高一物理課件：光的干涉

光是在空間傳播的某種波光是一種物質(zhì)微粒，在均勻的介質(zhì)中以一定的速度傳播惠更斯1629－1669牛頓光的本質(zhì)是什么？你贊同誰的觀點？1.牛頓的微粒說：光是高速粒子流，解釋光的直進，光的反射。2.惠更斯的波動說：光是某種振動，以波的形式向周圍傳播，解釋光的干涉和衍射，光的直進，光的反射。3.麥克斯韋的電磁說：光是一種電磁波，發(fā)展了光的波動理論。4.愛因斯坦的光子說：成功解釋光電效應(yīng)，認為光具有粒子性。5.德布羅意的波粒二象性學說：光既有粒子性，又有波動性。光本性學說的發(fā)展史上的五個學說波的干涉相關(guān)知識復(fù)習兩列頻率相同的波(相干波)相遇時,在某些區(qū)域振動加強(波峰與波峰、波谷與波谷疊加),而在某些區(qū)域振動減弱(波峰與波谷疊加);且振動加強的區(qū)域與振動減弱的區(qū)域相互間隔.這種現(xiàn)象叫波的干涉水波的干涉1801年英國物理學家托馬斯·揚在實驗室里成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象.思考：干涉現(xiàn)象是波動獨有的特征，如果光真的是一種波，就必然會觀察到光的干涉現(xiàn)象．你看見過光的干涉現(xiàn)象嗎？如果真的存在光的干涉現(xiàn)象，那么，光的干涉現(xiàn)象的干涉圖樣又是怎么樣？楊氏雙縫干涉實驗1、裝置特點：2、①用單色光單縫雙縫S1SS2屏屏上看到明暗相間的條紋屏上形成的明暗相間條紋叫做干涉圖樣2）雙縫很近0.1mm1）雙縫S1、S2到單縫S的距離相等雙縫的作用是獲得兩個振動情況完全相同的光源，叫相干光源(頻率相同)③雙縫的作用：②單縫的作用：

獲得光源3.干涉圖樣的特點:屏上到S1S2距離相等的點出現(xiàn)的是明條紋,叫做中央亮紋明(暗)條紋的寬度相同S1S2雙縫屏幕P1第一亮紋P

中央亮紋P2第二亮紋P3/

第三亮紋P3第三亮紋P2/

第二亮紋P1/

第一亮紋明條紋形成的原因S1S2PP中央亮紋由于S1S2到中央亮紋的距離是相等的,又由于從S1S2發(fā)出的光是振動情況完全相同，那么,當其中一條光傳來的是波峰時，另一條傳來的也一定是波峰，其中一條光傳來的是波谷時，另一條傳來的也一定是波谷，在P點總是波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇，振幅A＝A1+A2為最大，P點總是振動加強的地方，故出現(xiàn)亮紋雙縫S1S2屏幕1.“中央明紋”的形成原因:光程差δ=0光程差δ=S1P－S2PP1

第一亮紋雙縫S1S2屏幕S1S2P1

取P點上方的點P1，若從S1S2發(fā)出的光到P1點的光程差，正好等于一個波長δ=S1－S2=λ，則當其中一條光傳來的是波峰時，另一條傳來的也一定是波峰，其中一條光傳來的是波谷時，另一條傳來的也一定是波谷，在P1點總是波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇，振幅A＝A1+A2為最大，P1點總是振動加強的地方，故出現(xiàn)亮紋。λλ第一條亮紋的形成原因分析光程差δ=λ

取P點上方的點P2，從S1S2發(fā)出的光到P2點的光程差，正好等于一個波長δ=S1－S2=2λ，當其中一條光傳來的是波峰時，另一條傳來的也一定是波峰，其中一條光傳來的是波谷時，另一條傳來的也一定是波谷，在P2點總是波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇，振幅A＝A1+A2為最大，P2點總是振動加強的地方，故出現(xiàn)亮紋。光程差δ=2λS1S2P1

2λ雙縫S1S2屏幕P1第一亮紋δ=λP

中央亮紋δ=0P2第二亮紋δ=2λP3/

第三亮紋δ=3λP3第三亮紋δ=3λP2/

第二亮紋δ=2λP1/

第一亮紋δ=λ當光程差δ=nλ時出現(xiàn)亮紋以此類推Q1

第一暗紋Q1

當其中一條光傳來的是波峰，另一條傳來的就是波谷，其中一條光傳來的是波谷，另一條傳來的一定是波峰，Q1點總是波峰與波谷相遇，振幅最小，Q1點總是振動減弱的地方，故出現(xiàn)暗紋。λ/2S1S2λ/2雙縫S1S2屏幕P

中央亮紋暗條紋形成的原因取P點上方的點Q1，與兩個狹縫S1、S2路程差δ=S1－S2＝λ/2光程差δ=λ/2Q2

第二暗紋雙縫S1S2屏幕3λ/2Q1

第一暗紋P

中央亮紋取P點上方的點Q2，與兩個狹縫S1、S2路程差δ=S1－S2＝3λ/2當其中一條光傳來的是波峰，另一條傳來的就是波谷，其中一條光傳來的是波谷，另一條傳來的一定是波峰，Q2點總是波峰與波谷相遇，振幅最小，Q2點總是振動減弱的地方，故出現(xiàn)暗紋。δ=3λ/2雙縫S1S2屏幕Q2第二暗紋Q

1

第一暗紋Q3第三暗紋Q3/

第三暗紋Q2/

第二暗紋Q1/

第一暗紋δ=5λ/2δ=λ/2δ=3λ/2δ=5λ/2δ=3λ/2δ=λ/2當光程差δ=半波長的奇數(shù)時出現(xiàn)暗紋以此類推（1）空間的某點距離光源S1和S2的路程差為0、1λ、2λ、3λ、等波長的整數(shù)倍（半波長的偶數(shù)倍）時，該點為振動加強點。（2）空間的某點距離光源S1和S2的路程差為λ/2、3λ/2、5λ/2、等半波長的奇數(shù)倍時，該點為振動減弱點。總結(jié)規(guī)律光程差δ=kλ（k=0，1，2，等）光程差δ=（2k+1)λ/2(k=0,1,2,3,等）亮紋暗紋產(chǎn)生明暗條紋的條件亮紋：光程差δ=kλ（k=0,1，2，等）暗紋：光程差δ=（2k+1)λ/2(k=0,1,2,3,等）雙縫S1S2屏幕干涉條紋的間距(條紋寬度)與哪些因素有關(guān)?1、什么是干涉條紋的間距(條紋寬度)?△x△x條紋間距的含義：相鄰亮紋和亮紋之間的距離或暗紋和暗紋之間的距離叫做條紋間距。

我們所說的亮紋是指最亮的地方，暗紋是最暗的地方，從最亮到最暗有一個過渡，條紋間距實際上是最亮和最亮或最暗和最暗之間的距離。

屏A屏BL1L2d兩狹縫之間距離d不變亮亮亮為什么雙縫的間距d越小，條紋的間距越大？d2d1亮為什么光的波長λ越大，條紋的間距越大？亮亮亮亮2、影響相鄰兩明紋間的距離大小因素：①波長λ②狹縫之間的距離

d③為擋板與屏間的距離lS1S2P1Pl例2﹑在下列關(guān)于雙縫干涉實驗的說法中，正確的是:()A、將雙縫間距變小，則干涉條紋寬度增大；B、在相同條件下，紫光的干涉紋較紅光干涉紋寬；C、用遮光片遮住雙縫中的一條狹縫，則光屏上僅出現(xiàn)一條亮線；D、將紅色與蘭色濾光片插入兩條狹縫中，然后用白光照射雙縫，則屏上不會出現(xiàn)干涉條紋。AD

光色波長λ(μm)頻率f

(1014Hz)光的

顏色波長λ(μm)頻率f

(1014Hz)紅0.77～0.623.9～4.8綠0.58～0.495.2～6.1橙0.62～0.64.8～5.0藍－靛0.49～0.456.1～6.7黃0.6～0.585.0～5.2紫0.45～0.406.7～7.5各色光在真空中的波長和頻率的范圍見下表：一束紅光從空氣進入玻璃，f、V、λ如何變化？白光的干涉圖樣是什么樣的？①明暗相間的彩色條紋；②中央為白色亮條紋；③干涉條紋是以中央亮紋為對稱點排列的；④在每條彩色亮紋中紅光總是在外側(cè)，紫光在內(nèi)側(cè)。為什么會這樣?肥皂泡呈彩色生活中常見的干涉現(xiàn)象昆蟲的翅膀呈彩色某些金屬的表面呈彩色蟬翅在陽光下薄膜干涉4、像上出現(xiàn)明暗相間的黃色條紋5、隨著時間的推移，條紋間距越來大。1、點燃酒精燈，并在酒精燈火焰里灑一些食鹽。3、在火焰的同側(cè)觀察火焰的反射像。2、用金屬環(huán)在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。2、單色光的薄膜干涉圖樣是？3、白光的薄膜干涉圖樣是？思考：1、為什么會有明暗相間的條紋？由于重力的作用，肥皂薄膜將形成上薄下厚的楔形。光從薄膜的前后兩個表面反射出來兩個光波，這兩列光波的頻率相同，產(chǎn)生干涉。現(xiàn)象解釋前表面后表面光程差為波長的整數(shù)倍，形成黃色的亮條紋。光程差為半波長的奇數(shù)倍，形成暗條紋。現(xiàn)象解釋白光照射時是彩色條紋在重力的作用下，薄膜隨著時間越來越薄,條紋間距變稀疏。光的干涉在技術(shù)上的應(yīng)用1.檢查物體表面的平整程度2.增透膜楔性空氣薄層標準樣板被檢測平面光在空氣層的上下表面發(fā)生反射,這兩束反射光發(fā)生干涉.如果被檢測表面的平整的,將看到與底線平行的干涉條紋.原因是厚度相等的地方，光程差一樣、干涉情況一樣，即某一處反射回來的兩列波疊加，若光振動加強，產(chǎn)生亮點，那些與這處厚度相等的地方都是亮點，這些亮點組成彼此平行的亮紋,反之是暗紋2.增透膜增透膜薄膜厚度增透膜：在透鏡表面涂上一層薄膜，當薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波長的1/4時，從薄膜前后兩表面反射回來的光的路程差恰好等于半個波長，它們干涉相消，減小了反射光的能量，增強了透射光的能量，稱為增透膜。另一種實現(xiàn)光的干涉裝置牛頓環(huán)課堂小結(jié):1.揚氏雙縫干涉實驗②干涉圖樣的特點①光的干涉條件:相干光③產(chǎn)生明暗條紋的條件單色光照射時:白光照射時:亮紋：光程差δ=kλ暗紋：光程差δ=（2k+1)λ/2④亮（暗）紋間距的公式△x=λ2.薄膜干涉光在薄膜的前后表面發(fā)生反射,這兩束反射光發(fā)生干涉.3.光的干涉在技術(shù)上的應(yīng)用①檢查物體表面的平整程度②增透膜例1﹑下列現(xiàn)象中，屬于光的干涉的是（）

A．雨過天晴，天空中形成的彩虹

B．陽光下，肥皂泡呈現(xiàn)彩色

C．一截插入水中的筷子，看上去變彎了

D．下雨后，在停過汽車的瀝青路面上，油膜常出現(xiàn)彩色【課堂練習】BD答案:不能例2、兩只相同的燈泡發(fā)出的光束相遇___________發(fā)生干涉現(xiàn)象？（填“能”或“不能”）例3﹑在楊氏雙縫干涉實驗中，如果所用單色光波長為0.40μm，屏上P點與雙縫的距離差是1.80μm，則P點處是________條紋；若還用同一裝置，而換成波長為0.60μm單色光，則P點處是________條紋。（填"明"、"暗"）亮暗例4﹑在利用雙縫裝置觀察單色光的干涉現(xiàn)象時，下列說法正確的是（）

A．對于同一實驗裝置，紅光產(chǎn)生的干涉條紋間距比紫光產(chǎn)生的條紋間距小

B．在其它條件不變條件下，增加雙縫間距離，干涉條紋變寬

C．在其它條件不變條件下，增加雙縫到屏的距離，干涉條紋變寬

D．由于不同顏色光的波長不同，位于中央的條紋可能是明條紋，也可能是暗條紋C例5、

關(guān)于光在豎直的肥皂液薄膜上產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，下列說法中正確的是()

A．干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在薄膜前后兩表面反射，形成的兩列光波疊加的結(jié)果

B．若出現(xiàn)明暗相間條紋相互平行，說明肥皂膜的厚度是均勻的

C．用綠色光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距比黃光照射時間距小

D．薄膜上的干涉條紋基本上是豎直的A、C例6、如圖所示，是用干涉法檢查某厚玻璃的上表面是否平整的裝置，所用單色光做光源，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列兩個表面反射的光線疊加而成的？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、用白光做雙縫干涉實驗時，得到彩色的干涉條紋，下列正確的說法是：（）A、干涉圖樣的中央亮紋是白色的；B、在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紅色條紋；C、在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紫色條紋；D、在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的彩色條紋的顏色與雙縫間距離有關(guān)AC例8：用單色光照射肥皂薄膜時，發(fā)生光的干涉現(xiàn)象，這時（