教科版選修34 第五章 第1講 光的干涉 課件（31張）.pptx

第1講光的干涉 目標(biāo)定位1 知道光的干涉現(xiàn)象 知道光是一種波 2 理解相干光源和產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件 3 理解明暗條紋的成因及出現(xiàn)明暗條紋的條件 4 理解薄膜干涉的成因 知道薄膜干涉的現(xiàn)象和應(yīng)用 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)梳理 識記 點(diǎn)撥 一 雙縫干涉1 1801年 英國物理學(xué)家托馬斯 楊在實(shí)驗(yàn)室里成功地觀察到了光的干涉 2 雙縫干涉 紅色激光束垂直射到兩條狹縫上 在它的后面的屏幕上看到了的條紋 且條紋間距相等 這表明兩束光在疊加區(qū)域內(nèi)發(fā)生了干涉 明暗相間 3 出現(xiàn)明 暗條紋的條件 光從兩狹縫到屏上某點(diǎn)的路程差為半波長的 即波長 的 時 這些點(diǎn)出現(xiàn)明條紋 當(dāng)路程差為時 這些點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋 4 光干涉的必要條件是兩列光的相同 5 光的干涉現(xiàn)象充分表明光是一種波 偶數(shù)倍 整數(shù)倍 頻率 二 薄膜干涉1 原理 以肥皂膜為例 單色光平行入射到肥皂泡液薄膜上 由液膜前后兩個表面反射回來的兩列光是相干光 它們相互疊加產(chǎn)生干涉 肥皂泡上就出現(xiàn)了的條紋或區(qū)域 2 應(yīng)用 檢查平面的平整程度 明暗相間 課堂講義理解 深化 探究 一 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)1 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 圖1 實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示 有光源 單縫 雙縫和光屏 1 單縫的作用 獲得一個線光源 使光源有唯一的頻率和振動情況 也可用激光直接照射雙縫 2 雙縫的作用 這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動情況完全一致的相干光 2 產(chǎn)生干涉的條件 兩列光的頻率相同 相位相同 振動方向相同 本實(shí)驗(yàn)中是靠 一分為二 的方法獲得兩個相干光源的 3 干涉圖樣 1 若用單色光作光源 則干涉條紋是等間距的明暗相間的條紋 2 若用白光作光源 則干涉條紋是彩色條紋 且中間條紋是白色的 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 證明光是一種波 例1在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 以白光為光源 在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋 若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片 只能透過紅光 另一縫前放一綠色濾光片 只能透過綠光 已知紅光與綠光頻率 波長均不相等 這時 a 只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋 其他顏色的雙縫干涉條紋消失b 紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失 其他顏色的干涉條紋依然存在c 任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在 但屏上仍有光亮d 屏上無任何光亮 解析兩列光波發(fā)生干涉的條件之一是頻率相等 利用雙縫將一束光分成能夠發(fā)生疊加的兩束光 在光屏上形成干涉條紋 但分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩條縫后 紅光和綠光頻率不等 不能發(fā)生干涉 因此屏上不會出現(xiàn)干涉條紋 但仍有光亮 答案c 借題發(fā)揮明確兩列光波發(fā)生干涉的條件 知道不同色光的頻率不同 是對此類問題作出正確判斷的關(guān)鍵 二 雙縫干涉圖樣中出現(xiàn)亮 暗條紋的條件1 亮條紋的條件 屏上某點(diǎn)p到兩條縫s1和s2的路程差正好是波長的整數(shù)倍或半波長的偶數(shù)倍 即 ps1 ps2 k 2k k 0 1 2 3 k 0時 ps1 ps2 此時p點(diǎn)位于屏上的o處 為亮條紋 此處的條紋叫中央亮條紋或零級亮條紋 k為亮條紋的級次 2 暗條紋的條件 屏上某點(diǎn)p到兩條縫s1和s2的路程差正好是半波長的奇數(shù)倍 即 k為暗條紋的級次 從第1級暗條紋開始向兩側(cè)展開 例2如圖2所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置 使用波長為600nm的橙色光源照射單縫s 在光屏中央p處觀察到亮條紋 在位于p點(diǎn)上方的p1點(diǎn)出現(xiàn)第一條亮條紋中心 即p1到s1 s2的路程差為一個波長 現(xiàn)換用波長為400nm的紫光源照射單縫 則 圖2 a p和p1處仍為亮條紋b p處為亮條紋 p1處為暗條紋c p處為暗條紋 p1處為亮條紋d p p1處均為暗條紋 解析從單縫s射出的光波被s1 s2兩縫分成兩束相干光 由題意知屏中央p點(diǎn)到s1 s2距離相等 即分別由s1 s2射出的光到p點(diǎn)的路程差為零 因此中心是亮條紋 因而 無論入射光是什么顏色的光 波長多大 p點(diǎn)都是中央亮條紋 而分別由s1 s2射出的光到p1點(diǎn)的路程差剛好是橙光的一個波長 即 p1s1 p1s2 600nm 橙 則兩列光波到達(dá)p1點(diǎn)振動情況完全一致 振動得到加強(qiáng) 因此 出現(xiàn)亮條紋 當(dāng)換用波長為400nm的紫光時 p1s1 p1s2 600nm 紫 則兩列光波到達(dá)p1點(diǎn)時振動情況完全相反 即分別由s1 s2射出的光到達(dá)p1點(diǎn)時相互削弱 因此 在p1點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋 綜上所述 選項(xiàng)b正確 答案b 借題發(fā)揮判斷屏上某點(diǎn)為亮條紋還是暗條紋 要看該點(diǎn)到兩個光源 雙縫 的路程差與半波長的比值 要記住路程差等于半波長偶數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋 等于半波長奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋 還要注意這一結(jié)論成立的條件是 兩個光源情況完全相同 針對訓(xùn)練如圖3所示 用頻率為f的單色光 激光 垂直照射雙縫 在光屏的p點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋 已知光速為c 則p到雙縫s1 s2的距離之差 r1 r2 應(yīng)為 圖3 答案d 三 對薄膜干涉的理解1 現(xiàn)象 光照到薄膜上 從膜的前表面和后表面反射回來的光再次相遇而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象 兩反射光的路程差等于膜厚度的2倍 2 圖樣 以光照射肥皂泡為例 如果是單色光照射肥皂泡 肥皂泡上就會出現(xiàn)明暗相間的條紋或區(qū)域 如果是白光照射肥皂泡 液膜上就會出現(xiàn)彩色條紋 且每一條紋呈水平分布 3 應(yīng)用 用干涉法檢查平面的平整程度 光學(xué)鏡頭上的增透膜 例3關(guān)于薄膜干涉 下列說法中正確的是 a 只有厚度均勻的薄膜 才會發(fā)生干涉現(xiàn)象b 只有厚度不均勻的楔形薄膜 才會發(fā)生干涉現(xiàn)象c 厚度均勻的薄膜會形成干涉條紋d 觀察肥皂液膜的干涉現(xiàn)象時 觀察者應(yīng)和光源在液膜的同一側(cè) 解析當(dāng)光從薄膜的一側(cè)照射到薄膜上時 只要前后兩個面反射回來的光波的路程差滿足振動加強(qiáng)的條件 就會出現(xiàn)明條紋 滿足振動減弱的條件就會出現(xiàn)暗條紋 這種情況在薄膜厚度不均勻時才會出現(xiàn) 當(dāng)薄膜厚度均勻時 不會出現(xiàn)干涉條紋 但也發(fā)生干涉現(xiàn)象 觀察肥皂液膜的干涉現(xiàn)象時 觀察者應(yīng)和光源在液膜的同一側(cè) 答案d 對點(diǎn)練習(xí)鞏固 應(yīng)用 反饋 1 2 3 4 雙縫干涉1 用兩個紅燈泡照射白墻 在墻上看到的是 a 明暗相間的條紋b 彩色條紋c 一片紅光d 晃動的條紋解析兩燈泡不是相干光源 故現(xiàn)象為c c 1 2 3 4 明 暗條紋的判斷2 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 雙縫到光屏上p點(diǎn)的距離之差為0 6 m 若分別用頻率為f1 5 0 1014hz和f2 7 5 1014hz的單色光垂直照射雙縫 則p點(diǎn)出現(xiàn)明 暗條紋的情況是 a 用單色光f1和f2分別照射時 均出現(xiàn)明條紋b 用單色光f1和f2分別照射時 均出現(xiàn)暗條紋c 用單色光f1照射時出現(xiàn)明條紋 單色光f2照射時出現(xiàn)暗條紋d 用單色光f1照射時出現(xiàn)暗條紋 單色光f2照射時出現(xiàn)明條紋 1 2 3 4 解析單色光f1的波長 單色光f2的波長 1 2 3 4 因p點(diǎn)到雙縫的距離之差 x1 0 6 m 1 所以用單色光f1照射時p處出現(xiàn)亮條紋 所以用單色光f2照射時p處出現(xiàn)暗條紋 故選項(xiàng)c正確 答案c 1 2 3 4 3 如圖4所示 用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn) p處為第二條暗條紋 改用頻率較低的單色光重做上述實(shí)驗(yàn) 其他條件不變 時 則同側(cè)第二條暗條紋的位置 a 仍在p處b 在p點(diǎn)上方c 在p點(diǎn)下方d 要將屏向雙縫方向移近一些才能看到 圖4 1 2 3 4 答案b 1 2 3 4 薄膜干涉4 如圖5所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置 p是附有肥