高三物理光的干涉

光是在空間傳播的某種波光是一種物質(zhì)微粒，在均勻的介質(zhì)中以一定的速度傳播惠更斯1629－1669牛頓光的本質(zhì)是什么？你贊同誰(shuí)的觀點(diǎn)？第1頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1.牛頓的微粒說(shuō)：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(dòng)說(shuō)：光是某種振動(dòng)，以波的形式向周?chē)鷤鞑?，解釋光的干涉和衍射，光的直進(jìn)，光的反射。3.麥克斯韋的電磁說(shuō)：光是一種電磁波，發(fā)展了光的波動(dòng)理論。4.愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)：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(shuō)：光既有粒子性，又有波動(dòng)性。光本性學(xué)說(shuō)的發(fā)展史上的五個(gè)學(xué)說(shuō)第2頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四波的干涉相關(guān)知識(shí)復(fù)習(xí)兩列頻率相同的波(相干波)相遇時(shí),在某些區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng)(波峰與波峰、波谷與波谷疊加),而在某些區(qū)域振動(dòng)減弱(波峰與波谷疊加);且振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域與振動(dòng)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第3頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1801年英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·揚(yáng)在實(shí)驗(yàn)室里成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象.思考：干涉現(xiàn)象是波動(dòng)獨(dú)有的特征，如果光真的是一種波，就必然會(huì)觀察到光的干涉現(xiàn)象．你看見(jiàn)過(guò)光的干涉現(xiàn)象嗎？如果真的存在光的干涉現(xiàn)象，那么，光的干涉現(xiàn)象的干涉圖樣又是怎么樣？第4頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第5頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)1、裝置特點(diǎn)：2、①用單色光單縫雙縫S1SS2屏屏上看到明暗相間的條紋屏上形成的明暗相間條紋叫做干涉圖樣2）雙縫很近0.1mm1）雙縫S1、S2到單縫S的距離相等雙縫的作用是獲得兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的光源，叫相干光源(頻率相同)③雙縫的作用：②單縫的作用：獲得光源第6頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3.干涉圖樣的特點(diǎn):屏上到S1S2距離相等的點(diǎn)出現(xiàn)的是明條紋,叫做中央亮紋明(暗)條紋的寬度相同S1S2雙縫屏幕P1第一亮紋P

中央亮紋P2第二亮紋P3/

第三亮紋P3第三亮紋P2/

第二亮紋P1/

第一亮紋第7頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四明條紋形成的原因S1S2PP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(dòng)情況完全相同，那么,當(dāng)其中一條光傳來(lái)的是波峰時(shí)，另一條傳來(lái)的也一定是波峰，其中一條光傳來(lái)的是波谷時(shí)，另一條傳來(lái)的也一定是波谷，在P點(diǎn)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(diǎn)總是振動(dòng)加強(qiáng)的地方，故出現(xiàn)亮紋雙縫S1S2屏幕1.“中央明紋”的形成原因:光程差δ=0光程差δ=S1P－S2P第8頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四P1

第一亮紋雙縫S1S2屏幕S1S2P1

取P點(diǎn)上方的點(diǎn)P1，若從S1S2發(fā)出的光到P1點(diǎn)的光程差，正好等于一個(gè)波長(zhǎng)δ=S1－S2=λ，則當(dāng)其中一條光傳來(lái)的是波峰時(shí)，另一條傳來(lái)的也一定是波峰，其中一條光傳來(lái)的是波谷時(shí)，另一條傳來(lái)的也一定是波谷，在P1點(diǎn)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，P1點(diǎn)總是振動(dòng)加強(qiáng)的地方，故出現(xiàn)亮紋。λλ第一條亮紋的形成原因分析光程差δ=λ第9頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

取P點(diǎn)上方的點(diǎn)P2，從S1S2發(fā)出的光到P2點(diǎn)的光程差，正好等于一個(gè)波長(zhǎng)δ=S1－S2=2λ，當(dāng)其中一條光傳來(lái)的是波峰時(shí)，另一條傳來(lái)的也一定是波峰，其中一條光傳來(lái)的是波谷時(shí)，另一條傳來(lái)的也一定是波谷，在P2點(diǎn)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，P2點(diǎn)總是振動(dòng)加強(qiáng)的地方，故出現(xiàn)亮紋。光程差δ=2λS1S2P1

2λ第10頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四雙縫S1S2屏幕P1第一亮紋δ=λP

中央亮紋δ=0P2第二亮紋δ=2λP3/

第三亮紋δ=3λP3第三亮紋δ=3λP2/

第二亮紋δ=2λP1/

第一亮紋δ=λ當(dāng)光程差δ=nλ時(shí)出現(xiàn)亮紋以此類(lèi)推第11頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Q1

第一暗紋Q1

當(dāng)其中一條光傳來(lái)的是波峰，另一條傳來(lái)的就是波谷，其中一條光傳來(lái)的是波谷，另一條傳來(lái)的一定是波峰，Q1點(diǎn)總是波峰與波谷相遇，振幅最小，Q1點(diǎn)總是振動(dòng)減弱的地方，故出現(xiàn)暗紋。λ/2S1S2λ/2雙縫S1S2屏幕P

中央亮紋暗條紋形成的原因取P點(diǎn)上方的點(diǎn)Q1，與兩個(gè)狹縫S1、S2路程差δ=S1－S2＝λ/2光程差δ=λ/2第12頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四Q2

第二暗紋雙縫S1S2屏幕3λ/2Q1

第一暗紋P

中央亮紋取P點(diǎn)上方的點(diǎn)Q2，與兩個(gè)狹縫S1、S2路程差δ=S1－S2＝3λ/2當(dāng)其中一條光傳來(lái)的是波峰，另一條傳來(lái)的就是波谷，其中一條光傳來(lái)的是波谷，另一條傳來(lái)的一定是波峰，Q2點(diǎn)總是波峰與波谷相遇，振幅最小，Q2點(diǎn)總是振動(dòng)減弱的地方，故出現(xiàn)暗紋。δ=3λ/2第13頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四雙縫S1S2屏幕Q2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/2當(dāng)光程差δ=半波長(zhǎng)的奇數(shù)時(shí)出現(xiàn)暗紋以此類(lèi)推第14頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（1）空間的某點(diǎn)距離光源S1和S2的路程差為0、1λ、2λ、3λ、等波長(zhǎng)的整數(shù)倍（半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍）時(shí)，該點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)。（2）空間的某點(diǎn)距離光源S1和S2的路程差為λ/2、3λ/2、5λ/2、等半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)?？偨Y(jié)規(guī)律光程差δ=kλ（k=0，1，2，等）光程差δ=（2k+1)λ/2(k=0,1,2,3,等）亮紋暗紋產(chǎn)生明暗條紋的條件亮紋：光程差δ=kλ（k=0,1，2，等）暗紋：光程差δ=（2k+1)λ/2(k=0,1,2,3,等）第15頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四雙縫S1S2屏幕干涉條紋的間距(條紋寬度)與哪些因素有關(guān)?1、什么是干涉條紋的間距(條紋寬度)?△x△x條紋間距的含義：相鄰亮紋和亮紋之間的距離或暗紋和暗紋之間的距離叫做條紋間距。

我們所說(shuō)的亮紋是指最亮的地方，暗紋是最暗的地方，從最亮到最暗有一個(gè)過(guò)渡，條紋間距實(shí)際上是最亮和最亮或最暗和最暗之間的距離。

第16頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四屏A屏BL1L2d兩狹縫之間距離d不變第17頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四亮亮亮為什么雙縫的間距d越小，條紋的間距越大？d2d1亮第18頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四為什么光的波長(zhǎng)λ越大，條紋的間距越大？亮亮亮亮第19頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2、影響相鄰兩明紋間的距離大小因素：①波長(zhǎng)λ②狹縫之間的距離d③為擋板與屏間的距離lS1S2P1Pl第20頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例2﹑在下列關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法中，正確的是:()A、將雙縫間距變小，則干涉條紋寬度增大；B、在相同條件下，紫光的干涉紋較紅光干涉紋寬；C、用遮光片遮住雙縫中的一條狹縫，則光屏上僅出現(xiàn)一條亮線(xiàn)；D、將紅色與蘭色濾光片插入兩條狹縫中，然后用白光照射雙縫，則屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋。AD

第21頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光色波長(zhǎng)λ(μm)頻率f

(1014Hz)光的

顏色波長(zhǎng)λ(μm)頻率f

(1014Hz)紅0.77～0.623.9～4.8綠0.58～0.495.2～6.1橙0.62～0.64.8～5.0藍(lán)－靛0.49～0.456.1～6.7黃0.6～0.585.0～5.2紫0.45～0.406.7～7.5各色光在真空中的波長(zhǎng)和頻率的范圍見(jiàn)下表：一束紅光從空氣進(jìn)入玻璃，f、V、λ如何變化？第22頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四白光的干涉圖樣是什么樣的？①明暗相間的彩色條紋；②中央為白色亮條紋；③干涉條紋是以中央亮紋為對(duì)稱(chēng)點(diǎn)排列的；④在每條彩色亮紋中紅光總是在外側(cè)，紫光在內(nèi)側(cè)。為什么會(huì)這樣?第23頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四肥皂泡呈彩色生活中常見(jiàn)的干涉現(xiàn)象第24頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四昆蟲(chóng)的翅膀呈彩色某些金屬的表面呈彩色蟬翅在陽(yáng)光下第25頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四薄膜干涉4、像上出現(xiàn)明暗相間的黃色條紋5、隨著時(shí)間的推移，條紋間距越來(lái)大。1、點(diǎn)燃酒精燈，并在酒精燈火焰里灑一些食鹽。3、在火焰的同側(cè)觀察火焰的反射像。2、用金屬環(huán)在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。2、單色光的薄膜干涉圖樣是？3、白光的薄膜干涉圖樣是？思考：1、為什么會(huì)有明暗相間的條紋？第26頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四由于重力的作用，肥皂薄膜將形成上薄下厚的楔形。光從薄膜的前后兩個(gè)表面反射出來(lái)兩個(gè)光波，這兩列光波的頻率相同，產(chǎn)生干涉?，F(xiàn)象解釋前表面后表面第27頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍，形成黃色的亮條紋。光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，形成暗條紋?，F(xiàn)象解釋白光照射時(shí)是彩色條紋在重力的作用下，薄膜隨著時(shí)間越來(lái)越薄,條紋間距變稀疏。第28頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四光的干涉在技術(shù)上的應(yīng)用1.檢查物體表面的平整程度2.增透膜第29頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四楔性空氣薄層標(biāo)準(zhǔn)樣板被檢測(cè)平面光在空氣層的上下表面發(fā)生反射,這兩束反射光發(fā)生干涉.如果被檢測(cè)表面的平整的,將看到與底線(xiàn)平行的干涉條紋.原因是厚度相等的地方，光程差一樣、干涉情況一樣，即某一處反射回來(lái)的兩列波疊加，若光振動(dòng)加強(qiáng)，產(chǎn)生亮點(diǎn)，那些與這處厚度相等的地方都是亮點(diǎn)，這些亮點(diǎn)組成彼此平行的亮紋,反之是暗紋第30頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第31頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四第32頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.增透膜增透膜薄膜厚度增透膜：在透鏡表面涂上一層薄膜，當(dāng)薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波長(zhǎng)的1/4時(shí)，從薄膜前后兩表面反射回來(lái)的光的路程差恰好等于半個(gè)波長(zhǎng)，它們干涉相消，減小了反射光的能量，增強(qiáng)了透射光的能量，稱(chēng)為增透膜。第33頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四另一種實(shí)現(xiàn)光的干涉裝置牛頓環(huán)第34頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四課堂小結(jié):1.揚(yáng)氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)②干涉圖樣的特點(diǎn)①光的干涉條件:相干光③產(chǎn)生明暗條紋的條件單色光照射時(shí):白光照射時(shí):亮紋：光程差δ=kλ暗紋：光程差δ=（2k+1)λ/2④亮（暗）紋間距的公式△x=λ第35頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.薄膜干涉光在薄膜的前后表面發(fā)生反射,這兩束反射光發(fā)生干涉.3.光的干涉在技術(shù)上的應(yīng)用①檢查物體表面的平整程度②增透膜第36頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例1﹑下列現(xiàn)象中，屬于光的干涉的是（）

A．雨過(guò)天晴，天空中形成的彩虹

B．陽(yáng)光下，肥皂泡呈現(xiàn)彩色

C．一截插入水中的筷子，看上去變彎了

D．下雨后，在停過(guò)汽車(chē)的瀝青路面上，油膜常出現(xiàn)彩色【課堂練習(xí)】BD第37頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四答案:不能例2、兩只相同的燈泡發(fā)出的光束相遇___________發(fā)生干涉現(xiàn)象？（填“能”或“不能”）第38頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例3﹑在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果所用單色光波長(zhǎng)為0.40μm，屏上P點(diǎn)與雙縫的距離差是1.80μm，則P點(diǎn)處是________條紋；若還用同一裝置，而換成波長(zhǎng)為0.60μm單色光，則P點(diǎn)處是________條紋。（填"明"、"暗"）亮暗第39頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例4﹑在利用雙縫裝置觀察單色光的干涉現(xiàn)象時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）

A．對(duì)于同一實(shí)驗(yàn)裝置，紅光產(chǎn)生的干涉條紋間距比紫光產(chǎn)生的條紋間距小

B．在其它條件不變條件下，增加雙縫間距離，干涉條紋變寬

C．在其它條件不變條件下，增加雙縫到屏的距離，干涉條紋變寬

D．由于不同顏色光的波長(zhǎng)不同，位于中央的條紋可能是明條紋，也可能是暗條紋C第40頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例5、

關(guān)于光在豎直的肥皂液薄膜上產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，下列說(shuō)法中正確的是()

A．干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在薄膜前后兩表面反射，形成的兩列光波疊加的結(jié)果

B．若出現(xiàn)明暗相間條紋相互平行，說(shuō)明肥皂膜的厚度是均勻的

C．用綠色光照射薄膜產(chǎn)生的干涉條紋間距比黃光照射時(shí)間距小

D．薄膜上的干涉條紋基本上是豎直的A、C第41頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例6、如圖所示，是用干涉法檢查某厚玻璃的上表面是否平整的裝置，所用單色光做光源，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列兩個(gè)表面反射的光線(xiàn)疊加而成的？A、a的上表面和b的下表面B、a的上表面和b的上表面C、a的下表面和b的上表面D、a的下表面和b的下表面C第42頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例7、用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，得到彩色的干涉條紋，下列正確的說(shuō)法是：（）A、干涉圖樣的中央亮紋是白色的；B、在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紅色條紋；C、在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紫色條紋；D、在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的彩色條紋的顏色與雙縫間距離有關(guān)AC第43頁(yè)，共47頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例8：用單色光照射肥皂薄膜時(shí)，發(fā)生光