高中物理 選擇性必修一 第3節(jié)《光的干涉》 課件

1、第四章 光第3節(jié) 光的干涉選擇性必修第一冊（人教版）授課人：紅嶺中學(xué)（集團(tuán)）高中部 李春來肥皂泡看起來常常是彩色的雨后公路積水，上面漂浮的油膜也經(jīng)常顯現(xiàn)出彩色條紋或圖樣彩色條紋是怎樣形成？一、光的雙縫干涉現(xiàn)象1.實驗2.視頻楊氏雙縫干涉（1801年）為什么會形成雙縫干涉現(xiàn)象呢？機(jī)械波的干涉 兩列頻率相同的波(相干波)相遇時,在某些區(qū)域振動加強(qiáng)(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(qiáng)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3.相關(guān)知識復(fù)習(xí)單縫雙縫S1SS2屏獲得兩個振動情況完全相同的光源，叫相干光源(頻率相同)雙縫的作用：單縫的作用：

2、 獲得所需光源4.實驗分析：楊氏雙縫干涉實驗證明了光是一種波二、對光的雙縫干涉現(xiàn)象的解釋1.干涉圖樣的特點:S1S2雙縫屏幕P0 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(dāng)其中一條光線傳來的是波峰時，另一條傳來的也一定是波峰，其中一條光線傳來的是波谷時，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AA1+A2為最大，P點總是振動加強(qiáng)的地方，故出現(xiàn)亮紋。光程差=S2P0S1P0=0P1 第一亮紋 取P0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 = S1P1S2P2=，則當(dāng)其中一條光

3、線傳來的是波峰時，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AA1+A2為最大，P1點總是振動加強(qiáng)的地方，故出現(xiàn)亮紋。第一條亮紋的形成原因分析光程差=S2P1S1P1=雙縫S1S2屏幕P2 第二亮紋2第二條亮紋的形成原因分析光程差=S2P2S1P2=2雙縫S1S2屏幕雙縫S1S2屏幕P1 第一亮紋 =P 中央亮紋 =0P2 第二亮紋 =2P3 / 第三亮紋 =3P3 第三亮紋 =3P2/ 第二亮紋 =2P1/ 第一亮紋 =當(dāng)光程差= n 時出現(xiàn)亮紋以此類推當(dāng)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

4、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。2.暗條紋形成的原因取P0點上方的點Q1，與兩個狹縫S1、S2光程差= S1Q1S2Q1/2光程差 = /2Q1 第一暗紋雙縫S1S2屏幕取P0點上方的點Q2，與兩個狹縫S1、S2光程差= S1S23/2當(dāng)其中一條光傳來的是波峰，另一條傳來的就是波谷，其中一條光線傳來的是波谷，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。= 3/2Q1 第一暗紋雙縫S1S2屏幕Q2 第二暗紋雙縫S1S2屏幕Q1 第一暗紋 =/2Q2 第二暗紋 =

5、3/2Q3 / 第三暗紋 =5/2Q3 第三暗紋 =5/2Q2/ 第二暗紋 =3/2Q1/ 第一暗紋 =/2 當(dāng)光程差=(2n+1) /2 ，即半波長奇數(shù)倍時，出現(xiàn)暗紋。以此類推（1）空間的某點距離光源S1和S2的光程差為0、2、3等波長的整數(shù)倍（半波長的偶數(shù)倍）時，該點為振動加強(qiáng)點。 （2）空間的某點距離光源S1和S2的光程差為 /2、3 /2、5/2等半波長的奇數(shù)倍時，該點為振動減弱點。3.總結(jié)規(guī)律光程差 = k（ k=0，1，2，3）光程差 =（2k+1)/2 ( k=0，1，2，3）暗紋產(chǎn)生明、暗條紋的條件 亮紋：光程差 = k（ k= 0，1，2，3）暗紋：光程差 =（2k+1)/2

6、 (k=0，1，2，3）亮紋三、干涉條紋與光的波長之間的關(guān)系猜想：在其它條件不變的情況下，不同顏色的光，條紋間距不同。波長為的單色光照射到雙縫上。兩縫中心間距為d，兩縫S1、S2的中垂線與屏的交點為P0，雙縫到屏的距離為OP0=l。對于屏上與P0的距離為x的一點P1，兩縫與P1的距離分別為r1、r2，且d l亮紋條件：相鄰兩條亮條紋或暗條紋中心的間距是：理論探究：1、紅光：波長范圍：625740nm；2、橙光：波長范圍：590610nm；3、黃光：波長范圍：570585nm； 4、綠光：波長范圍：492577nm；5、靛光：波長范圍：420440nm；6、藍(lán)光：波長范圍：440475nm；7、

7、紫光：波長范圍：380420 nm。 生活中有沒有見過光的干涉現(xiàn)象呢？四、薄膜干涉 在酒精燈的燈芯上撒一些食鹽，燈焰就能發(fā)出明亮的黃光。把鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜。把這個液膜當(dāng)作一個平面鏡，用它觀察燈焰。1.現(xiàn)象2.現(xiàn)象解釋由于重力的作用，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列光波，這兩列光波的頻率相同，產(chǎn)生干涉。前表面后表面現(xiàn)象：在一個不太長的時間段里，會看到像上亮暗相間的條紋間隔逐漸變密，為什么？3.應(yīng)用舉例 在照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡等光學(xué)儀器中，要用到許多透鏡、棱鏡。光在通過這些元器件時，在每一個表面上都會發(fā)生一部分反射，從而導(dǎo)致透過這些元器件的光

8、能量減少。為了降低光能損失，人們在這些元器件的表面鍍上透明的薄膜，即增透膜，如氟化鎂薄膜。增透膜兩個表面的反射光所通過的光程差等于半個波長，這樣反射回來的光會因產(chǎn)生干涉而相互抵消，增加了透射光的能量。4.練習(xí)與應(yīng)用劈尖干涉是一種薄膜干涉，如圖所示。將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜，當(dāng)光從上方入射后，從上往下看到的干涉條紋有如下特點：（1）任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相鄰明條紋或暗條紋所對應(yīng)的薄膜厚度差恒定。 現(xiàn)若在如圖所示裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光入射到劈形空氣薄膜后，從上往下可以觀察到干涉條紋發(fā)

9、生了怎樣的變化？3 面4 面1 面2 面d1d2l兩處光程差為1=2d1，2=2d221=，所以d2d1=/2由幾何關(guān)系可得即結(jié)論： 當(dāng)抽去一張紙片時，減小，l增大，即條紋變稀疏。平整時3面凹陷時亮紋1亮紋23 面4 面1 面2 面牛頓環(huán)干涉圖樣：中央疏、邊沿密的同心圓環(huán)貝殼呈現(xiàn)的彩紋等都與光的干涉有關(guān)，均為兩個面的反射光干涉的結(jié)果。五、光的本性光的本質(zhì)是什么？1.牛頓的微粒說：光是高速粒子流，解釋光的直進(jìn)，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，解釋光的折射、干涉和衍射，光的直進(jìn)，光的反射。機(jī)械彈性波動（以太）。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(rèn)為光具有粒子性。5.德布羅意的波粒二象性學(xué)說：光既有粒子性，又有波動性。光的本性學(xué)說發(fā)展史上的五個學(xué)說t18世紀(jì)19世紀(jì)20世紀(jì)17世紀(jì)2000多年前中國的墨經(jīng)