高二物理选修3-4_13.3__光的干涉_LI

13.3光的干涉肥皂泡为什么是七彩的？雨天地上的油膜为什么是色彩斑斓的？干涉现象、衍射现象是波独有的特征如果要证明光是波的话,就应观察到光的干涉现象1801年英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功地观察到了光的干涉现象.一、杨氏双缝干涉实验实验装置及现象单缝双缝屏一、杨氏双缝干涉实验1、装置特点：2、①要用单色光单缝双缝S1SS2屏屏上看到明暗相间的条纹屏上形成的明暗相间条纹叫做干涉图样2）双缝很近0.1mm1）双缝S1、S2到单缝S的距离相等双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光源，叫相干光源(频率相同)③双缝的作用：②单缝的作用：获得光源3、现象：4.干涉图样的特点:屏上到S1S2距离相等的点出现的是明条纹,叫做中央亮纹明(暗)条纹的宽度相同S1S2双缝屏幕P1第一亮纹P中央亮纹P2第二亮纹P3/第三亮纹P3第三亮纹P3/第二亮纹P3/第一亮纹二、产生明暗条纹的条件明条纹形成的原因S1S2PP中央亮纹由于S1S2到中央亮纹的距离是相等的,又由于从S1S2发出的光是振动情况完全相同，那么,当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在P点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，P点总是振动加强的地方，故出现亮纹双缝S1S2屏幕“中央明纹”的形成原因光程差δ=0光程差δ=S1P－S2PP1第一亮纹双缝S1S2屏幕S1S2P1取P点上方的点P1，从S1S2发出的光到P1点的光程差，正好等于一个波长δ=S1－S2=λ，当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在P1点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，P1点总是振动加强的地方，故出现亮纹。λλ第一条亮纹的形成原因分析光程差δ=λP2第二亮纹双缝S1S2屏幕2λP2第二亮纹双缝S1S2屏幕2λ取P点上方的点P2，从S1S2发出的光到P2点的光程差，正好等于一个波长δ=S1－S2=2λ，当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在P2点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，P2点总是振动加强的地方，故出现亮纹。光程差δ=2λS1S2P12λ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=λ当光程差δ=nλ时出现亮纹以此类推当光程差δ=nλ，那么,当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在Pn点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，Pn点总是振动加强的地方，故出现亮纹Q1第一暗纹Q1当其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q1点总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q1点总是振动减弱的地方，故出现暗纹。λ/2S1S2λ/2双缝S1S2屏幕P中央亮纹暗条纹形成的原因取P点上方的点Q1，与两个狭缝S1、S2路程差δ=S1－S2＝λ/2δ=λ/2Q2第二暗纹双缝S1S2屏幕3λ/2Q1第一暗纹P中央亮纹取P点上方的点Q2，与两个狭缝S1、S2路程差δ=S1－S2＝3λ/2当其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q2点总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q2点总是振动减弱的地方，故出现暗纹。δ=3λ/2双缝S1S2屏幕Q2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当光程差δ=半波长的奇数倍时出现暗纹以此类推（1）空间的某点距离光源S1和S2的路程差为0、1λ、2λ、3λ、等波长的整数倍（半波长的偶数倍）时，该点为振动加强点。（2）空间的某点距离光源S1和S2的路程差为λ/2、3λ/2、5λ/2、等半波长的奇数倍时，该点为振动减弱点。总结规律光程差δ=nλ（n=0，1，2，等）光程差δ=（2n+1)λ/2(n=0,1,2,3,等）亮纹暗纹亮纹：路程差δ=nλ（n=0,1，2，等）结论：产生明暗条纹的条件暗纹：路程差δ=（2n+1)λ/2(n=0，1,2,3,等）路程差为波长的整数倍。路程差为半波长的奇数倍。双缝S1S2屏幕干涉条纹的间距(条纹宽度)与哪些因素有关?1、什么是干涉条纹的间距(条纹宽度)?△x△x条纹间距的含义：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。可以用实验证明：当其他条件不变时，挡板到光屏之间距离L越大，相邻的亮条纹或暗条纹的间距△x越大。当其他条件不变时，光的波长λ越大，相邻的亮条纹或暗条纹的间距△x越大。当其他条件不变时，双缝的间距d越小，相邻的亮条纹或暗条纹的间距△x越大。光色波长λ(μm)频率f(1014Hz)光的颜色波长λ(μm)频率f(1014Hz)红0.77～0.623.9～4.8绿0.58～0.495.2～6.1橙0.62～0.64.8～5.0蓝－靛0.49～0.456.1～6.7黄0.6～0.585.0～5.2紫0.45～0.406.7～7.5各色光在真空中的波长和频率的范围见下表：一束红光从空气进入玻璃，f、V、λ如何变化？白光的干涉图样是什么样的？①明暗相间的彩色条纹；②中央为白色亮条纹；③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；④在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。为什么会这样?课堂小结:1.杨氏双缝干涉实验3.干涉图样的特点2.光的干涉条件:相干光4.产生明暗条纹的条件单色光照射时:白光照射时:亮纹：路程差δ=nλ暗纹：路程差δ=（2n+1)λ/2例1﹑在下列关于双缝干涉实验的说法中，正确的是:()A、将双缝间距变小，则干涉条纹宽度增大；B、在相同条件下，紫光的干涉纹较红光干涉纹宽；C、用遮光片遮住双缝中的一条狭缝，则光屏上仅出现一条亮线；D、将红色与兰色滤光片插入两条狭缝中，然后用白光照射双缝，则屏上不会出现干涉条纹。AD例2﹑在杨氏双缝干涉实验中，如果所用单色光波长为0.40μm，屏上P点与双缝的距离差是1.80μm，则P点处是________条纹；若还用同一装置，而换成波长为0.60μm单色光，则P点处是________条纹。（填明、暗）亮暗例3﹑在利用双缝装置观察单色光的干涉现象时，下列说法正确的是（）A．对于同一实验装置，红光产生的干涉条纹间距比紫光产生的条纹间距小B．在其它条件不变条件下，增加双缝间距离，干涉条纹变宽C．在其它条件不变条件下，增加双缝到屏的距离，干涉条纹变宽D．由于不同颜色光的波长不同，位于中央的条纹可能是明条纹，也可能是暗条纹C