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高中物理·選修3-4·教科版第五章光波動(dòng)性5.1光干涉
第1頁(yè)[目標(biāo)定位]
1.知道光干涉現(xiàn)象,知道光是一個(gè)波.2.了解相干光源和產(chǎn)生干涉現(xiàn)象條件.3.了解明暗條紋成因及出現(xiàn)明暗條紋條件.4.了解薄膜干涉成因,知道薄膜干涉現(xiàn)象和應(yīng)用.第2頁(yè)一、雙縫干涉1.1801年,英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊在試驗(yàn)室里成功地觀察到了光干涉.2.雙縫干涉:紅色激光束垂直射到兩條狹縫上,在它后面屏幕上看到了
條紋,且條紋間距相等,這表明兩束光在疊加區(qū)域內(nèi)發(fā)生了干涉.預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)明暗相間第3頁(yè)預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)偶數(shù)倍整數(shù)倍頻率第4頁(yè)二、薄膜干涉1.原理:以肥皂膜為例,單色光平行入射到肥皂泡液薄膜上,由液膜前后兩個(gè)表面反射回來(lái)兩列光是相干光,它們相互疊加產(chǎn)生干涉,肥皂泡上就出現(xiàn)了
條紋或區(qū)域.2.應(yīng)用:檢驗(yàn)平面平整程度. 原理:空氣層上下兩個(gè)表面反射兩列光波發(fā)生
.預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)明暗相間干涉第5頁(yè)一、雙縫干涉試驗(yàn)1.試驗(yàn)裝置示意圖 試驗(yàn)裝置如圖5-1-1所表示,有光源、單縫、雙縫和光屏. (1)單縫作用:取得一個(gè)線光源,使光源有唯一頻率和振動(dòng)情況.也可用激光直接照射雙縫. (2)雙縫作用:這么一束光被分成兩束頻率相同和振動(dòng)情況完全一致相干光.課堂講義圖5-1-1第6頁(yè)課堂講義2.產(chǎn)生干涉條件:兩列光頻率相同、相位相同、振動(dòng)方向相同.本試驗(yàn)中是靠“一分為二”方法取得兩個(gè)相干光源.3.干涉圖樣 (1)若用單色光作光源,則干涉條紋是等間距明暗相間條紋. (2)若用白光作光源,則干涉條紋是彩色條紋,且中間條紋是白色.4.試驗(yàn)結(jié)論:證實(shí)光是一個(gè)波.第7頁(yè)課堂講義【例1】在雙縫干涉試驗(yàn)中,以白光為光源,在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋,若在雙縫中一縫前放一紅色濾光片(只能透過(guò)紅光),另一縫前放一綠色濾光片(只能透過(guò)綠光),已知紅光與綠光頻率、波長(zhǎng)均不相等,這時(shí) (
) A.只有紅色和綠色雙縫干涉條紋,其它顏色雙縫干涉條紋消失 B.紅色和綠色雙縫干涉條紋消失,其它顏色干涉條紋依然存在 C.任何顏色雙縫干涉條紋都不存在,但屏上仍有光亮 D.屏上無(wú)任何光亮第8頁(yè)課堂講義解析兩列光波發(fā)生干涉條件之一是頻率相等,利用雙縫將一束光分成能夠發(fā)生疊加兩束光,在光屏上形成干涉條紋,但分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩條縫后,紅光和綠光頻率不等,不能發(fā)生干涉,所以屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋,但仍有光亮.答案C借題發(fā)揮明確兩列光波發(fā)生干涉條件,知道不一樣色光頻率不一樣,是對(duì)這類(lèi)問(wèn)題做出正確判斷關(guān)鍵,該知識(shí)點(diǎn)必須記住.
第9頁(yè)課堂講義第10頁(yè)課堂講義2.暗條紋條件:屏上某點(diǎn)P到兩條縫S1和S2旅程差恰好是半波長(zhǎng)奇數(shù)倍.即:第11頁(yè)課堂講義【例2】如圖5-1-2所表示是雙縫干涉試驗(yàn)裝置,使用波長(zhǎng)為600nm橙色光源照射單縫S,在光屏中央P處觀察到亮條紋,在位于P點(diǎn)上方P1點(diǎn)出現(xiàn)第一條亮條紋中心(即P1到S1、S2光程差為一個(gè)波長(zhǎng)),現(xiàn)換用波長(zhǎng)為400nm紫光源照射單縫,則(
)圖5-1-2第12頁(yè)課堂講義A.P和P1處仍為亮條紋B.P處為亮條紋,P1處為暗條紋C.P處為暗條紋,P1處為亮條紋D.P、P1處,均為暗條紋第13頁(yè)課堂講義答案B第14頁(yè)課堂講義借題發(fā)揮判斷屏上某點(diǎn)為亮條紋還是暗條紋,要看該點(diǎn)到兩個(gè)光源(雙縫)旅程差(光程差)與半波長(zhǎng)比值,要記住光程差等于半波長(zhǎng)偶數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋,等于半波長(zhǎng)奇數(shù)倍處為暗條紋,還要注意這一結(jié)論成立條件是:兩個(gè)光源情況完全相同.第15頁(yè)課堂講義針對(duì)訓(xùn)練如圖5-1-3所表示,用頻率為f單色光(激光)垂直照射雙縫,在光屏P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋,已知光速為c,則P到雙縫S1、S2距離之差|r1-r2|應(yīng)為 (
)圖5-1-3第16頁(yè)課堂講義答案D第17頁(yè)課堂講義三、對(duì)薄膜干涉了解1.現(xiàn)象:光照到薄膜上,從膜前表面和后表面反射回來(lái)光再次相遇而產(chǎn)生干涉現(xiàn)象.兩反射光光程差等于膜厚度2倍.2.圖樣:以光照射肥皂泡為例,假如是單色光照射肥皂泡,肥皂泡上就會(huì)出現(xiàn)明暗相間條紋或區(qū)域;假如是白光照射肥皂泡,液膜上就會(huì)出現(xiàn)彩色條紋,且每一條紋呈水平分布.3.應(yīng)用:用干涉法檢驗(yàn)平面平整程度;光學(xué)鏡頭上增透膜.第18頁(yè)課堂講義【例3】關(guān)于薄膜干涉,以下說(shuō)法中正確是 (
) A.只有厚度均勻薄膜,才會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象 B.只有厚度不均勻楔形薄膜,才會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象 C.厚度均勻薄膜會(huì)形成干涉條紋 D.觀察肥皂液膜干涉現(xiàn)象時(shí),觀察者應(yīng)和光源在液膜同一側(cè)第19頁(yè)課堂講義解析當(dāng)光從薄膜一側(cè)照射到薄膜上時(shí),只要前后兩個(gè)面反射回來(lái)光波旅程差滿足振動(dòng)加強(qiáng)條件,就會(huì)出現(xiàn)明條紋,滿足振動(dòng)減弱條件就會(huì)出現(xiàn)暗條紋.這種情況在薄膜厚度不均勻時(shí)才會(huì)出現(xiàn);當(dāng)薄膜厚度均勻時(shí),不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋,但也發(fā)生干涉現(xiàn)象,假如是單色光照射
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