高中物理《光的干涉》名師優(yōu)質(zhì)課獲獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

光波動(dòng)性第一節(jié)：光干涉第1頁第一個(gè)問題光到底是什么？17世紀(jì)形成了兩種學(xué)說：*微粒說------認(rèn)為光是從光源發(fā)出一個(gè)物質(zhì)微粒，在均勻介質(zhì)中以一定速度傳輸。代表人物：牛頓（英國）能解釋-----光直進(jìn)現(xiàn)象、光反射；不能解釋-----同時(shí)發(fā)生反射和折射、幾束光相遇而互不干擾。波動(dòng)說------認(rèn)為光是在空間傳輸某種波。代表人物：惠更斯（荷蘭）能解釋-----同時(shí)發(fā)生反射和折射、幾束光相遇而互不干擾；不能解釋-----光直進(jìn)現(xiàn)象。因?yàn)樵缙诓▌?dòng)說不能用數(shù)學(xué)作嚴(yán)格表示和分析、牛頓在物理界威望，微粒說一直占上風(fēng)。第2頁

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19世紀(jì)初，在試驗(yàn)中觀察到光干涉和衍射現(xiàn)象，不能用微粒說解釋，因而證實(shí)了波動(dòng)說正確性。是什么波？19世紀(jì)60年代性，麥克斯韋預(yù)言電磁波存在，光也是一個(gè)電磁波，赫茲試驗(yàn)證實(shí)這種學(xué)說。波動(dòng)說得到了公認(rèn)。*19世紀(jì)末，發(fā)覺了新現(xiàn)象----光電效應(yīng)，用波動(dòng)說無法解釋。愛因斯坦于20世紀(jì)初提出光子說，認(rèn)為光含有粒子性，從而解釋了光電效應(yīng)。這兒粒子不同于牛頓所說微粒。光到底是什么？*現(xiàn)在人們認(rèn)識(shí)到：光既含有波動(dòng)性，又含有粒子性。本章介紹光波動(dòng)性，下章要介紹光量子性。干涉、衍射是波特有現(xiàn)象！第3頁第一節(jié)光干涉

一、雙縫干涉試驗(yàn)裝置第4頁第一節(jié)光干涉1、裝置特點(diǎn)：雙縫S1、S2距離很近，縫很窄2、①用單色激光②雙縫作用：相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同光源，雙孔作用是取得相干光源試驗(yàn)介紹：一、雙縫干涉試驗(yàn)雙縫屏S1S2激光第5頁相干光無干涉現(xiàn)象s12s不是相干光源第6頁2.產(chǎn)生干涉條件：由振動(dòng)情況完全相同光源發(fā)出光相互疊加，才能干涉現(xiàn)象。雙縫干涉試驗(yàn)中，狹縫S1、S2相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同波源。兩個(gè)獨(dú)立光源發(fā)出光，不可能是相干波源。必須是同一點(diǎn)光源（或線光源）發(fā)出一束光分成兩束，才能得到相干光。第7頁第一節(jié)光干涉1、裝置特點(diǎn)：（1）雙縫很近0.1mm（2）雙縫S1、S2與單縫S距離相等2、①濾色片作用：取得單色光②單縫作用：是取得線光源③雙縫作用：相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同光源，雙孔作用是取得相干光源試驗(yàn)介紹：一、楊氏雙縫干涉試驗(yàn)楊氏雙縫干涉分波面法取得相干光源單縫雙縫紅濾色片S1SS2屏幕普通光源第8頁分波面法在點(diǎn)光源發(fā)出光某一波面上，取兩個(gè)子波源，他們發(fā)出光可產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，此法稱為分波面法。如楊氏雙縫干涉試驗(yàn)。pS

*第9頁第三個(gè)問題：雙縫干涉（紅光）試驗(yàn)現(xiàn)象分析：見書本P彩頁結(jié)論：光是一個(gè)波!第10頁單色光雙縫干涉圖樣條紋特點(diǎn)：（1）明暗相間（2）條紋等寬等距（3）條紋亮度相同（4）兩縫S1、S2中垂線與屏幕相交位置是亮條紋---中央亮紋問題：（1）為何會(huì)出現(xiàn)這么圖象？（2）怎樣用波動(dòng)理論進(jìn)行解釋？第11頁S1S2Pδ=0因?yàn)閺腟1S2發(fā)出光是振動(dòng)情況完全相同，又經(jīng)過相同旅程抵達(dá)P點(diǎn)，其中一條光傳來是波峰，另一條傳來也一定是波峰，其中一條光傳來是波谷，另一條傳來也一定是波谷，確信在P點(diǎn)激起振動(dòng)，振幅A＝A1+A2為最大，P點(diǎn)總是振動(dòng)加強(qiáng)地方，故應(yīng)出現(xiàn)亮紋，這一條亮紋叫中央亮紋。（又叫零級(jí)亮紋）P中央亮紋雙縫S1S2屏幕P點(diǎn)在S、S2垂直平分線上注意：直線只表示光源到P距離，沒有箭頭，因?yàn)樵诓▌?dòng)說中沒有光線概念。在波動(dòng)說中有“波長”概念。第12頁P(yáng)1

第一亮紋雙縫S1S2屏幕S1S2P1

λλδ=λ第13頁雙縫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=3λP3/

第二亮紋δ=2λP3/

第一亮紋δ=λQ2第二暗紋Q

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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第14頁總結(jié)規(guī)律2.出現(xiàn)加強(qiáng)、減弱點(diǎn)條件：旅程差δ=（k=1,2,3,…）旅程差δ=kλ（k=1,2,…）0,亮紋暗紋1.旅程差3.干涉條紋間距：?x=dLλ第15頁三、干涉條紋間距與哪些原因相關(guān)?1、什么是干涉條紋間距?雙縫S1S2屏幕△x△x

★條紋間距含義：亮紋或暗紋之間距離總是相等，亮紋和亮紋之間距離或暗紋和暗紋之間距離叫做條紋間距。

★我們所說亮紋是指最亮地方，暗紋是最暗地方，從最亮到最暗有一個(gè)過渡，條紋間距實(shí)際上是最亮和最亮或最暗和最暗之間距離。

第16頁試驗(yàn)：在兩縫間距離d以及檔板和屏距離L一定情況下，用不一樣單色光做雙縫干涉試驗(yàn)。結(jié)果如右：四、波長和頻率

見書本彩頁想一想：紅、藍(lán)、紫光波長大小是什么關(guān)系？1.紅光波長最長，紫光波長最短。

白光干涉圖樣是什么樣？白光干涉圖樣是彩色零級(jí)亮紋中央是白色。見書本彩頁。第17頁2、波長越長頻率越小，波長越短頻率越大。波長和頻率乘積等于波速：v=λf

不一樣色光在真空中傳輸速度相同。所以：波長越長頻率越小，波長越短頻率越大。光

顏色波長λ(nm)頻率f

(1014Hz)光

顏色波長λ(nm)頻率f

(1014Hz)紅770～6203.9～4.8綠580～4905.2～6.1橙620～6004.8～5.0藍(lán)－靛490～4506.1～6.7黃600～5805.0～5.2紫450～4006.7～7.51nm=10-9m第18頁1、在真空中波長為6×10-7

m是黃光，波長為4×10-7m是紫光，現(xiàn)有一束頻率為5×1014HZ單色光，它在折射率n=1.5無色透明玻璃中波長是多少？它在玻璃中呈什么顏色？解：該色光在真空中波長

是黃光該色光在真空中為黃光，進(jìn)入玻璃后頻率不變，因而仍為黃光。[例題]×10-10m

可得在玻璃中波長為=4000

×10-10m由lllloo===ffvcn第19頁解：2.在楊氏干涉試驗(yàn)中，若已知兩狹縫間距為1mm，雙縫到屏距離為20cm，屏上得到干涉圖樣如圖，請(qǐng)依據(jù)圖中測量數(shù)據(jù)。求出該單色光波長和頻率。

由ldlx=Dcmcmx==D1.055.0∴=5×10-7mf第20頁[練習(xí)]1、關(guān)于光干涉，以下說法中正確是A、兩列不一樣顏色光不可能發(fā)生干涉B、兩列強(qiáng)度不一樣光不可能發(fā)生干涉C、兩列強(qiáng)度不一樣光可能發(fā)生干涉D、兩列顏色相同光不可能發(fā)生干涉（）AC2、用白光做雙縫干涉試驗(yàn)時(shí)，觀察到干涉圖樣中央為白色明紋，兩側(cè)出現(xiàn)彩色條紋。這是因?yàn)椋海ǎ〢、各種色光波長不一樣B、各種色光傳輸速度不一樣C、各種色光色散不一樣D、各種色光溫度不一樣A第21頁3、在雙縫干涉試驗(yàn)中，要增大相鄰兩條明紋間距，需要：

A、增大入射光頻率B、增大入射光強(qiáng)度C、減小入射光頻率D、減小入射光強(qiáng)度（）CC4、在雙縫干涉試驗(yàn)中，當(dāng)用波長為λ1單色光照射時(shí)，觀察到屏上P點(diǎn)處恰為從光屏中心O點(diǎn)數(shù)起第三條亮紋，當(dāng)換用波長為