高中物理《光的干涉》课件

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S1、S2的距离很近，缝很窄2、①用单色激光②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S1S2激光相干光不是相干光源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S1、S2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0.1mm（2）双缝S1、S2与单缝S的距离相等2、①滤色片作用：获得单色光②单缝的作用：是获得线光源③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S1SS2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。pS*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S1、S2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？S1S2Pδ=0由于从S1S2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＝A1+A2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S1S2屏幕P点在S、S2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。P1第一亮纹双缝S1S2屏幕S1S2P1λλδ=λ双缝S1S2屏幕P1第一亮纹δ=λP中央亮纹δ=0P2第二亮纹δ=2λP3/第三亮纹δ=3λP3第三亮纹δ=3λP3/第二亮纹δ=2λP3/第一亮纹δ=λQ2第二暗纹Q1第一暗纹Q3第三暗纹Q3/第三暗纹Q2/第二暗纹Q1/第一暗纹δ=5λ/2δ=λ/2δ=3λ/2δ=5λ/2δ=3λ/2δ=λ/2总结规律2.出现加强、减弱点的条件：路程差δ=（k=1,2,3,…）路程差δ=kλ（k=1,2,…）0,亮纹暗纹lxddsin1.路程差3.干涉条纹间距：∆x=dLλλ21kλ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S1S2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=λf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λ(nm)频率f(1014Hz)光的颜色波长λ(nm)频率f(1014Hz)红770～6203.9～4.8绿580～4905.2～6.1橙620～6004.8～5.0蓝－靛490～4506.1～6.7黄600～5805.0～5.2紫450～4006.7～7.51nm=10-9m1、在真空中波长为6×10-7m的是黄光，波长为4×10-7m的是紫光，现有一束频率为5×1014HZ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]60001061051037148mmvc×10-10m可得在玻璃中的波长为=4000n×10-10m由ffvcn解：2.在杨氏干涉实验中，若已知两狭缝间距为1mm，双缝到屏的距离为20cm，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dlxDcmcmxD1.055.0∴cmcmxld51052001.01.0,D=5×10-7m214278106105103HHcv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（）AC2、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A3、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（）CC4、在双缝干涉实验中，当用波长为λ1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（）)(122A、fc2B、fc23C、fc3D、fc2512rr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