觀察光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象(學(xué)生實驗)

1、觀察光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象（學(xué)生實驗）1、觀察光的干涉、觀察光的干涉2、觀察光的衍射、觀察光的衍射 英國醫(yī)生和物理學(xué)家。英國醫(yī)生和物理學(xué)家。對物理學(xué)的貢獻，除了提出對物理學(xué)的貢獻，除了提出“能能”的概念（的概念（1807年）和年）和楊氏彈性系數(shù)之外，最大的楊氏彈性系數(shù)之外，最大的成就就是成就就是1801提出光的干涉提出光的干涉理論。理論?？茖W(xué)簡史科學(xué)簡史S1S2S*楊氏雙縫實驗楊氏雙縫實驗楊氏雙縫干涉楊氏雙縫干涉像像 屏屏雙縫雙縫屏屏再通過一與再通過一與單縫平行的單縫平行的雙縫（相干雙縫（相干光源）光源）將同一光源發(fā)將同一光源發(fā)出的光出的光(頻率相頻率相同同)通過一個狹通過一個狹縫（振動方向縫

2、（振動方向一致）一致）光的干涉光的干涉雙縫干涉雙縫干涉激光束激光束雙縫雙縫屏屏屏上看到明暗相間的條紋屏上看到明暗相間的條紋結(jié)結(jié)論論:光光是是一一種種波波亮條紋亮條紋亮條紋亮條紋探究探究2： 出現(xiàn)明暗相間條紋的條件出現(xiàn)明暗相間條紋的條件S1S2亮條紋亮條紋出現(xiàn)亮條紋的條件出現(xiàn)亮條紋的條件22ns（ n=0，1，2，3）暗條紋暗條紋 /2探究探究2： 出現(xiàn)明暗相間條紋的條件出現(xiàn)明暗相間條紋的條件S1S2亮條紋亮條紋出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的條件出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的條件22ns（ n=0，1，2，3） n=0：0級亮條紋（中央亮條紋）n=1：1級亮條紋 n=2：2級亮條紋暗條紋暗條紋出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的條

3、件出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的條件212ns（ n=0，1，2，3） n=0：1級暗條紋 n=1：2級暗條紋n=2：3級暗條紋單色激光束單色激光束屏屏等間距等間距雙縫干涉圖樣雙縫干涉圖樣圖樣有何特征？圖樣有何特征？S1S2亮條紋的中心線亮條紋的中心線亮條紋的中心線亮條紋的中心線暗條紋的中心線暗條紋的中心線暗條紋的中心線暗條紋的中心線雙縫雙縫中央亮條紋中央亮條紋明暗相間明暗相間光的干涉光的干涉雙縫干涉雙縫干涉S1S2P1P 1、兩個獨立的光源發(fā)、兩個獨立的光源發(fā)出的光不是相干光，雙縫出的光不是相干光，雙縫干涉的裝置使一束光通過干涉的裝置使一束光通過雙縫后變?yōu)閮墒喔晒?，雙縫后變?yōu)閮墒喔晒?，在光屏上形?/p>

4、穩(wěn)定的干涉在光屏上形成穩(wěn)定的干涉條紋條紋光的干涉光的干涉雙縫干涉雙縫干涉S1S2P1P 2、在雙縫干涉實驗中，光屏上、在雙縫干涉實驗中，光屏上某點到雙縫的路程差為半波長的偶某點到雙縫的路程差為半波長的偶數(shù)倍時，該點數(shù)倍時，該點出現(xiàn)亮條紋出現(xiàn)亮條紋；光屏上；光屏上某點到雙縫的路程差為半波長的奇某點到雙縫的路程差為半波長的奇數(shù)倍時，該點數(shù)倍時，該點出現(xiàn)暗條紋出現(xiàn)暗條紋白光白光使用觀察：白光干涉圖樣使用觀察：白光干涉圖樣紅光紅光700nm紅藍光藍光470nm蘭亮暗相間彩色條紋亮暗相間彩色條紋=LXd實驗觀察：實驗觀察：薄膜干涉薄膜干涉 1 1）現(xiàn)象：）現(xiàn)象：水平水平明暗相間條紋明暗相間條紋）相干光的

5、來源：相干光的來源：肥皂薄膜前肥皂薄膜前表面反射光波表面反射光波 與與后后表面反射表面反射 光波光波相互疊加產(chǎn)生干涉相互疊加產(chǎn)生干涉（一）觀察光的干涉現(xiàn)象（一）觀察光的干涉現(xiàn)象 實驗?zāi)康模豪米灾频碾p縫，觀察光的干涉條紋的間距隨雙縫的間隙、光屏到縫的距離變化的情況。 實驗器材：激光，自制的雙縫屏，光屏。 實驗原理：當(dāng)激光通過雙縫時，被分為振動情況相同的兩束光，照射到光屏上產(chǎn)生疊加形成光的干涉現(xiàn)象。（一）觀察光的干涉現(xiàn)象（一）觀察光的干涉現(xiàn)象 實驗步驟：實驗步驟： 1、自制雙縫屏。將兩片刀片合在一起，、自制雙縫屏。將兩片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上劃出很小的間隙在涂有墨汁的玻璃片上劃出很小

6、的間隙（約（約0.1mm）的雙縫。在兩刀片間夾上）的雙縫。在兩刀片間夾上紙片，在涂有墨汁的玻璃片上劃出不同紙片，在涂有墨汁的玻璃片上劃出不同間隙的雙縫；間隙的雙縫； 2、按圖示方法，讓激光束通過自制的、按圖示方法，讓激光束通過自制的雙縫，觀察在屏上出現(xiàn)的現(xiàn)象；雙縫，觀察在屏上出現(xiàn)的現(xiàn)象； 3、換下不同間隙的雙縫，保持縫到光、換下不同間隙的雙縫，保持縫到光屏的距離不變，記錄下觀察到的現(xiàn)象；屏的距離不變，記錄下觀察到的現(xiàn)象； 4、保持雙縫的間距不變，改變光屏到、保持雙縫的間距不變，改變光屏到縫的距離，記錄下觀察到的現(xiàn)象；縫的距離，記錄下觀察到的現(xiàn)象；（一）觀察光的干涉現(xiàn)象（一）觀察光的干涉現(xiàn)象 觀

7、察結(jié)果：觀察結(jié)果： 實驗結(jié)論：實驗結(jié)論： 1、當(dāng)保持雙縫的間距不變，光屏、當(dāng)保持雙縫的間距不變，光屏到縫的距離越大，屏上明暗相間的到縫的距離越大，屏上明暗相間的條紋間距越大；條紋間距越大； 2、保持光屏到縫的距離不變，雙、保持光屏到縫的距離不變，雙縫的間距越小，屏上條紋的間距越縫的間距越小，屏上條紋的間距越大。大。光的干涉現(xiàn)象反映了光的波動性，光的干涉現(xiàn)象反映了光的波動性，而波動性的另一特征是波的而波動性的另一特征是波的衍射現(xiàn)衍射現(xiàn)象象，光是否具有衍射現(xiàn)象呢？如果，光是否具有衍射現(xiàn)象呢？如果有衍射現(xiàn)象，有衍射現(xiàn)象，為什么在日常生活中為什么在日常生活中我們沒有觀察到光的衍射現(xiàn)象呢？我們沒有觀察到

8、光的衍射現(xiàn)象呢？水波、聲波都會水波、聲波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象，發(fā)生衍射現(xiàn)象，它們發(fā)生衍射的它們發(fā)生衍射的現(xiàn)象特征是什么？現(xiàn)象特征是什么？光的衍射光的衍射 一切波都能發(fā)生衍射，通過一切波都能發(fā)生衍射，通過衍射把能量傳到陰影區(qū)域，能夠衍射把能量傳到陰影區(qū)域，能夠發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸跟波長差不多孔的尺寸跟波長差不多光的衍射光的衍射發(fā)生明顯衍射的條件發(fā)生明顯衍射的條件 取一個不透光的屏，在它的中間裝上一個取一個不透光的屏，在它的中間裝上一個寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫，用平行的單色光照寬度可以調(diào)節(jié)的狹縫，用平行的單色光照射，在縫后適當(dāng)距離處放一個像屏射，在縫后適當(dāng)距離處放

9、一個像屏 激激光光束束調(diào)節(jié)狹調(diào)節(jié)狹縫寬窄縫寬窄像像屏屏光的衍射光的衍射單縫衍射條紋的特征單縫衍射條紋的特征光的衍射光的衍射1 1、中央亮紋寬而亮、中央亮紋寬而亮2 2、兩側(cè)條紋具有對稱性，、兩側(cè)條紋具有對稱性，亮紋較窄、較暗亮紋較窄、較暗光的衍射光的衍射觀察下列衍射圖樣觀察下列衍射圖樣不同縫寬的單縫衍射不同縫寬的單縫衍射光的衍射光的衍射觀察下列衍射圖樣觀察下列衍射圖樣不同色光的單縫衍射不同色光的單縫衍射光的衍射光的衍射 1 1、波長一定時，單縫窄的中、波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大央條紋寬，各條紋間距大 2 2、單縫不變時，光波波長大、單縫不變時，光波波長大的（紅光）中央亮紋越寬

10、，條的（紅光）中央亮紋越寬，條紋間隔越大紋間隔越大 3 3、白熾燈的單縫衍射條紋為、白熾燈的單縫衍射條紋為中央亮條紋為白色，兩側(cè)為彩中央亮條紋為白色，兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，內(nèi)側(cè)色條紋，且外側(cè)呈紅色，內(nèi)側(cè)為紫色為紫色單縫衍射規(guī)律單縫衍射規(guī)律光的衍射光的衍射 1、 孔較大時孔較大時屏上出現(xiàn)清晰的光斑屏上出現(xiàn)清晰的光斑光的衍射光的衍射ABS 2、 孔較小時孔較小時屏上屏上出現(xiàn)衍射花樣出現(xiàn)衍射花樣光的衍射光的衍射 不只是狹縫和圓孔，各種不不只是狹縫和圓孔，各種不同形狀的物體都能使光發(fā)生衍射，同形狀的物體都能使光發(fā)生衍射，以至使影的輪廓模糊不清，其原以至使影的輪廓模糊不清，其原因是光通過物體的邊

11、緣而發(fā)生衍因是光通過物體的邊緣而發(fā)生衍射的結(jié)果歷史上曾有一個著名射的結(jié)果歷史上曾有一個著名的衍射圖樣的衍射圖樣泊松亮斑泊松亮斑圓屏衍射圓孔衍射鋼針的衍射（二）觀察光的衍射現(xiàn)象（二）觀察光的衍射現(xiàn)象 探究目的：探究目的： 利用自制的狹縫，觀察光的衍射利用自制的狹縫，觀察光的衍射條紋的間距隨狹縫的寬度變化的條紋的間距隨狹縫的寬度變化的情況。情況。 實驗器材：實驗器材： 激光，自制的雙縫屏，光屏。激光，自制的雙縫屏，光屏。 實驗原理：實驗原理： 當(dāng)激光通過狹縫時，光離開直線當(dāng)激光通過狹縫時，光離開直線路徑繞到障礙物陰影里去，形成路徑繞到障礙物陰影里去，形成光的衍射現(xiàn)象。光的衍射現(xiàn)象。（二）觀察光的衍射現(xiàn)象（二）觀察光的衍射現(xiàn)象 實驗步驟：實驗步驟： 1、自制狹縫。用兩片中央有孔、自制狹縫。用兩片中央有孔的硬紙片夾著兩刀片，如圖所的硬紙片夾著兩刀片，如圖所示，形成一個可以調(diào)節(jié)縫寬的示，形成一個可以調(diào)節(jié)縫寬的狹縫；狹縫； 2、按圖示方法，讓激光束通過、按圖示方法，讓激光束通過自制的狹縫，觀察在屏上出現(xiàn)自制的狹縫，觀察在屏上出現(xiàn)的現(xiàn)象；的現(xiàn)象； 3、保持縫到