光的干涉》課件.

1、光的波動性光的波動性第一節(jié)：光的干涉第一節(jié)：光的干涉第一個問題第一個問題 光到底是什么？光到底是什么？17世紀形成了兩種學說：世紀形成了兩種學說：*微粒說微粒說-認為光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒，在均勻認為光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒，在均勻 介質(zhì)中以一定的速度傳播。介質(zhì)中以一定的速度傳播。 代表人物：牛頓（英國）代表人物：牛頓（英國）能解釋能解釋-光的直進現(xiàn)象、光的反射；不能解釋光的直進現(xiàn)象、光的反射；不能解釋-同時發(fā)生反同時發(fā)生反射和折射、幾束光相遇而互不干擾。射和折射、幾束光相遇而互不干擾。波動說波動說-認為光是在空間傳播的某種波。認為光是在空間傳播的某種波。 代表人物：惠更斯（荷蘭）代

2、表人物：惠更斯（荷蘭）能解釋能解釋-同時發(fā)生反射和折射、幾束光相遇而互不干擾；同時發(fā)生反射和折射、幾束光相遇而互不干擾；不能解釋不能解釋-光的直進現(xiàn)象。光的直進現(xiàn)象。由于早期的波動說不能用數(shù)學作嚴格的表達和分析、牛頓在由于早期的波動說不能用數(shù)學作嚴格的表達和分析、牛頓在物理界的威望，微粒說一直占上風。物理界的威望，微粒說一直占上風。 * * 19世紀初，在實驗中觀察到光的干涉和衍射現(xiàn)世紀初，在實驗中觀察到光的干涉和衍射現(xiàn)象，不能用微粒說解釋，因而證明了波動說的正象，不能用微粒說解釋，因而證明了波動說的正確性。確性。是什么波？是什么波？ 19世紀世紀60年代性，麥克斯韋預言電磁波存在，年代性，麥

3、克斯韋預言電磁波存在，光也是一種電磁波，赫茲實驗證實這種學說。波光也是一種電磁波，赫茲實驗證實這種學說。波動說得到了公認。動說得到了公認。* * 1919世紀末，發(fā)現(xiàn)了新現(xiàn)象世紀末，發(fā)現(xiàn)了新現(xiàn)象-光電效應(yīng)，用波動光電效應(yīng)，用波動 說無法解釋。愛因斯坦于說無法解釋。愛因斯坦于2020世紀初提出光子說，世紀初提出光子說， 認為光具有粒子性，從而解釋了光電效應(yīng)。認為光具有粒子性，從而解釋了光電效應(yīng)。這兒的粒子不這兒的粒子不同于牛頓所說同于牛頓所說的微粒。的微粒。光到底是什么？光到底是什么？* * 現(xiàn)在人們認識到：光既具有波動性，又具有粒子性。現(xiàn)在人們認識到：光既具有波動性，又具有粒子性。本章介紹光的

4、波動性，下章要介紹光的量子性。本章介紹光的波動性，下章要介紹光的量子性。干涉、衍射干涉、衍射是波特有的是波特有的現(xiàn)象！現(xiàn)象！第一節(jié)第一節(jié) 光的干涉光的干涉 一、雙縫干涉實驗裝置一、雙縫干涉實驗裝置第一節(jié)第一節(jié) 光的干涉光的干涉1、裝置特點、裝置特點：雙縫雙縫s1、s2的距離很近，的距離很近，縫很窄縫很窄 2、用單色激光用單色激光 雙縫的作用雙縫的作用：相當：相當于兩個振動情況完全相于兩個振動情況完全相同的光源，雙孔的作用同的光源，雙孔的作用是獲得相干光源是獲得相干光源 實驗介紹：實驗介紹：一、雙縫干涉實驗一、雙縫干涉實驗雙縫雙縫屏屏s1s2激光激光相干光不是相干光源2. 產(chǎn)生干涉的條件：產(chǎn)生干

5、涉的條件： 由由振動情況完全相同的光源振動情況完全相同的光源發(fā)出的光互相疊加，發(fā)出的光互相疊加，才能干涉現(xiàn)象。雙縫干涉實驗中，狹縫才能干涉現(xiàn)象。雙縫干涉實驗中，狹縫s1、s2相當于相當于兩個振動情況總是相同的波源。兩個振動情況總是相同的波源。兩個獨立光源發(fā)兩個獨立光源發(fā)出的光，不可能出的光，不可能是相干波源。是相干波源。必須是同一點光必須是同一點光源（或線光源）源（或線光源）發(fā)出的一束光分發(fā)出的一束光分成兩束，才能得成兩束，才能得到相干光。到相干光。第一節(jié)第一節(jié) 光的干涉光的干涉1、裝置特點、裝置特點： （1）雙縫很近雙縫很近 0.1mm （2）雙縫）雙縫s1、s2與單縫與單縫s 的距離相等的

6、距離相等 2、濾色片作用：濾色片作用：獲得獲得單色光單色光 單縫的作用單縫的作用：是獲得：是獲得線光源線光源 雙縫的作用雙縫的作用：相當于：相當于兩個振動情況完全相同的兩個振動情況完全相同的光源，雙孔的作用是獲得光源，雙孔的作用是獲得相干光源相干光源 實驗介紹：實驗介紹：一、楊氏雙縫干涉實驗一、楊氏雙縫干涉實驗楊氏雙縫干涉分波面法獲得相干光源單縫單縫 雙縫雙縫紅濾色片紅濾色片s1ss2屏幕屏幕普通光源分波面法分波面法 在點光源發(fā)出的光的某一波面上，取兩個子在點光源發(fā)出的光的某一波面上，取兩個子波源，他們發(fā)出的光可產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，此法稱為波源，他們發(fā)出的光可產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，此法稱為分波面法。如楊氏雙

7、縫干涉實驗。分波面法。如楊氏雙縫干涉實驗。ps * *第三個問題：第三個問題： 雙縫干涉（紅光）實驗現(xiàn)象分析：雙縫干涉（紅光）實驗現(xiàn)象分析：見書本見書本p彩頁彩頁結(jié)論：光是一種波結(jié)論：光是一種波!單色光雙縫干涉圖樣條紋的特點單色光雙縫干涉圖樣條紋的特點： （1）明暗相間明暗相間 （2）條紋等寬等距）條紋等寬等距 （3）條紋亮度相同）條紋亮度相同 （4） 兩縫兩縫s1、s2中垂線與屏幕相交位置是亮條紋中垂線與屏幕相交位置是亮條紋-中央亮紋中央亮紋問題：（問題：（1）為什么會出現(xiàn)這樣的圖象？）為什么會出現(xiàn)這樣的圖象？ （2）怎樣用波動理論進行解釋？）怎樣用波動理論進行解釋？s1s2p=0 由于從由

8、于從s1s2發(fā)出的光是振動發(fā)出的光是振動情況完全相同，又經(jīng)過相同的路情況完全相同，又經(jīng)過相同的路程到達程到達p點，其中一條光傳來的點，其中一條光傳來的是波峰，另一條傳來的也一定是是波峰，另一條傳來的也一定是波峰，其中一條光傳來的是波谷，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，確另一條傳來的也一定是波谷，確信在信在p點激起的振動，振幅點激起的振動，振幅aa1+a2為最大，為最大，p點總是振動加強點總是振動加強的地方，故應(yīng)出現(xiàn)亮紋，這一條的地方，故應(yīng)出現(xiàn)亮紋，這一條亮紋叫中央亮紋。亮紋叫中央亮紋。（又叫零級亮紋）（又叫零級亮紋）p中央亮紋中央亮紋雙縫雙縫s1s2屏幕屏幕 p點在點在

9、s、s2的垂直平分線上的垂直平分線上注意：直線只表示光源到注意：直線只表示光源到p的距離，沒有箭頭，的距離，沒有箭頭， 因為在波動說因為在波動說 中沒有光線的概念。在波動說中有中沒有光線的概念。在波動說中有“波長波長”的概念。的概念。p1 第一亮紋第一亮紋雙縫雙縫s1s2屏幕屏幕s1s2p1 =雙縫雙縫s1s2屏幕屏幕p1 第一亮紋第一亮紋 =p 中央亮紋中央亮紋 =0p2 第二亮紋第二亮紋 =2p3 / 第三亮紋第三亮紋 =3p3 第三亮紋第三亮紋 =3p3 / 第二亮紋第二亮紋 =2p3 / 第一亮紋第一亮紋 =q2 第二暗紋第二暗紋q 1 第一暗紋第一暗紋q3 第三暗紋第三暗紋q3 /

10、第三暗紋第三暗紋q2 / 第二暗紋第二暗紋q1 / 第一暗紋第一暗紋=5/2=/2=3/2=5/2=3/2=/2總結(jié)規(guī)律總結(jié)規(guī)律2 .出現(xiàn)加強、減弱點的條件：出現(xiàn)加強、減弱點的條件：路程差路程差 =（k =1,2,3 ,）路程差路程差 =k（k = 1,2,）0,亮紋亮紋暗紋暗紋lxddsin1 .路程差路程差3. 干涉條紋間距：干涉條紋間距： x=dl21k三、干涉條紋的間距與哪些因素有關(guān)三、干涉條紋的間距與哪些因素有關(guān)?1、什么是干涉條紋的間距、什么是干涉條紋的間距?雙縫雙縫s1s2屏幕屏幕xx 條紋間距的含義：亮條紋間距的含義：亮紋或暗紋之間的距離總是紋或暗紋之間的距離總是相等的，亮紋和

11、亮紋之間相等的，亮紋和亮紋之間的距離或暗紋和暗紋之間的距離或暗紋和暗紋之間的距離叫做條紋間距。的距離叫做條紋間距。 我們所說的亮紋是指我們所說的亮紋是指最亮的地方，暗紋是最暗最亮的地方，暗紋是最暗的地方，從最亮到最暗有的地方，從最亮到最暗有一個過渡，條紋間距實際一個過渡，條紋間距實際上是上是最亮和最亮最亮和最亮或或最暗和最暗和最暗最暗之間的距離。之間的距離。 實驗：在兩縫間距離實驗：在兩縫間距離d以及檔以及檔板和屏的距離板和屏的距離l一定的情況下，一定的情況下，用不同的單色光做雙縫干涉用不同的單色光做雙縫干涉實驗。結(jié)果如右：實驗。結(jié)果如右：四、波長和頻率四、波長和頻率 見書本彩頁見書本彩頁想一

12、想：紅、藍、紫光的想一想：紅、藍、紫光的波長大小是什么關(guān)系？波長大小是什么關(guān)系？1. 紅光的波長最長，紅光的波長最長， 紫光的波長最短。紫光的波長最短。 白光的干涉圖樣是什么樣？白光的干涉圖樣是什么樣？白光的干涉圖樣是彩色的白光的干涉圖樣是彩色的零級亮紋中央是白色的。零級亮紋中央是白色的。見書本彩頁。見書本彩頁。2、波長越長頻率越小，波長越短頻率越大。、波長越長頻率越小，波長越短頻率越大。 波長和頻率的乘積等于波速：波長和頻率的乘積等于波速：v=f 不同的色光在真空中的傳播速度相同。所以：不同的色光在真空中的傳播速度相同。所以： 波長越長頻率越小，波長越短頻率越大。波長越長頻率越小，波長越短頻

13、率越大。光的光的顏色顏色波長波長(nm)頻率頻率 f(1014hz)光的光的顏色顏色波長波長(nm)頻率頻率 f(1014hz)紅紅7706203.94.8綠綠5804905.26.1橙橙6206004.85.0藍靛藍靛4904506.16.7黃黃6005805.05.2紫紫4504006.77.51nm=10-9m 1、在真空中波長為、在真空中波長為610-7 m的是黃光，波長為的是黃光，波長為410-7 m的是紫的是紫光，現(xiàn)有一束頻率為光，現(xiàn)有一束頻率為51014hz的單色光，它在折射率的單色光，它在折射率n=1.5的無的無色透明玻璃中的波長是多少？它在玻璃中呈什么顏色？色透明玻璃中的波長

14、是多少？它在玻璃中呈什么顏色？解：該色光在真空中的波長解：該色光在真空中的波長是黃光是黃光該色光在真空中為黃光，進入玻璃后頻率不變，因而仍為黃光。該色光在真空中為黃光，進入玻璃后頻率不變，因而仍為黃光。例題例題60001061051037148mmvc10-10 m 可得在玻璃中的波長為可得在玻璃中的波長為= 4000 n10-10 m 由由ffvcn解：解：2. 在楊氏干涉實驗中，若已知兩狹縫間距為在楊氏干涉實驗中，若已知兩狹縫間距為1mm，雙縫到屏的，雙縫到屏的 距離為距離為20cm，屏上得到的干涉圖樣如圖，請根據(jù)圖中的測量，屏上得到的干涉圖樣如圖，請根據(jù)圖中的測量 數(shù)據(jù)。求出該單色光的波

15、長和頻率。數(shù)據(jù)。求出該單色光的波長和頻率。 由由 dlx d dcmcmx d d1 . 055 . 0 cmcmxld51052001 . 01 . 0,d=510-7m214278106105103hhcvf練習練習1、關(guān)于光的干涉，下列說法中正確的是、關(guān)于光的干涉，下列說法中正確的是 a、兩列不同顏色的光不可能發(fā)生干涉、兩列不同顏色的光不可能發(fā)生干涉 b、兩列強度不同的光不可能發(fā)生干涉、兩列強度不同的光不可能發(fā)生干涉 c、兩列強度不同的光可能發(fā)生干涉、兩列強度不同的光可能發(fā)生干涉 d、兩列顏色相同的光不可能發(fā)生干涉、兩列顏色相同的光不可能發(fā)生干涉（ ）a c2、用白光做雙縫干涉實驗時，觀

16、察到的干涉圖樣中、用白光做雙縫干涉實驗時，觀察到的干涉圖樣中 央為白色明紋，兩側(cè)出現(xiàn)彩色的條紋。這是因為：央為白色明紋，兩側(cè)出現(xiàn)彩色的條紋。這是因為： （ ） a、各種色光的波長不同、各種色光的波長不同 b、各種色光的傳播速度不同、各種色光的傳播速度不同 c、各種色光的色散不同、各種色光的色散不同 d、各種色光的溫度不同、各種色光的溫度不同a3、在雙縫干涉實驗中，要增大相鄰兩條明紋的間距，需要：、在雙縫干涉實驗中，要增大相鄰兩條明紋的間距，需要： a、增大入射光的頻率、增大入射光的頻率 b、增大入射光的強度、增大入射光的強度 c、減小入射光的頻率、減小入射光的頻率 d、減小入射光的強度、減小入射光的強度（ ）cc4、在雙縫干涉實驗中，當用波長為、在雙縫干涉實驗中，當用波長為1的單色光照射時，觀的單色光照射時，觀 察到屏上察到屏上p點處恰為從光屏中心點處恰為從光屏中心o點數(shù)起第三條亮紋，當點數(shù)起第三條亮紋，當 換用波長為換用