高中物理《光的干涉》课件

高中物理光的干涉课高中物理光的干涉课件件第一个问题第一个问题 光到底是什么？光到底是什么？17世纪形成了两种学说：世纪形成了两种学说：*微粒说微粒说-认为光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀认为光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀 介质中以一定的速度传播。介质中以一定的速度传播。代表人物：牛顿（英国）代表人物：牛顿（英国）能解释能解释-光的直进现象、光的反射；不能解释光的直进现象、光的反射；不能解释-同时发生反同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰。射和折射、几束光相遇而互不干扰。波动说波动说-认为光是在空间传播的某种波。认为光是在空间传播的某种波。代表人物：惠更斯（荷兰）代表人物：惠更斯（荷兰）能解释能解释-同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰；同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰；不能解释不能解释-光的直进现象。光的直进现象。由于早期的波动说不能用数学作严格的表达和分析、牛顿在由于早期的波动说不能用数学作严格的表达和分析、牛顿在物理界的威望，微粒说一直占上风。物理界的威望，微粒说一直占上风。*19世纪初，在实验中观察到光的干涉和衍射现象，世纪初，在实验中观察到光的干涉和衍射现象，不能用微粒说解释，因而证明了波动说的正确性。不能用微粒说解释，因而证明了波动说的正确性。是什么波？是什么波？19世纪世纪60年代性，麦克斯韦预言电磁波存在，年代性，麦克斯韦预言电磁波存在，光也是一种电磁波，赫兹实验证实这种学说。波光也是一种电磁波，赫兹实验证实这种学说。波动说得到了公认。动说得到了公认。*1919世纪末，发现了新现象世纪末，发现了新现象-光电效应，用波动光电效应，用波动 说无法解释。爱因斯坦于说无法解释。爱因斯坦于2020世纪初提出光子说，世纪初提出光子说，认为光具有粒子性，从而解释了光电效应。认为光具有粒子性，从而解释了光电效应。这儿的粒子不这儿的粒子不同于牛顿所说同于牛顿所说的微粒。的微粒。光到底是什么？光到底是什么？*现在人们认识到：光既具有波动性，又具有粒子性。现在人们认识到：光既具有波动性，又具有粒子性。本章介绍光的波动性，下章要介绍光的量子性。本章介绍光的波动性，下章要介绍光的量子性。干涉、衍射干涉、衍射是波特有的是波特有的现象！现象！第一节第一节 光的干涉光的干涉 一、双缝干涉实验装置一、双缝干涉实验装置第一节第一节 光的干涉光的干涉1、装置特点、装置特点：双缝双缝S1、S2的距离很近，的距离很近，缝很窄缝很窄 2、用单色激光用单色激光 双缝的作用双缝的作用：相当：相当于两个振动情况完全相于两个振动情况完全相同的光源，双孔的作用同的光源，双孔的作用是获得相干光源是获得相干光源 实验介绍：实验介绍：一、双缝干涉实验一、双缝干涉实验双缝双缝屏屏S1S2激光激光相干光不是相干光源2.产生干涉的条件：产生干涉的条件：由由振动情况完全相同的光源振动情况完全相同的光源发出的光互相叠加，发出的光互相叠加，才能干涉现象。双缝干涉实验中，狭缝才能干涉现象。双缝干涉实验中，狭缝S1、S2相当于相当于两个振动情况总是相同的波源。两个振动情况总是相同的波源。两个独立光源发两个独立光源发出的光，不可能出的光，不可能是相干波源。是相干波源。必须是同一点光必须是同一点光源（或线光源）源（或线光源）发出的一束光分发出的一束光分成两束，才能得成两束，才能得到相干光。到相干光。第一节第一节 光的干涉光的干涉1、装置特点、装置特点：（1）双缝很近双缝很近 0.1mm （2）双缝）双缝S1、S2与单缝与单缝S 的距离相等的距离相等 2、滤色片作用：滤色片作用：获得获得单色光单色光 单单缝缝的的作作用用：是是获获得得线光源线光源 双双缝缝的的作作用用：相相当当于于两两个个振振动动情情况况完完全全相相同同的的光光源源，双双孔孔的的作作用用是是获获得得相干光源相干光源 实验介绍：实验介绍：一、杨氏双缝干涉实验一、杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉分波面法获得相干光源单缝单缝 双缝双缝红滤色片红滤色片S1SS2屏幕屏幕普通光源分波面法分波面法 在点光源发出的光的某一波面上，取两个子在点光源发出的光的某一波面上，取两个子波源，他们发出的光可产生干涉现象，此法称为波源，他们发出的光可产生干涉现象，此法称为分波面法。如杨氏双缝干涉实验。分波面法。如杨氏双缝干涉实验。pS*第三个问题：第三个问题：双缝干涉（红光）实验现象分析：双缝干涉（红光）实验现象分析：见书本见书本P彩页彩页结论：光是一种波结论：光是一种波!单色光双缝干涉图样条纹的特点单色光双缝干涉图样条纹的特点：（1）明暗相间明暗相间 （2）条纹等宽）条纹等宽等距等距 （3）条纹亮度相同条纹亮度相同 （4）两缝两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹中垂线与屏幕相交位置是亮条纹-中央亮纹中央亮纹问题：（问题：（1）为什么会出现这样的图象？）为什么会出现这样的图象？（2）怎样用波动理论进行解释？）怎样用波动理论进行解释？S1S2P=0 由于从由于从S1S2发出的光是振动发出的光是振动情况完全相同，又经过相同的路情况完全相同，又经过相同的路程到达程到达P点，其中一条光传来的点，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的也一定是是波峰，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷，波峰，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的也一定是波谷，确另一条传来的也一定是波谷，确信在信在P点激起的振动，振幅点激起的振动，振幅AA1+A2为最大，为最大，P点总是振动加强点总是振动加强的地方，故应出现亮纹，这一条的地方，故应出现亮纹，这一条亮纹叫中央亮纹。亮纹叫中央亮纹。（又叫零级亮纹）（又叫零级亮纹）P中央亮纹中央亮纹双缝双缝S1S2屏幕屏幕 P点在点在S、S2的垂直平分线上的垂直平分线上注意：直线只表示光源到注意：直线只表示光源到P的距离，没有箭头，的距离，没有箭头，因为在波动说因为在波动说 中没有光线的概念。在波动说中有中没有光线的概念。在波动说中有“波长波长”的概念。的概念。P1 第一亮纹第一亮纹双缝双缝S1S2屏幕屏幕S1S2P1 =双缝双缝S1S2屏幕屏幕P1 第一亮纹第一亮纹 =P 中央亮纹中央亮纹 =0P2 第二亮纹第二亮纹 =2P3/第三亮纹第三亮纹 =3P3 第三亮纹第三亮纹 =3P3/第二亮纹第二亮纹 =2P3/第一亮纹第一亮纹 =Q2 第二暗纹第二暗纹Q 1 第一暗纹第一暗纹Q3 第三暗纹第三暗纹Q3/第三暗纹第三暗纹Q2/第二暗纹第二暗纹Q1/第一暗纹第一暗纹=5/2=/2=3/2=5/2=3/2=/2总结规律总结规律2.出现加强、减弱点的条件：出现加强、减弱点的条件：路程差路程差 =（k=1,2,3,）路程差路程差 =k（k=1,2,）0,亮纹亮纹暗纹暗纹1 .路程差路程差3.干涉条纹间距：干涉条纹间距：x=dL三、干涉条纹的间距与哪些因素有关三、干涉条纹的间距与哪些因素有关?1、什么是干涉条纹的间距、什么是干涉条纹的间距?双缝双缝S1S2屏幕屏幕xx 条纹间距的含义：亮条纹间距的含义：亮纹或暗纹之间的距离总是纹或暗纹之间的距离总是相等的，亮纹和亮纹之间相等的，亮纹和亮纹之间的距离或暗纹和暗纹之间的距离或暗纹和暗纹之间的距离叫做条纹间距。的距离叫做条纹间距。我们所说的亮纹是指我们所说的亮纹是指最亮的地方，暗纹是最暗最亮的地方，暗纹是最暗的地方，从最亮到最暗有的地方，从最亮到最暗有一个过渡，条纹间距实际一个过渡，条纹间距实际上是上是最亮和最亮最亮和最亮或或最暗和最暗和最暗最暗之间的距离。之间的距离。实验：在两缝间距离实验：在两缝间距离d以及档以及档板和屏的距离板和屏的距离L一定的情况下，一定的情况下，用不同的单色光做双缝干涉用不同的单色光做双缝干涉实验。结果如右：实验。结果如右：四、波长和频率四、波长和频率 见书本彩页见书本彩页想一想：红、蓝、紫光的想一想：红、蓝、紫光的波长大小是什么关系？波长大小是什么关系？1.红光的波长最长，红光的波长最长，紫光的波长最短。紫光的波长最短。白光的干涉图样是什么样？白光的干涉图样是什么样？白光的干涉图样是彩色的白光的干涉图样是彩色的零级亮纹中央是白色的。零级亮纹中央是白色的。见书本彩页。见书本彩页。2、波长越长频率越小，波长越短频率越大。、波长越长频率越小，波长越短频率越大。波长和频率的乘积等于波速：波长和频率的乘积等于波速：v=f 不同的色光在真空中的传播速度相同。所以：不同的色光在真空中的传播速度相同。所以：波长越长频率越小，波长越短频率越大。波长越长频率越小，波长越短频率越大。光的光的颜色颜色波长波长(nm)频率频率 f(1014Hz)光的光的颜色颜色波长波长(nm)频率频率 f(1014Hz)红红7706203.94.8绿绿5804905.26.1橙橙6206004.85.0蓝靛蓝靛4904506.16.7黄黄6005805.05.2紫紫4504006.77.51nm=10-9m 1、在真空中波、在真空中波长为610-7 m的是黄光，波的是黄光，波长为410-7 m的是紫的是紫光，光，现有一束有一束频率率为51014HZ的的单色光，它在折射率色光，它在折射率n=1.5的无色的无色透明玻璃中的波透明玻璃中的波长是多少？它在玻璃中呈什么是多少？它在玻璃中呈什么颜色？色？解：解：该色光在真空中的波色光在真空中的波长 是黄光是黄光该色光在真空中色光在真空中为黄光，黄光，进入玻璃后入玻璃后频率不率不变，因而仍，因而仍为黄光。黄光。例例题10-10 m 可得在玻璃中的波可得在玻璃中的波长为=4000 10-10 m 由由lllloo=ffvcn解：解：2.在在杨氏干涉氏干涉实验中，若已知两狭中，若已知两狭缝间距距为1mm，双，双缝到屏的到屏的 距离距离为20cm，屏上得到的干涉，屏上得到的干涉图样如如图，请根据根据图中的中的测量量 数据。求出数据。求出该单色光的波色光的波长和和频率。率。由由l ldlx=D Dcmcmx=D D1.055.0 =510-7mf练习1、关于光的干涉，下列、关于光的干涉，下列说法中正确的是法中正确的是 A、两列不同、两列不同颜色的光不可能色的光不可能发生干涉生干涉 B、两列、两列强强度不同的光不可能度不同的光不可能发生干涉生干涉 C、两列、两列强强度不同的光可能度不同的光可能发生干涉生干涉 D、两列、两列颜色相同的光不可能色相同的光不可能发生干涉生干涉（）A C2、用白光做双、用白光做双缝干涉干涉实验时，观察到的干涉察到的干涉图样中中 央央为白色明白色明纹，两，两侧出出现彩色的条彩色的条纹。这是因是因为：（）A、各种色光的波、各种色光的波长不同不同 B、各种色光的、各种色光的传播速度不同播速度不同 C、各种色光的色散不同、各种色光的色散不同 D、各种色光的温度不同、各种色光的温度不同A3、在双、在双缝干涉干涉实验中，要增大相中，要增大相邻两条明两条明纹的的间距，需要：距，需要：A、增大入射光的、增大入射光的频率率 B、增大入射光的、增大入射光的强强度度 C、减小入射光的、减小入射光的频率率 D、减小入射光的、减小入射光的强强度度（）CC4、在双、在双缝干涉干涉实验中，当用波中，当用波长为1的的单色光照射色光照射时，观 察到屏上察到屏上P点点处恰恰为从光屏中心从光屏中心O点数起第三条亮点数起第三条亮纹，当，当 换用波用波长为 的的单色光做色光做实验时，从，从O点数起点数起 第三条亮第三条亮纹的位置的位置（A）在）在P点下方点下方 （B）仍在）仍在P点点（C）在）在P点上方点上方 （D）条件不足，无法确定）条件不足，无法确定（）A、B、C、D、5、如、如图，用，用频率率为f 的的单色光垂直照射双色光垂直照射双缝，在光屏上，在光屏上的的P点出点出现第第3条暗条暗纹，已知光速，已知光速为C，则P点到双点到双缝的距的距离之差离之差应为：应为：（）D