2023學(xué)年完整公開課版光的干涉

是誰讓我們的世界如此美麗？光到底是什么？……………17世紀(jì)明確形成了兩大對立學(xué)說牛頓惠更斯微粒說波動說19世紀(jì)初證明了波動說的正確性由于波動說沒有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及牛頓的威望使得微粒說一直占上風(fēng)19世紀(jì)末光電效應(yīng)現(xiàn)象使得愛因斯坦在20世紀(jì)初提出了光子說：光具有粒子性這里的光子完全不同于牛頓所說的“微粒”單縫雙縫紅濾色片S1SS2屏幕楊氏雙縫干涉實驗裝置13.2光的干涉一．光的干涉１.光的干涉２.干涉條件３.相干光源１.由兩個不同光源發(fā)出的兩束光照在同一點上，不會出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，因為（）A．兩個光源發(fā)出的光的頻率不同B．兩個光源發(fā)出的光的強度不同C．兩個光源發(fā)出的光的光速不同D．這兩個光源是彼此獨立的，不是相干光源A二．楊氏干涉實驗◆裝置特點：（1）雙縫很近0.1mm，（2）雙縫S1、S2與單縫S的距離相等，單縫雙縫紅濾色片S1SS2屏幕◆

①要用單色光②單縫的作用：是獲得點光源③雙縫的作用：相當(dāng)于兩個振動情況完全相同的光源，雙孔的作用是獲得相干光源．（兩列光波頻率相等）單色激光束擋板屏亮暗相間等距的條紋你觀察到了什么？S1S2亮條紋的中心線亮條紋的中心線暗條紋的中心線暗條紋的中心線如果你是托馬斯·楊，你該如何解釋光屏上出現(xiàn)的亮條紋（或暗條紋）？討論：S1S2PPΔS

=0中央亮紋

由于從S1S2發(fā)出的光是振動情況完全相同，又經(jīng)過相同的路程到達P點，其中一條光傳來的是波峰，另一條傳來的也一定是波峰，其中一條光傳來的是波谷，另一條傳來的也一定是波谷，確信在P點激起的振動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，故應(yīng)出現(xiàn)亮紋，這一條亮紋叫中央亮紋。雙縫S1S2屏幕P1

第一亮紋雙縫S1S2屏幕S1S2P1

取P點上方的點P1，從S1S2發(fā)出的光到P1點的光程差就不同，若這個光程差正好等于波長的整數(shù)倍，比如δ=S1－S2=λ，出現(xiàn)第一條亮紋。λλΔS

=λP2

第二亮紋雙縫S1S2屏幕

屏上P1點的上方還可以找到ΔS

=S1－S2＝2λ的P2點出現(xiàn)第二條亮紋。2λP3

第三亮紋雙縫S1S2屏幕

屏上P1點的上方還可以找到δ=S1－S2＝4λ的P4點，δ=S1－S2＝5λ的P5點……等處的第四條、第五條……亮紋；在中央明紋P的下方可找到δ=S1－S2＝λ的P1/點，δ=S1－S2＝2λ的P2/點，δ=S1－S2＝3λ的P3/點等處與中央明紋為對稱的第一、第二、第三…，第n條亮紋。3λ雙縫S1S2屏幕P1第一亮紋ΔS

=λP

中央亮紋ΔS

=0P2第二亮紋ΔS

=2λP3/

第三亮紋ΔS

=3λP3第三亮紋ΔS

=3λP3/

第二亮紋ΔS

=2λP3/

第一亮紋ΔS

=λQ1

第一暗紋雙縫S1S2屏幕S1S2P1

取P點上方的點Q1，與兩個狹縫S1、S2路程差δ=S1－S2＝λ/2，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點激起的振動總是波峰與波谷相遇，振幅最小，Q1點總是振動減弱的地方，故應(yīng)出現(xiàn)暗紋。λ/2λ/2P

中央亮紋Q2

第二暗紋雙縫S1S2屏幕

屏上Q1點的上方還可以找到δ=S1－S2＝3λ/2的Q2點出現(xiàn)第二條暗紋。同樣可以找到第三條暗紋Q3……，在中央明紋下方也可以找到對稱的Q1/、Q2/、Q3/……等暗紋。3λ/2Q1

第一暗紋P

中央亮紋雙縫S1S2屏幕P1第一亮紋ΔS

=λP

中央亮紋ΔS

=0P2第二亮紋ΔS

=2λP3/

第三亮紋ΔS

=3λP3第三亮紋ΔS

=3λP3/

第二亮紋ΔS

=2λP3/

第一亮紋ΔS

=λQ2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/2S1S2P1ΔSP1S2－P1S1=ΔS光程差相當(dāng)于完全相同的波源S1、S2雙縫干涉亮條紋暗條紋單色激光束相干光束２.關(guān)于雙縫干涉條紋，下列說法正確的是（）A．用同一單色光做雙縫干涉實驗，能觀察到明暗相間的單色條紋B．用同一單色光經(jīng)雙縫干涉后的明條紋距兩縫的距離之差為單色光波長的整數(shù)倍C．用同一單色光經(jīng)雙縫干涉后的明條紋距兩縫的距離之差一定為單色光波長的奇數(shù)倍D．用同一單色光經(jīng)雙縫干涉后的明條紋距兩縫的距離之差一定為單色半波長的奇數(shù)倍AB三．探究：相鄰兩條亮條紋（或暗條紋）的間距

Δx與什么有關(guān)？亮條紋的中心線亮條紋的中心線P1

雙縫S1S2屏幕Odxp0Mθιr1r2理論上推導(dǎo)：小結(jié)：雙縫的間距d越小，屏到擋板間的距離L越大，光的波長λ越大,則相鄰兩條亮條紋（或暗條紋）的間距△x越大。Δ你能否根據(jù)所學(xué)的知識，設(shè)計一測量某種可見光波長的方案？（1）雙縫的間距d（2）光屏到擋板間的距離L測量（3）相鄰兩條亮條紋的間距Δx實例：雙縫的間距d＝0.18mm光屏到擋板間的距離L＝90cm相鄰兩條亮條紋的間距Δx＝3.50mm則此單色光的波長為多大？各色光在真空中的波長光的顏色波長nm光的顏色波長nm紅770－620綠580－490橙620－600藍－靛490－450黃600－580紫450－400紅光波長最大，紫光波長最小。

所以單色光通過同一裝置發(fā)生干涉現(xiàn)象時，紅光的明條紋（或暗條紋）最寬，紫光的明條紋（或暗條紋）最窄。＋用白光做雙縫干涉實驗，在屏上會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？紅光蘭光……白光的干涉圖樣是什么樣？

①中央白色兩側(cè)為彩色的條紋；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緣，紫光在內(nèi)側(cè)?！緦W(xué)生實驗】觀察白熾燈光的干涉。

中央白色亮紋練習(xí)1：

干涉實驗中，用白光做光源，在屏上觀察到彩色干涉條紋．若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片，另一縫前放一綠色濾光片，這時（）A．在屏上出現(xiàn)紅色干涉條紋B．在屏上出現(xiàn)綠色干涉條紋C．在屏上出現(xiàn)紅綠相間的干涉條紋D．無干涉條紋D練習(xí)2：

關(guān)于光的干涉現(xiàn)象，下列說法正確的是（）A．在雙縫干涉實驗中