙縫干涉裝置，用以測量紅光的波長。 圖519 (1)將白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光學(xué)元件，由左至右，表示各光學(xué)元件的字母排列順序應(yīng)為C、________、A。 (2)本實驗的步驟有： ①取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束能直接沿遮光筒軸線把屏照亮； ②按合理順序在光具座上放置各光學(xué)元件，并使各元件的中心位于遮光筒的軸線上； ③用米尺測量雙縫到屏的距離； ④用測量頭(其讀數(shù)方法同螺旋測微器)測量數(shù)條亮紋間的距離。 在操作步驟②時還應(yīng)注意____________和__________。 (3)將測量頭的分劃板中心刻線與某條亮紋中心對齊，將該亮紋定為第1條亮紋，此時手輪上的示數(shù)如圖5110甲所示。然后同方向轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線與第6條亮紋中心對齊，記下此時圖乙中手輪上的示數(shù)________ mm，求得相鄰亮紋的間距Δy為________ mm。 圖5110 (4)已知雙縫間距d為2.010－4 m，測得雙縫到屏的距離l為0.700 m，由計算式λ＝________，求得所測紅光波長為________ m。 [思路點撥] (1)單縫和雙縫間距離為5～10 cm，保持縫的相互平行。 (2)測量條紋寬度，采取“積累法”減小測量誤差。 解析：(1)該實驗儀器放置的順序：C、E、D、B、A。 (2)在安裝時，應(yīng)注意單縫和雙縫間距離為5～10 cm，保持縫的相互平行。 (3)圖甲的讀數(shù)是2.320 mm，圖乙的讀數(shù)是13.870 mm，則 Δy＝ mm＝2.310 mm。 (4)由公式Δy＝λ得λ＝Δy，代入數(shù)據(jù)解得λ＝6.610－7 m。 答案：(1)E、D、B　(2)單縫和雙縫間距離為5～10 cm　單縫和雙縫保持縫的相互平行　(3)13.870　2.310　(4)Δy　6.610－7 [探規(guī)尋律] 測量條紋間距Δy的方法 若直接測相鄰兩條亮紋的間距Δy，相對誤差較大，可如圖5111那樣，轉(zhuǎn)動手輪，使分劃板中心刻線與左側(cè)標(biāo)1的那條清晰亮條紋的中心對齊，記下手輪上的讀數(shù)y1；然后使分劃板右移，讓分劃板中心刻線與標(biāo)7的那條亮條紋的中心對齊，記下手輪上的讀數(shù)y7，則Δy＝。 圖5111 [跟蹤演練] (福建高考)在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中(實驗裝置如圖5112)： 圖5112 (1)下列說法哪一個是錯誤的____________。(填選項前的字母) A．調(diào)節(jié)光源高度使光束沿遮光筒軸線照在屏中心時，應(yīng)放上單縫和雙縫 B．測量某條干涉亮紋位置時，應(yīng)使測微目鏡分劃板中心刻線與該亮紋的中心對齊 C．為了減少測量誤差，可用測微目鏡測出n條亮紋間的距離a，求出相鄰兩條亮紋間距Δx＝ (2)測量某亮紋位置時，手輪上的示數(shù)如圖5113，其示數(shù)為________mm。 圖5113 解析：(1)在“用雙縫干涉測光的波長”實驗中，首先應(yīng)取下遮光筒左側(cè)的元件，調(diào)節(jié)光源高度，使光束直接沿遮光筒軸線把屏照亮，故選項A錯誤；根據(jù)實驗操作可知選項B、C正確。 (2)讀數(shù)為1.5 mm＋47.00.01 mm＝1.970 mm。 答案：(1)A　(2)1.970 薄膜干涉的考查 [典題例析] 3．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，為了使波長為5.5210－7 m的綠光在垂直表面入射時使反射光干涉相互抵消，求所涂的這種增透膜的厚度。 [思路點撥]　解答本題時應(yīng)注意以下兩點： (1)綠光在膜中的波長與在真空中的波長大小關(guān)系。 (2)薄膜厚度與綠光波長的大小關(guān)系。 解析：由于人眼對綠光最敏感，所以通常所用的光學(xué)儀器其鏡頭表面所涂的增透膜的厚度只使反射的綠光干涉相互抵消，但薄膜的厚度不宜過大，只須使其厚度為綠光在膜中波長的，使綠光在增透膜的前后兩個表面上的反射光互相抵消，而光從真空進(jìn)入某種介質(zhì)后，其波長會發(fā)生變化。 若綠光在真空中波長為λ0，在增透膜中的波長為λ，由折射率與光速的關(guān)系和光速與波長及頻率的關(guān)系得 n＝＝，即λ＝ 那么，增透膜的厚度 h＝λ＝＝ m＝110－7 m 答案：110－7 m [探規(guī)尋律] 增反膜、增透膜均是薄膜干涉現(xiàn)象的應(yīng)用。增反膜是增加反射光，膜前后表面兩次反射的光程差為光在該膜中波長的整數(shù)倍，反射光得到加強，膜的厚度至少為光在膜中波長的；而增透膜是為了增加透射光，減弱反射光，膜的厚度為光在膜中波長的。 [跟蹤演練] 劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖5114甲所示，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劈形空氣薄膜。當(dāng)光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖乙所示，干涉條紋有如下特點：(1)任意一條亮條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相鄰亮條紋或暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定?，F(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋(　　) 圖5114 A．變疏　　　　　　　　 　B．變密 C．不變 D．消失 解析：選A　光線在空氣膜的上、下表面發(fā)生反射，并發(fā)生干涉，從而形成干涉條紋。設(shè)空氣膜頂角為θ，d1、d2處為兩相鄰亮條紋，如圖所示，則此兩處的光程分別為δ1＝2d1，δ2＝2d2。 因為光程差δ2－δ1＝λ，所以d2－d1＝λ。 設(shè)此兩相鄰亮紋中心的距離為Δl，則由幾何關(guān)系得＝tan θ，即Δl＝。當(dāng)抽去一張紙片θ減小，Δl增大，故選A。 [課堂雙基落實] 1．光通過雙縫后在屏上產(chǎn)生彩色條紋，若用紅色和綠色玻璃各擋住一縫，則屏上將出現(xiàn) (　　) A．黃色的干涉條紋　　　 　B．紅綠相間的條紋 C．黑白相間條紋 D．無干涉條紋 解析：選D　紅光和綠光的頻率不同，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。 2. (江蘇高考)某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到圖5115甲所示的條紋，僅改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如圖乙所示。他改變的實驗條件可能是(　　) 圖5115 A．減小光源到單縫的距離 B．減小雙縫之間的距離 C．減小雙縫到光屏之間的距離 D．換用頻率更高的單色光源 解析：選B　根據(jù)條紋間距公式Δy＝λ可知，若增大條紋間距，可以采取的措施有：換用波長更長、頻率更低的單色光源，減小雙縫間的距離d，增大雙縫到屏的距離l，故選項B正確。 3.如圖5116所示是用光學(xué)的方法來檢查一物體表面平整程度的裝置，其中A為標(biāo)準(zhǔn)平板，B為被檢查其表面平整程度的物體，C為單色入射光，如果要說明能檢查平面平整程度的道理，則需要用到下列哪些光學(xué)概念(　　) 圖5116 A．反射和干涉 B．全反射和干涉 C．反射和衍射 D．全反射和衍射 解析：選A　此裝置是應(yīng)用了薄膜干涉，在標(biāo)準(zhǔn)平板和被檢查表面間有一楔形的空氣薄膜，用單色光照射時，入射光從空氣薄膜的上、下表面反射出兩列光波，形成干涉條紋。若干涉條紋平行則表面平整，由以上分析可知，如果要說明能檢查平面平整程度，需用到光的反射和光的干涉兩個概念，A正確，B、C、D錯誤。 4．某同學(xué)在做雙縫干涉實驗時，測得雙縫間距d＝3.010－3 m，雙縫到光屏間的距離為1 m，前后兩次測量手輪上的示數(shù)分別為0.610－3 m和6.610－3 m，兩次分劃板中心刻線間有5條暗條紋，求該單色光的波長。 解析：相鄰兩暗條紋間距 Δy＝＝ m＝1.510－3 m 由Δy＝λ得，該單色光的波長為 λ＝＝ m＝4.510－6 m 答案：4.510－6 m [課下綜合檢測] (時間：30分鐘　滿分：50分) 一、選擇題(共6小題，每小題5分，共30分，每小題只有一個選項正確。) 1．雙縫干涉實驗中觀察到紅光的干涉圖樣是(　　) A．一系列明暗相間的同心圓 B．一些雜亂無章的點 C．平行、等間距的明暗相間的條紋 D．條紋中間寬、兩邊窄 解析：選C　單色光的雙縫干涉條紋為平行、等距、明暗相間的條紋，C正確，A、B、D錯誤。 2．(上海高考)白光通過雙縫后產(chǎn)生的干涉條紋是彩色的，其原因是不同色光的(　　) A．傳播速度不同　　　　 　B．強度不同 C．振動方向不同 D．頻率不同 解析：選D　白光是由各種不同顏色的單色光組成的復(fù)色光，而光的顏色由頻率決定，不同色光，頻率不同，故D正確。 3．用如圖1所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象。圖(a)是點燃的酒精燈(在燈芯上灑些鹽)，圖(b)是豎立的附著一層肥皂液膜的金屬絲圈。將金屬絲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1 A．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 B．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90 C．當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60時干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30 D．干涉條紋保持原來狀態(tài)不變 解析：選D　金屬絲圈的轉(zhuǎn)動，改變不了肥皂液膜的上薄下厚的形狀，由干涉原理可知干涉條紋與金屬絲圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動無關(guān)系，仍然是水平的干涉條紋，D對。 4．如圖2甲所示為雙縫干涉實驗的裝置示意圖，圖乙為用綠光進(jìn)行實驗時，在屏上觀察到的條紋情況，a為中央亮條紋；丙圖為換用另一顏色的單色光做實驗時觀察到的條紋情況，a′為中央亮條紋，則下列說法正確的是(　　) 圖2 A．丙圖可能是用紅光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較長 B．丙圖可能是用紫光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較長 C．丙圖可能是用紫光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較短 D．丙圖可能是用紅光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較短 解析：選A　由兩單色光的干涉條紋可知Δya＜Δya′，又因Δy＝λ，所以λa＜λa′，A正確。 5．在雙縫干涉實驗中，當(dāng)用波長為λ1的單色光照射時，觀察到屏上P點處恰為從O數(shù)起的第三條亮條紋，如圖3所示。當(dāng)換用波長為λ2(λ2＞λ1)的單色光做實驗時，從O點向上數(shù)起第三條亮紋的位置(　　) 圖3 A．在P點上方 B．仍在P點 C．在P點下方 D．無法確定 解析：選A　由Δy＝λ可知，相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)間的距離與波長λ有關(guān)，λ增大時，條紋間距Δy增大，故A正確。 6．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(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，則所鍍薄膜的厚度最小應(yīng)為(　　) A．λ/8 B．λ/4 C．λ/2 D．λ 解析：選B　要消除紅外線的反射，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波長λ/2的奇數(shù)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。 二、非選擇題(共2小題，共20分) 7．(10分)用雙縫干涉測光的波長，實驗中采用雙縫干涉儀，它包括以下元件： A．白熾燈 B．單縫 C．光屏 D．雙縫 E．濾光片(其中雙縫和光屏連在遮光筒上) (1)把以上元件安裝在光具座上時，正確的排列順序是：A________(A已寫好)。 (2)正確調(diào)節(jié)后，在屏上觀察到紅光干涉條紋，用測量頭測出10條紅亮紋間的距離為a；改用綠色濾光片，其他條件不變，用測量頭測出10條綠亮紋間的距離為b，則一定有________大于________。 解析：雙縫干涉儀各組成部分在光具座上的正確排序為光源、濾光片、單縫、雙縫、光屏。 由Δy＝λ知，波長越長，條紋越寬，間距越大，可得出a一定大于b。 答案：(1)E、B、D、C　(2)a　b 8．(10分)在雙縫干涉實驗中，雙縫到光屏上P點的距離之差為0.6 μm，若分別用頻率為f1＝5.01014 Hz和f2＝7.51014 Hz的單色光垂直照射雙縫，試分析判斷P點應(yīng)出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋？分別為第幾條亮條紋或暗條紋？ 解析：如圖所示，雙縫S1、S2到光屏上任一點P的路程之差Δr＝S2S2′，當(dāng)Δr等于單色光波長的整數(shù)倍時，S2和S1同時到達(dá)波峰或波谷，由S1和S2發(fā)出的光在P點互相加強，P點出現(xiàn)亮條紋；當(dāng)Δr等于單色光半波長的奇數(shù)倍時，S2達(dá)到波峰時，S1達(dá)到波谷，這樣由S1和S2發(fā)出的光在P點互相抵消，出現(xiàn)暗條紋。頻率為f1的單色光的波長λ1＝＝ m＝0.610－6 m＝0.6 μm，頻率為f2的單色光的波長λ2＝＝ m＝0.410－6 m＝0.4 μm?？梢姦1＝λ1，Δr2＝λ2?？梢姡妙l率為f1的單色光照射時，P處應(yīng)出現(xiàn)亮條紋，且為第一條亮條紋；用頻率為f2的單色光照射時，P處應(yīng)出現(xiàn)暗條紋，且為第二條暗條紋。 答案：見解析