高中物理《光的干涉》课件

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,*,*,*,光的波动性,第一节：光的干涉,第一个问题,光到底是什么？,17,世纪形成了两种学说：,*,微粒说,-,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。,代表人物：牛顿（英国）,能解释,-,光的直进现象、光的反射；不能解释,-,同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰。,波动说,-,认为光是在空间传播的某种波。,代表人物：惠更斯（荷兰）,能解释,-,同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰；不能解释,-,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,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，不能用微粒说解释，因而证明了波动说的正确性。,是什么波？,19,世纪,60,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。波动说得到了公认。,*,19,世纪末，发现了新现象,-,光电效应，用波动,说无法解释。爱因斯坦于,20,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。,这儿的粒子不,同于牛顿所说,的微粒。,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。,本章介绍光的波动性，下章要介绍光的量子性。,干涉、衍射是波特有的现象！,第一节 光的干涉,一、双缝干涉实验装置,第一节 光的干涉,1,、装置特点,：,双缝,S,1,、,S,2,的距离很近，缝很窄,2,、用单色激光,双缝的作用,：相当于两个振动情况完全相同的光源，双孔的作用是获得相干光源,实验介绍：,一、双缝干涉实验,双缝,屏,S,1,S,2,激光,相干光,无干涉现象,不是相干光源,2.,产生干涉的条件：,由,振动情况完全相同的光源,发出的光互相叠加，才能干涉现象。双缝干涉实验中，狭缝,S,1,、,S,2,相当于两个振动情况总是相同的波源。,两个独立光源发,出的光，不可能,是相干波源。,必须是同一点光,源（或线光源）,发出的一束光分,成两束，才能得,到相干光。,第一节 光的干涉,1,、装置特点,：,（,1,）,双缝很近,0.1,mm,（,2,）,双缝,S,1,、,S,2,与单缝,S,的距离相等,2,、,滤色片作用：,获得单色光,单缝的作用,：是获得线光源,双缝的作用,：相当于两个振动情况完全相同的光源，双孔的作用是获得相干光源,实验介绍：,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,双缝,红滤色片,S,1,S,S,2,屏幕,普通光源,分波面法,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，此法称为分波面法。如杨氏双缝干涉实验。,p,S,*,第三个问题：,双缝干涉（红光）实验现象分析：,见书本,P,彩页,结论：光是一种波,!,单色光双缝干涉图样条纹的特点,：,（,1,）,明暗相间,（,2,）条纹等宽,等距,（,3,）,条纹亮度相同,（,4,）两缝,S,1,、,S,2,中垂线与屏幕相交位置是亮条纹,-,中央亮纹,问题：（,1,）为什么会出现这样的图象？,（,2,）怎样用波动理论进行解释？,S,1,S,2,P,=0,由于从,S,1,S,2,发出的光是振动情况完全相同，又经过相同的路程到达,P,点，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的也一定是波谷，确信在,P,点激起的振动，振幅,A,A,1,+A,2,为最大，,P,点总是振动加强的地方，故应出现亮纹，这一条亮纹叫中央亮纹。,（又叫零级亮纹）,P,中央亮纹,双缝,S,1,S,2,屏幕,P,点在,S,、,S,2,的垂直平分线上,注意：直线只表示光源到,P,的距离，没有箭头，因为在波动说 中没有光线的概念。在波动说中有“波长”的概念。,P,1,第一亮纹,双缝,S,1,S,2,屏幕,S,1,S,2,P,1,=,双缝,S,1,S,2,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,3,/,第二亮纹,=2,P,3,/,第一亮纹,=,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,总结规律,2.,出现加强、减弱点的条件：,路程差,=,（k=1,2,3,）,路程差,=,k,（k=1,2,）,0,亮纹,暗纹,1 .,路程差,3.,干涉条纹间距：,x=,d,L,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,?,双缝,S,1,S,2,屏幕,x,x,条纹间距的含义：亮纹或暗纹之间的距离总是相等的，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。,实验：在两缝间距离,d,以及档板和屏的距离,L,一定的情况下，用不同的单色光做双缝干涉实验。结果如右：,四、波长和频率,见书本彩页,想一想：红、蓝、紫光的波长大小是什么关系？,1.,红光的波长最长，紫光的波长最短。,白光的干涉图样是什么样？,白光的干涉图样是彩色的,零级亮纹中央是白色的。,见书本彩页。,2,、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：,v=f,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。,光的颜色,波长,(nm),频率,f(10,14,Hz),光的颜色,波长,(nm),频率,f(10,14,Hz),红,770,620,3.9,4.8,绿,580,490,5.2,6.1,橙,620,600,4.8,5.0,蓝靛,490,450,6.1,6.7,黄,600,580,5.0,5.2,紫,450,400,6.7,7.5,1nm=10,-9,m,1,、在真空中波长为,6,10,-7,m,的是黄光，波长为,4,10,-7,m,的是紫光，现有一束频率为,5,10,14,H,Z,的单色光，它在折射率,n=1.5,的无色透明玻璃中的波长是多少？它在玻璃中呈什么颜色？,解：该色光在真空中的波长,是黄光,该色光在真空中为黄光，进入玻璃后频率不变，因而仍为黄光。,例题,10,-10,m,可得在玻璃中的波长为,=4000,10,-10,m,由,l,l,l,l,o,o,=,=,=,f,f,v,c,n,解：,2.,在杨氏干涉实验中，若已知两狭缝间距为,1,mm,，,双缝到屏的,距离为,20,cm,，,屏上得到的干涉图样如图，请根据图中的测量,数据。求出该单色光的波长和频率。,由,l,d,l,x,=,D,cm,cm,x,=,=,D,1,.,0,5,5,.,0,=5,10,-7,m,f,练习,1,、关于光的干涉，下列说法中正确的是,A,、,两列不同颜色的光不可能发生干涉,B,、,两列强度不同的光不可能发生干涉,C,、,两列强度不同的光可能发生干涉,D,、,两列颜色相同的光不可能发生干涉,（）,A C,2,、用白光做双缝干涉实验时，观察到的干涉图样中,央为白色明纹，两侧出现彩色的条纹。这是因为：,（）,A,、,各种色光的波长不同,B,、,各种色光的传播速度不同,C,、,各种色光的色散不同,D,、,各种色光的温度不同,A,3,、在双缝干涉实验中，要增大相邻两条明纹的间距，需要：,A,、,增大入射光的频率,B,、,增大入射光的强度,C,、,减小入射光的频率,D,、,减小入射光的强度,（）,C,C,4,、在双缝干涉实验中，当用波长为,1,的单色光照射时，观,察到屏上,P,点处恰为从光屏中心,O,点数起第三条亮纹，当,换用波长为 的单色光做实验时，从,O,点数起,第三条亮纹的位置,（,A,）在,P,点下方 （,B,）,仍在,P,点,（,C,）在,P,点上方 （,D,）,条件不足，无法确定,（）,A,、,B,、,C,、,D,、,5,、如图，用频率为,f,的单色光垂直照射双缝，在光屏上的,P,点出现第,3,条暗纹，已知光速为,C,，则,P,点到双缝的距离之差,应为：,（）,D,