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文檔簡介
光的干涉郭雪鵬臨泉一中33生活中的干涉現(xiàn)象
吹出的肥皂泡在陽光下絢麗多彩,給童年帶來無限歡樂.地上的油膜呈現(xiàn)彩色條紋.它們是如何形成的?學習目標理解光的干涉條件及現(xiàn)象。掌握雙縫干涉和薄膜干涉的原理。能用公式分析條紋間距與波長的關(guān)系。一、光的雙縫干涉演示實驗觀察光的干涉現(xiàn)象
在暗室中用氦氖激光器發(fā)出的紅色激光照射金屬擋板上的兩個平行狹縫,觀察屏上光的干涉.實驗現(xiàn)象明暗相間干涉條紋亮條紋暗條紋PhET仿真實驗光的雙縫干涉雙縫干涉原理
單色光照射到狹縫S1和S2,兩個狹縫相當于兩個波源,頻率、相位和振動方向相同,滿足干涉條件.
從兩個狹縫發(fā)出的光在屏上疊加,有些地方疊加增強,即亮條紋;有些地方疊加抵消,對應(yīng)暗條紋.亮、暗條紋位置亮條紋:點到兩狹縫間距為波長整數(shù)倍P1S1-P1S2
=nλn=0、±1、±2…暗條紋:點到兩狹縫間距為半波長奇數(shù)倍P1S1-P1S2=(2n+1)λ/2n=0、±1、±2…S1S2P0亮條紋P1二、干涉條紋和波長之間的關(guān)系∠P1OP0=θ,作P1M=P1S1,d<<l,?S1MS2近似為直角三角形.OP1⊥S1M,∠S2S1M=θr2-r1=MS2=dsinθ
(?P1OP0tanθ=x/l)
≈dtanθ
=xd/lS1S2P0亮條紋P1lr1r2doMθr2-r1=xd/l亮條紋xd/l=nλn=0、±1、±2…位置為:暗條紋位置為:n級亮條紋位置n+1級亮條紋位置相鄰亮條紋間距為,類似可得相鄰暗條紋間距也為條紋間距影響因素給定的單色光,增大屏與雙縫間距l(xiāng),條紋間距增大;給定單色光,只減小雙縫間距d,條紋間距增大;雙縫和到屏距離不變,紅光的干涉條紋間距大于藍光干涉條紋間距.
思考與討論:若使用白光做雙縫干涉實驗,干涉條紋是什么樣子?試根據(jù)n級亮條紋位置作出預(yù)測.白光雙縫干涉白光雙縫干涉條紋中央是白色亮條紋
中央是各種單色光的亮條紋,疊加后依然是白色.兩側(cè)是彩色條紋,紅光在最外側(cè)
由xn=nlλ/d,對同級次亮條紋,紅光波長最大,到中央位置最遠,即位于外側(cè).二、薄膜干涉薄膜干涉原理不同位置液膜,厚度不同.被液膜前、后兩個面反射的光走過的光程差不同。某些位置,兩束反射光疊加增強,出現(xiàn)亮條紋;另一些位置,疊加后相互削弱.彩色條紋
陽光包括多種頻率的光,波長不同。不同顏色光波長不同,疊加增強的位置不錯,彼此錯開。因此,陽光照射到薄膜上,看到彩色的干涉條紋。薄膜干涉應(yīng)用檢測表面平滑度
在經(jīng)過精密加工的工件表面上放一光學平面玻璃,在二者間形成空氣劈尖。用單色光垂直照射玻璃表面,在顯微鏡中觀察干涉條紋。根據(jù)條紋彎曲方向,判斷工件表面是下凹的或上凸的。工件玻璃條紋向遠離劈尖棱方向彎曲(左圖),工件表面向上凸起;條紋向劈尖棱方向彎曲(右圖),工件表面下凹.表面凸起表面凹陷劈尖棱劈尖棱物理解釋:
條紋級次越大,對應(yīng)的兩束光的光程差越大,空氣間隙距離越大.工件表面凹陷1234566條紋向劈尖棱方向彎曲,6級亮條紋(白色圓圈)偏移5級亮條紋的位置,說明該處光程差變大,空氣間隙距離增大,工件表面下凹.課堂小結(jié)光的雙縫干涉
1.明暗相間干涉條紋
亮條紋:光程差等于波長整數(shù)倍
暗條紋:光程差等于半波長奇數(shù)倍
2.白光雙縫干涉條紋特點干涉條紋和光的波長之間的關(guān)系
相鄰亮條紋間距薄膜干涉
1.彩色條紋2.應(yīng)用作業(yè)“練習與應(yīng)用”寫在教材上課堂練習“練習與應(yīng)用”第3題在雙縫干涉實驗中,光屏上某點P到雙縫S1和S2的路程差為7.5×10-7m,如果用頻率為6.0×1014
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