高中物理 第13章 第3节 光的干涉课件 新人教版选修3-4.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 4 机械波 第十三章 第三节光的干涉 第十二章 很多摄影爱好者在扫描贴在玻璃板表面的底片时常会在扫描后的图象上看到一圈圈明暗相间的光环 如图所示 这就是光的现象 牛顿环 你知道牛顿环是怎样形成的吗 1 史实1801年 英国物理学家 成功地观察到了光的干涉现象 2 实验示意图如图所示 杨氏双缝干涉实验 托马斯 杨 3 实验过程如图 让一束平行的 投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上 狭缝S1和S2相距 两条狭缝就产生两个光源 它们的振动情况总是 两光源发出的光在挡板后面的空间互相 4 实验现象在屏上得到 的条纹 5 实验结论证明光是一种 单色光 很近 相同的 叠加 明暗相间 波 6 现象解释当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的 时 即恰好等于波长的 时 两列光在这点相互加强 这里出现 当两个光源与屏上某点的距离之差等于 时 两列光在这一点 这里出现暗条纹 偶数倍 整数倍 亮条纹 半波长的奇数倍 相互削弱 1 干涉条件两列光的 相同 方向相同 差恒定 2 相干光源发出的光能够发生 的两个光源 光发生干涉的条件 频率 振动 相位 干涉 一 对杨氏双缝干涉实验的理解1 双缝干涉的装置示意图实验装置如图所示 有光源 单缝 双缝和光屏 2 单缝屏的作用获得一个线光源 使光源有唯一的频率和振动情况 3 双缝屏的作用平行光照射到单缝S上 又照到双缝S1 S2上 这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光 4 屏上某处出现亮 暗条纹的条件频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加 如亮条纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致 即振动方向总是相同 暗条纹处振动步调总相反 具体产生亮 暗条纹的条件为 如图所示 从两只相同的手电筒射出的光 当它们在某一区域叠加后 看不到干涉图样 这是因为 A 手电筒射出的光不是单色光B 干涉图样太细小看不清楚C 周围环境的光太强D 这两束光为非相干光源答案 D解析 两束光为非相干光源 不满足干涉产生的条件 二 双缝干涉图样的特点1 单色光的干涉图样若用单色光作光源 则干涉条纹是明暗相间的条纹 且条纹间距相等 中央为亮条纹 两相邻亮纹 或暗纹 间距离与光的波长有关 波长越大 条纹间距越大 2 白光的干涉图样若用白光作光源 则干涉条纹是彩色条纹 且中央条纹是白色的 这是因为 1 从双缝射出的两列光波中 各种色光都形成明暗相间的条纹 各种色光都在中央条纹处形成亮条纹 从而复合成白色条纹 2 两侧条纹间距与各色光的波长成正比 即红光的亮纹间宽度最大 紫光亮纹间宽度最小 即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合 这样便形成了彩色干涉条纹 特别提醒 用白光做干涉实验 从红光到紫光其波长由大到小 它们的干涉条纹间距也是从大到小 屏中央各色光都得到加强 混合成白色 但两侧因条纹间距不同而分开成彩色 而且同一级条纹内紫外红 在杨氏双缝干涉实验中 如果不用激光光源而用一般的单色光源 为了完成实验可在双缝前边加一单缝获得线光源 如图所示 在用单色光做双缝干涉实验时 若单缝S从双缝S1 S2的中央对称轴位置处稍微向上移动 则 对杨氏双缝干涉实验的理解 A 不再产生干涉条纹B 仍可产生干涉条纹 且中央亮纹P的位置不变C 仍可产生干涉条纹 中央亮纹P的位置向上移D 仍可产生干涉条纹 中央亮纹P的位置略向下移解析 本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源 双缝S1 S2的作用是形成相干光源 稍微移动S后 没有改变传到双缝的光的频率 由S1 S2射出的仍是相干光 由单缝S发出的光到达屏幕上P点下方某点光程差为零 故中央亮纹下移 答案 D 在双缝干涉实验中 以白光为光源 在屏幕上观察到了彩色干涉条纹 若在双缝中的一缝前放一红色滤光片 只能透过红光 另一缝前放一绿色滤光片 只能透过绿光 这时 A 只有红色和绿色的双缝干涉条纹 其他颜色的双缝干涉条纹消失B 红色和绿色的双缝干涉条纹消失 其他颜色的干涉条纹依然存在 C 任何颜色的双缝干涉条纹都不存在 但屏上仍有光亮D 屏上无任何光亮答案 C解析 红光和绿光的频率不同 不能产生干涉现象 故不能产生干涉条纹 如图所示 在双缝干涉实验中 若用 1 5 10 7m的光照射 屏上O点是中央亮条纹 屏上A点为第二级亮条纹所在处 若换用 2 4 10 7m的光照射时 屏上O点处是什么情况 屏上A点处又是什么情况 出现明暗条纹的条件 点评 本题主要考查双缝干涉原理 路程差与波长的数量关系 当路程差d满足光波波长的整数倍时 该点为亮条纹 当路程差d为半波长的奇数倍时 该点为暗条纹 如图所示 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条暗条纹 已知光速为c 则P点到双缝的距离之差r2 r1应为 答案 D