唐山市第六十二中学+双缝干涉的原创课件

1、光的干涉光的干涉双缝干涉一、一、光的干涉现象光的干涉现象 杨氏干涉实验杨氏干涉实验二、二、运用光的波动运用光的波动理论进行分析理论进行分析三、三、干涉条纹的间距干涉条纹的间距与哪些因素有关与哪些因素有关Thomas Young(17731829) 英国物理学家、考古英国物理学家、考古学家、医生、学家、医生、光的波动光的波动说说奠基人之一。杨氏双奠基人之一。杨氏双缝干涉实验是最早利用缝干涉实验是最早利用单一光源，通过分波阵单一光源，通过分波阵面法获得干涉现象的典面法获得干涉现象的典型实验型实验。11-2 11-2 双缝干涉双缝干涉一一 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验(1801)11-2 11-

2、2 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉一、光的干涉现象光的干涉现象-杨氏干涉实验杨氏干涉实验1、装置特点、装置特点： （1）双缝很近 0.1mm， （2）双缝S1、S2与单缝S的距离相等，单缝 双缝红滤色片S1SS2屏幕2、装置、装置要用单色光要用单色光单孔的作用：单孔的作用：是获得点光源是获得点光源双孔的作用：双孔的作用：相当于两个振动情况相当于两个振动情况完全相同的光源，双完全相同的光源，双孔的作用是获得相干孔的作用是获得相干光源光源 5、干涉图样的特点、干涉图样的特点： （1）形成明暗相间的条纹 （2）亮纹间等距、暗纹间等距 （3）两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮 条纹-中央亮纹提出问题提出

3、问题：（：（1）为什么会出现这样的图象？）为什么会出现这样的图象？ （2）怎样用波动理论进行解释？）怎样用波动理论进行解释？复习：（1）两列波在波峰和波峰相遇或波谷与波谷相遇时振幅变大，说明此点为振动加强点 。 （2）两列波在波峰和波谷相遇时振幅变小，说明此点为振动减弱点。 二、运用光的波动理论进行分析二、运用光的波动理论进行分析（3）对光发生干涉时）对光发生干涉时 若光互相加强，出现亮条纹若光互相加强，出现亮条纹 若光互相削弱，出现暗条纹若光互相削弱，出现暗条纹 ooB实实 验验 示示 意意 图图1s2sspdL Lxdrsin12drrrx1r2rLdLx /tansinxL 11-2 1

4、1-2 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉2 2 理论计算理论计算ooB实实 验验 示示 意意 图图1s2ssprx1r2rLd11-2 11-2 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉2 2 理论计算理论计算k dxdr加强加强,2, 1 ,0k2) 12(k 减弱减弱2) 12(kdd暗纹暗纹ddkx明纹明纹,2, 1 ,0k二列波干涉加强和减弱的条件二列波干涉加强和减弱的条件kr22位相差条件位相差条件加强加强kr或或波程差条件波程差条件加强加强11-2 11-2 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉,2, 1 ,0k) 12(k 减弱减弱2) 12(k 减弱减弱二列波干涉加强和减弱的条件二列波干涉加强和减弱的条件kr22

5、位相差条件位相差条件加强加强kr或或波程差条件波程差条件加强加强11-2 11-2 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉,2, 1 ,0k) 12(k 减弱减弱2) 12(k 减弱减弱(2) 条纹间距条纹间距 ddx(1) 明暗明暗条纹中心的位置条纹中心的位置2)12(kdd暗纹暗纹ddkx明纹明纹,2,1 ,0k 一系列平行的明暗相间的一系列平行的明暗相间的等间距等间距条纹；条纹；各级明暗纹在中央明纹两侧各级明暗纹在中央明纹两侧对称对称分布。分布。 (3) 条纹特点条纹特点x=0处处, k=0,中央明纹中央明纹11-2 11-2 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉 x其它地方的亮度介于最明和最暗之间其它地方的亮度

6、介于最明和最暗之间k=3k=2k=1k=0亮条纹亮条纹亮条纹亮条纹探究探究2： 出现明暗相间条纹的条件出现明暗相间条纹的条件S1S2暗条纹暗条纹 /2探究探究2： 出现明暗相间条纹的条件出现明暗相间条纹的条件S1S2 3、实验的改进：、实验的改进：指出用狭缝代替小孔，可以得到同样清晰， 但明亮得多的干涉条纹。 用氦氖激光器发出的激光演示双缝干涉实验。 4、实验演示、实验演示红滤色片单缝 双缝S1SS2屏幕S1S2PP=0中央亮纹 由于从S1S2发出的光是振动情况完全相同，又经过相同的路程到达P点，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的也一定是波谷

7、，确信在P点激起的振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅AA1+A2为最大，P点总是振动加强的地方，故应出现亮纹，这一条亮纹叫中央亮纹。双缝S1S2屏幕P1 第一亮纹双缝S1S2屏幕S1S2P1 取P点上方的点P1，从S1S2发出的光到P1点的光程差就不同，若这个光程差正好等于波长的整数倍，比如= S1S2=，出现第一条亮纹。 =P2 第二亮纹双缝S1S2屏幕 屏上P1点的上方还可以找到= S1S22的P2点出现第二条亮纹。 2P3 第三亮纹双缝S1S2屏幕 屏上P1点的上方还可以找到= S1S24的P2点，= S1S25的P3点等处的第四条、第五条亮纹；在中央明纹P的下方可找到= S1

8、S2的P1/点，= S1S22的P2/点，= S1S23的P3/点等处与中央明纹为对称的第一、第二、第三，第n条亮纹。3双缝S1S2屏幕P1 第一亮纹 =P 中央亮纹 =0P2 第二亮纹 =2P3 / 第三亮纹 =3P3 第三亮纹 =3P2 / 第二亮纹 =2P1 / 第一亮纹 =Q1 第一暗纹双缝S1S2屏幕S1S2P1 取P点上方的点Q1，与两个狭缝S1、S2路程差= S1S2/2，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q1点激起的振动总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q1点总是振动减弱的地方，故应出现暗纹。/2/2P 中央亮纹Q2 第二

9、暗纹双缝S1S2屏幕 屏上Q1点的上方还可以找到= S1S23/2的Q2点出现第二条暗纹。同样可以找到第三条暗纹Q3，在中央明纹下方也可以找到对称的Q1/、Q2/、Q3/等暗纹。 3/2Q1 第一暗纹P 中央亮纹双缝S1S2屏幕P1 第一亮纹 =P 中央亮纹 =0P2 第二亮纹 =2P3 / 第三亮纹 =3P3 第三亮纹 =3P3 / 第二亮纹 =2P3 / 第一亮纹 =Q2 第二暗纹Q 1 第一暗纹Q3 第三暗纹Q3 / 第三暗纹Q2 / 第二暗纹Q1 / 第一暗纹=5/2=/2=3/2=5/2=3/2=/2（1）空间的某点距离光源S1和S2的路程差为0、1 、2 、3 、等波长的整数倍（半

10、波长的奇数倍）时，该点为振动加强点。 （2）空间的某点距离光源S1和S2的路程差为 /2、3 /2、5/2、等半波长的奇数倍时，该点为振动减弱点。总结规律总结规律光程差 =k（ k=0，1，2，等），等）光程差 =（2k-1)/2 (k=1,2,3,等）等）亮纹暗纹暗纹表达式表达式： 亮纹：光程差 =k（ k=0，1，2，等），等） 暗纹：光程差 =（2k-1)/2 (k=1,2,3,等）等）结论结论：双缝S1S2屏幕三、干涉条纹的间距与哪些因素有关三、干涉条纹的间距与哪些因素有关?1、什么是干涉条纹的间距?xx条纹间距的含义：亮纹或暗纹之间的距离总是相等的，亮纹和亮纹之间的距离或暗纹和暗纹之

11、间的距离叫做条纹间距。 我们所说的亮纹是指最亮的地方，暗纹是最暗的地方，从最亮到最暗有一个过渡，条纹间距实际上是最亮和最亮或最暗和最暗之间的距离。 1) ) 条纹间距条纹间距 与与 的关系如何？的关系如何？xd xd讨论讨论:11-2 11-2 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉2)2) 若若 变化变化, , 则则 将怎样变化？将怎样变化？x x11-2 11-2 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉双缝S1S2屏幕Ld 重做干涉实验，并定性寻找规律 d、不变，只改变屏与缝之间的距离LL越大，条纹间距越大 L、不变，只改变双缝距离dd越小，条纹间距越大2、干涉条纹的间距与哪些因素有关? 在狭缝间的距离、狭缝与屏的距

12、离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，条纹间的距离是不同的。红光的条纹间距最大，紫光的条纹间距最小。 1 、红光的波长最长，紫光的波长最短。、红光的波长最长，紫光的波长最短。 x= dL红光的波长最长，紫光的波长最短。红光的波长最长，紫光的波长最短。 波长和频率的乘积等于波速，不同色的光在真空中的传播速度相同。所以： 波长越长频率越小，波长越短频率越大。2、波长越长频率越小，波长、波长越长频率越小，波长越短频率越大。越短频率越大。光的颜色波长(m)频率 f(1014Hz)光的颜色波长(m)频率 f(1014Hz)红0.770.623.94.8绿0.580.495.26.1橙0.620.64.

13、85.0蓝靛0.490.456.16.7黄0.60.585.05.2紫0.450.406.77.53、光的颜色由频率决定、光的颜色由频率决定各色光在真空中的波长和频率的范围见下表：各色光在真空中的波长和频率的范围见下表：白光的干涉图样是什么样？白光的干涉图样是什么样？ 明暗相间的彩色条纹； 中央为白色亮条纹； 干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的； 在每条彩色亮纹中红光总是在外缘，紫光在内线。 【学生实验】观察白炽灯光的干涉。 杨氏双缝实验中用白光照射时中央明纹为什杨氏双缝实验中用白光照射时中央明纹为什么色？么色？白色白色思考：思考：11-2 11-2 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉*两侧呢两侧呢?彩色条纹彩色条纹 中央明纹两侧出现彩色条纹，最靠近中中央明纹两侧出现彩色条纹，最靠近中央明纹的是什么颜色央明纹的是什么颜色？dDx紫色