第1节光的干涉

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,光的干涉,光是在空间传播的某种波,光是一种物质微粒，,在均匀的介质中以一定的速度传播,惠更斯,1629,1669,牛顿,光的本质是什么？,你赞同谁的观点？,1.,牛顿的微粒说：,光是高速粒子流，解释光的直进，光的反射。,2.,惠更斯的波动说：,光是某种振动，以波的形式向周围传播，解释光的干涉和衍射，光的直进，光的反射。,3.,麦克斯韦的电磁说：,光是一种电磁波，发展了光的波动理论。,4.,爱因斯坦的光子说：,成功解释光电效应，认为光具有粒子性。,5.,德布罗意的波粒二象性学说：,光既有粒子性，又有波动性。,光本性学说的发展史上的五个学说,波的干涉,相关知识复习,两列频率相同的波,(,相干波,),相遇时,在某些区域振动加强,(,波峰与波峰、波谷与波谷叠加,),而在某些区域振动减弱,(,波峰与波谷叠加,);,且振动加强的区域与振动减弱的区域相互间隔,.,这种现象叫,波的干涉,水波的干涉,1801,年英国物理学家托马斯,扬在实验室里成功地观察到了光的干涉现象,.,思考,：,干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象你看见过光的干涉现象吗？如果真的存在光的干涉现象，那么，光的干涉现象的干涉图样又是怎么样？,实验一,实验二,杨氏,双缝,干涉实验,1,、,装置特点,：,2,、,用单色光,单缝,双缝,S1,S,S2,屏,屏上看到明暗相间的条纹,屏上形成的明暗相间条纹叫做,干涉图样,2,）,双缝很近,0.1mm,1,）双缝,S1,、,S2,到单缝,S,的距离相等,双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光源，叫,相干光源,(,频率相同,),双缝的作用,：,单缝的作用：,获得光源,3.,干涉图样的特点,:,屏上到,S,1,S,2,距离相等的点出现的是明条纹,叫做,中央亮纹,明,(,暗,),条纹的宽度相同,S1,S2,双缝,屏幕,P,1,第一亮纹,P,中央亮纹,P,2,第二亮纹,P,3,/,第三亮纹,P,3,第三亮纹,P,2,/,第二亮纹,P,1,/,第一亮纹,明条纹形成的原因,S,1,S,2,P,P,中央亮纹,由于,S,1,S,2,到中央亮纹的距离是,相等,的,又,由于从,S,1,S,2,发出的光是振动情况完全,相同,，那么,当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在,P,点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇,，振幅,A,A,1,+A,2,为最大，,P,点总是振动加强的地方，故出现,亮纹,双缝,S1,S2,屏幕,1.“,中央明纹”的形成原因,:,光程差,=,0,光程差,=S,1,P,S,2,P,P,1,第一亮纹,双缝,S1,S2,屏幕,S1,S2,P,1,取,P,点上方的点,P,1,，若从,S,1,S,2,发出的光到,P,1,点的光程差，正好等于一个波长,=S,1,S,2,=,，则当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在,P1,点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅,A,A1+A2,为最大，,P1,点总是振动加强的地方，故出现,亮纹,。,第一条亮纹的形成原因分析,光程差,=,取,P,点上方的点,P,2,，从,S,1,S,2,发出的光到,P,2,点的光程差，正好等于一个波长,=S,1,S,2,=,2,，当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在,P2,点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅,A,A1+A2,为最大，,P2,点总是振动加强的地方，故出现,亮纹,。,光程差,=,2,S1,S2,P,1,2,双缝,S1,S2,屏幕,P,1,第一亮纹,=,P,中央亮纹,=0,P,2,第二亮纹,=2,P,3,/,第三亮纹,=3,P,3,第三亮纹,=3,P,2,/,第二亮纹,=2,P,1,/,第一亮纹,=,当光程差,=,n,时出现亮纹,以此类推,Q,1,第一暗纹,Q,1,当其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，,Q,1,点总是波峰与波谷相遇，振幅最小，,Q,1,点总是振动减弱的地方，故出现暗纹。,/2,S1,S2,/2,双缝,S1,S2,屏幕,P,中央亮纹,暗条纹形成的原因,取,P,点上方的点,Q1,，与两个狭缝,S1,、,S2,路程差,=S1,S2,/2,光程差,=,/2,Q,2,第二暗纹,双缝,S1,S2,屏幕,3/2,Q,1,第一暗纹,P,中央亮纹,取,P,点上方的点,Q,2,，与两个狭缝,S1,、,S2,路程差,=S1,S2,3/2,当其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，,Q,2,点总是波峰与波谷相遇，振幅最小，,Q,2,点总是振动减弱的地方，故出现暗纹。,=,3/2,双缝,S1,S2,屏幕,Q,2,第二暗纹,Q,1,第一暗纹,Q,3,第三暗纹,Q,3,/,第三暗纹,Q,2,/,第二暗纹,Q,1,/,第一暗纹,=5/2,=/2,=3/2,=5/2,=3/2,=/2,当光程差,=,半波长的奇数时出现暗纹,以此类推,（,1,）,空间的某点距离光源,S1,和,S2,的路程差为,0,、,1,、,2,、,3,、等波长的整数倍（,半波长的偶数倍,）时，该点为振动加强,点。,（,2,）空间的某点距离光源,S1,和,S2,的路程差为,/2,、,3/2,、,5/2,、等,半波长的奇数倍,时，该点为振动减弱点,。,总结规律,光程差,=k,（,k=0,，,1,，,2,，等）,光程差,=,（,2k+1)/2 (k=0,1,2,3,等）,亮纹,暗纹,产生明暗条纹的条件,亮纹：光程差,=k,（,k=0,1,，,2,，,等）,暗纹：光程差,=,（,2k+1)/2 (k=0,1,2,3,等）,双缝,S1,S2,屏幕,干涉条纹的间距,(,条纹宽度,),与哪些因素有关,?,1,、什么是干涉条纹的间距,(,条纹宽度,)?,x,x,条纹间距的含义：相邻亮纹和亮纹之间的距离或暗纹和暗纹之间的距离叫做条纹间距。,我们所说的亮纹是指最亮的地方，暗纹是最暗的地方，从最亮到最暗有一个过渡，条纹间距实际上是最亮和最亮或最暗和最暗之间的距离。,屏,A,屏,B,L,1,L,2,d,两狭缝之间距离,d,不变,亮,亮,亮,为什么双缝的间距,d,越小，条纹的间距越大？,d,2,d,1,亮,为什么光的波长,越大，条纹的间距越大？,亮,亮,亮,亮,波长,狭缝之间的距离,d,为挡板与屏间的距离,l,S,1,S,2,P,1,P,l,小结：,例,2,在下列关于双缝干涉实验的说法中，正确的是,:(),A,、将双缝间距变小，则干涉条纹宽度增大；,B,、在相同条件下，紫光的干涉纹较红光干涉纹宽；,C,、用遮光片遮住双缝中的一条狭缝，则光屏上仅出,现一条亮线；,D,、将红色与兰色滤光片插入两条狭缝中，然后用白光照射双缝，则屏上不会出现干涉条纹。,A D,光色,波长,(m),频率,f(10,14,Hz),光的颜色,波长,(m),频率,f(10,14,Hz),红,0.77,0.62,3.9,4.8,绿,0.58,0.49,5.2,6.1,橙,0.62,0.6,4.8,5.0,蓝靛,0.49,0.45,6.1,6.7,黄,0.6,0.58,5.0,5.2,紫,0.45,0.40,6.7,7.5,各色光在真空中的波长和频率的范围见下表：,一束红光从空气进入玻璃，,f,、,V,、,如何变化？,白光的干涉图样是什么样的？,明暗相间的彩色条纹；,中央为白色亮条纹；,干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；,在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。,为什么会这样,?,第二课时,薄 膜,干 涉,肥皂泡呈彩色,生活中常见的干涉现象,实验一,实验二,实验三,昆虫的翅膀呈彩色,某些金属的表面呈彩色,蝉翅在阳光下,薄膜干涉,4,、,像上出现明暗相间的黄色条纹,5,、,随着时间的推移，条纹间距越来大。,1,、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。,3,、在火焰的同侧观察火焰的反射像。,2,、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。,2,、单色光的,薄膜,干涉图样是？,3,、白光的,薄膜,干涉图样是？,思考：,1,、为什么会有明暗相间的条纹,？,由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。,光从薄膜的前后两个表面反射出来两个光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。,现象解释,前表面,后表面,光程差为,波长的整数倍,，形成黄色的亮条纹。,光程差为,半波长的奇数倍,，形成暗条纹。,现象解释,白光照射时是彩色条纹,在重力的作用下，薄膜随着时间越来越薄,条纹间距变稀疏。,光的干涉在技术上的应用,1.,检查物体表面的平整程度,2.,增透膜,楔性空气薄层,标准样板,被检测平面,光在空气层的上下表面发生反射,这两束反射光发生干涉,.,如果被检测表面的平整的,将看到与底线平行的干涉条纹,.,原因是厚度相等的地方，光程差一样、干涉情况一样，即某一处反射回来的两列波叠加，若光振动加强，产生亮点，那些与这处厚度相等的地方都是亮点，这些亮点组成彼此平行的亮纹,反之是暗纹,2.,增透膜,增透膜,薄膜厚度,增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的,1/4,时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长，它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜。,另一种实现光的干涉装置,牛顿环,（录像）,课堂小结,:,1.,扬氏双缝干涉实验,干涉图样的特点,光的干涉条件,:,相干光,产生明暗条纹的条件,单色光照射时,:,白光照射时,:,亮纹：光程差,=k,暗纹：光程差,=,（,2k+1)/2,亮（暗）纹间距的公式,x=,2.,薄膜干涉,光在薄膜的前后表面发生反射,这两束反射光发生干涉,.,3.,光的干涉在技术上的应用,检查物体表面的平整程度,增透膜,例,1,下列现象中，属于光的干涉的是（）,A,雨过天晴，天空中形成的彩虹,B,阳光下，肥皂泡呈现彩色,C,一截插入水中的筷子，看上去变弯了,D,下雨后，在停过汽车的沥青路面上，油膜常,出现彩色,【,课堂练习,】,B D,答案,:,不能,例,2,、两只相同的灯泡发出的光束相遇,_,发生干涉现象？（填“能”或“不能”）,例,3,在杨氏双缝干涉实验中，如果所用单色光波长为,0.40m,，屏上,P,点与双缝的距离差,1.80m,，则,P,点处是,_,条纹；若还用同一装置，而换成波长为,0.60m,单色光，则,P,点处是,_,条纹。（填,明,、,暗,）,亮,暗,例,4,在利用双缝装置观察单色光的干涉现象时，下列说法正确的是（）,A,对于同一实验装置，红光产生的干涉条纹间距比紫光产生的条纹间距小,B,在其它条件不变条件下，增加双缝间距离，干涉条纹变宽,C,在其它条件不变条件下，增加双缝到屏的距离，干涉条纹变宽,D,由于不同颜色光的波长不同，位于中央的条纹可能是明条纹，也可能是暗条纹,C,例,5,、关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说法中正确的是,(),A,干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果,B,若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀的,C,用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时间距小,D,薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的,A,、,C,例,6,、如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的干涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的？,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,C,例,7,、用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹，下列正确的说法是：（）,A,、干涉图样的中央亮纹是白色的；,B,、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹；,C,、