光的干涉.ppt课件

1、光的干涉、衍射光的干涉、衍射 双缝干涉实验双缝干涉实验导导考点一光的动摇性考点一光的动摇性1光的干涉光的干涉(1)明暗条纹的判别方法明暗条纹的判别方法单色光单色光a如下图，光源如下图，光源S1、S2发出的光到屏上发出的光到屏上P点的路程差点的路程差r2r1k(k0，1，2)时，光屏上出现明条纹。时，光屏上出现明条纹。导导导导(3)薄膜干涉薄膜干涉如下图，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，构成如下图，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，构成上薄下厚的楔形。上薄下厚的楔形。导导导思导思阅读教材阅读教材54-7054-70页，页，3-73-7节内容节内容要求：要求：明确光的干涉的条件，明暗条纹的判别方法明

2、确光的干涉的条件，明暗条纹的判别方法明确明确x=l/dx=l/d物理量含义，并运用其求解物理量物理量含义，并运用其求解物理量区分干涉和衍射图样区分干涉和衍射图样了解薄膜干涉的运用了解薄膜干涉的运用上图为蓝光和红光分别经过双缝和单缝构成的图样，其中上图为蓝光和红光分别经过双缝和单缝构成的图样，其中蓝光经过双缝构成的图样是？蓝光经过双缝构成的图样是？用某一单色光做双缝干涉实验时，知双缝间间隔为用某一单色光做双缝干涉实验时，知双缝间间隔为0.25 mm0.25 mm，在，在间隔双缝为间隔双缝为1.2 m1.2 m处的光屏上，测得处的光屏上，测得5 5条亮纹间的间隔为条亮纹间的间隔为7.5 mm7.5

3、 mm1 1求这种单色光的波长。求这种单色光的波长。2 2假设用这种单色光照射到增透膜上，知增透膜对这种光的折假设用这种单色光照射到增透膜上，知增透膜对这种光的折射率为射率为1.31.3，那么增透膜的厚度应取多少，那么增透膜的厚度应取多少? ?右图两衍射图样分右图两衍射图样分别对应什么衍射？别对应什么衍射？议议展展1. S1. S为单缝，为单缝，S1S1、S2S2为双缝，为双缝，P P为光屏用绿光从左边照射单为光屏用绿光从左边照射单缝缝S S时，可在光屏时，可在光屏P P上察看到干涉条纹正确的选项是上察看到干涉条纹正确的选项是A A减小双缝间的间隔，干涉条纹间的间隔减小减小双缝间的间隔，干涉条

4、纹间的间隔减小B B增大双缝到屏的间隔，干涉条纹间间隔增大增大双缝到屏的间隔，干涉条纹间间隔增大C C将绿光换为红光，干涉条纹间的间隔减小将绿光换为红光，干涉条纹间的间隔减小D D将绿色滤光片换为红色滤光片，干涉条纹间的间隔减小将绿色滤光片换为红色滤光片，干涉条纹间的间隔减小B B2.2.下面对增透膜的表达，正确的有下面对增透膜的表达，正确的有 A.A.摄影机的镜头上涂一层增透膜后，可提高成像质量摄影机的镜头上涂一层增透膜后，可提高成像质量B.B.增透膜是为了添加光的透射，减少反射增透膜是为了添加光的透射，减少反射C.C.增透膜的厚度应为入射光在薄膜中波长的增透膜的厚度应为入射光在薄膜中波长的

5、1/41/4D.D.增透膜的厚度应为入射光在真空中波长的增透膜的厚度应为入射光在真空中波长的1/41/4ABCABC展展2.2.在单缝衍射实验中在单缝衍射实验中, ,以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是( ( ) ) A A其他条件不变其他条件不变, ,将入射光由黄色换成绿色将入射光由黄色换成绿色, ,衍射条纹间距变宽衍射条纹间距变宽 B B其他条件不变其他条件不变, ,使单缝宽度变小使单缝宽度变小, ,衍射条纹间距变窄衍射条纹间距变窄 C C其他条件不变其他条件不变, ,换用波长较长的光照射换用波长较长的光照射, ,衍射条纹间距变宽衍射条纹间距变宽 D D其他条件不变其他条件不变, ,减

6、少单缝到屏的间隔减少单缝到屏的间隔, ,衍射条纹间距变宽衍射条纹间距变宽B B展展3.3.如下图如下图, ,让太阳光或白炽灯光经过偏振片让太阳光或白炽灯光经过偏振片P P和和Q,Q,以光的传播方以光的传播方向为轴旋转偏振片向为轴旋转偏振片P P或或Q,Q,可以看到透射光的强度会发生变化可以看到透射光的强度会发生变化, ,这这是光的偏振景象是光的偏振景象. .这个实验阐明这个实验阐明( ( ) )A A光是电磁波光是电磁波B B光是一种横波光是一种横波C C光是一种纵波光是一种纵波D D光是一种概率波光是一种概率波B获取偏振光的方法：获取偏振光的方法：用偏振片用偏振片让反射光与折射光垂直，那么它

7、们都成为偏振光。让反射光与折射光垂直，那么它们都成为偏振光。半径为半径为R R的圆形偏振片的圆形偏振片P P的透振方向为竖直方向的透振方向为竖直方向, ,一束横截面半径一束横截面半径略小于略小于R R的平行自然光正对着偏振片的平行自然光正对着偏振片P P照射后射到屏上照射后射到屏上, ,现以光的现以光的传播方向为轴将偏振片传播方向为轴将偏振片P P旋转旋转, ,那么在偏振片那么在偏振片P P旋转的过程中旋转的过程中( )( ) 屏上出现圆形亮斑屏上出现圆形亮斑, ,亮度不变亮度不变偏振片是让特定方向的光透过只是相偏振片是让特定方向的光透过只是相对于光源亮度减弱；对于光源亮度减弱；偏振方向不是狭

8、缝偏振方向不是狭缝! !展展展展用氦氖激光器进展双缝干涉实验，知运用的双缝间间隔用氦氖激光器进展双缝干涉实验，知运用的双缝间间隔d d，双，双缝到屏的间隔缝到屏的间隔l l，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是x x，氦氖，氦氖激光器发出的红光的波长激光器发出的红光的波长是多少？假设把整个安装放入折射是多少？假设把整个安装放入折射率是率是4/34/3的水中，这时屏上的条纹间距是多少？的水中，这时屏上的条纹间距是多少？ 在研讨资料在研讨资料A A的热膨胀特性。在的热膨胀特性。在ABAB中间构成一个空气膜，如今中间构成一个空气膜，如今用波长为用波长为的单色光垂直照射，同时

9、对的单色光垂直照射，同时对A A缓慢加热，在缓慢加热，在B B上方察上方察看到看到B B板的亮度发生周期性变化，当温度为板的亮度发生周期性变化，当温度为t1t1时最亮，然后亮时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2t2时，亮度再一次回到最亮，时，亮度再一次回到最亮，那么：那么：A A出现最亮时，出现最亮时，B B上外表反射光与上外表反射光与A A上外表反射光叠加后加强上外表反射光叠加后加强C C温度从温度从t1t1升至升至t2t2过程中，过程中，A A的高度添加的高度添加/4/4D D温度从温度从t1t1升至升至t2t2过程中，过程中，A A的高度添加的高度添

10、加/2/2展展D D图中给出了用图中给出了用“双缝干涉丈量光的波长实验表示图，双缝双缝干涉丈量光的波长实验表示图，双缝S1S1和和S2S2间距为间距为0.80 mm0.80 mm，双缝到屏的间隔为，双缝到屏的间隔为0.80 m0.80 m，波长为，波长为500 500 nmnm的单色平行光垂直入射到双缝的单色平行光垂直入射到双缝S1S1和和S2S2上，在屏上构成干涉条上，在屏上构成干涉条纹，中心轴线纹，中心轴线OOOO上方第一条亮纹中心位置在上方第一条亮纹中心位置在P1P1处，第三条亮处，第三条亮纹中心位置在纹中心位置在P2P2处，现有处，现有1 1号、号、2 2号虫子分别从号虫子分别从S1S

11、1和和S2S2出发，以出发，以一样速度沿垂直屏方向飞行，一样速度沿垂直屏方向飞行，1 1号虫子到达屏后，沿屏直线爬号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到行到P1P1，2 2号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到号虫子到达屏后，沿屏直线爬行到P2P2，假定两只虫，假定两只虫子爬行速度均为子爬行速度均为10103 m/s3 m/s，正确的选项是，正确的选项是( () )A. 1A. 1号虫子运动路程比号虫子运动路程比2 2号短号短B. B. 两只虫子运动的时间差为两只虫子运动的时间差为0.20.2秒秒C. C. 两只虫子运动的时间差为两只虫子运动的时间差为1.01.0秒秒D. D. 知条件不够，两只虫子运动的知条

12、件不够，两只虫子运动的 时间差无法计算时间差无法计算展展ABAB评评一、干涉和衍射的比较一、干涉和衍射的比较内容内容干涉干涉衍射衍射现象现象在光重叠区域出现加强或减弱在光重叠区域出现加强或减弱的现象的现象光绕过障碍物偏离直线传播的现光绕过障碍物偏离直线传播的现象象产生条件产生条件两束光频率相同、相位差恒定两束光频率相同、相位差恒定障碍物或孔的尺寸与波长差不多障碍物或孔的尺寸与波长差不多或更小或更小典型实验典型实验杨氏双缝实验杨氏双缝实验单缝衍射单缝衍射(圆孔衍射、不透明圆盘圆孔衍射、不透明圆盘衍射衍射)图图样样特特点点不不同同点点 条纹宽度条纹宽度条纹宽度相等条纹宽度相等条纹宽度不等，中央最宽

13、条纹宽度不等，中央最宽条纹间距条纹间距各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距相等各相邻条纹间距不等各相邻条纹间距不等亮度情况亮度情况清晰条纹，亮度基本相等清晰条纹，亮度基本相等中央条纹最亮，两边变暗中央条纹最亮，两边变暗相同点相同点干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射都有明暗相间的条纹相间的条纹评评一、干涉和衍射的比较识别图样一、干涉和衍射的比较识别图样单色光双缝干涉单色光双缝干涉单色光单缝衍射单色光单缝衍射圆板衍射圆板衍射圆孔衍射圆孔衍射白光双缝干涉白光双缝干涉评评二、杨氏双缝干涉实验二、杨氏双缝干涉实验【实验目的】【实验目的】1 1了解光波产生稳定

14、的干涉景象的条件。了解光波产生稳定的干涉景象的条件。2 2察看白光和单色光的双缝干涉图样。察看白光和单色光的双缝干涉图样。3 3测定单色光的波长。测定单色光的波长。【实验原理】【实验原理】单色光经过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样单色光经过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮中相邻两条亮( (暗暗) )条纹间的间隔条纹间的间隔xx与双缝间的间隔与双缝间的间隔d d、双缝、双缝到屏的间隔到屏的间隔l l、单色光的波长、单色光的波长之间满足之间满足x=l/dx=l/d。【实验器材】【实验器材】双缝干涉仪双缝干涉仪( (由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、由光具座、光源、滤光片、

15、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、丈量头组成遮光筒、毛玻璃屏、丈量头组成) )，另外还有学生电源、导，另外还有学生电源、导线、刻度尺。线、刻度尺。评评评评三、薄膜干涉的运用三、薄膜干涉的运用1. 1. 两板之间构成一层空气膜两板之间构成一层空气膜, ,用单色光从上向下照射用单色光从上向下照射, ,假设被检假设被检测平面是光滑的测平面是光滑的, ,得到的干涉图样必是等间距的。假设被测外表某得到的干涉图样必是等间距的。假设被测外表某处凹下处凹下, ,那么对应亮条纹那么对应亮条纹( (或暗条纹或暗条纹) )提早出现提早出现, ,如图乙中如图乙中P P条纹所示条纹所示; ;假设某处凸起来假设某处凸起来,

16、,那么对应条纹延后出现那么对应条纹延后出现, ,如图乙中如图乙中Q Q所示。所示。( (注注:“:“提早与提早与“延后不是指在时间上延后不是指在时间上, ,而是指由左到右的位置顺而是指由左到右的位置顺序上序上) )凹陷，向凹陷，向“尖弯尖弯2. MON2. MON增大，条纹更密集；增大，条纹更密集；MONMON减小，条纹更稀疏减小，条纹更稀疏3.3.假设假设MOMO平行上移，那么干涉条纹间距不变，整体向左尖平行上移，那么干涉条纹间距不变，整体向左尖挪动挪动运用一：等倾法检查平面平整度运用一：等倾法检查平面平整度: :评评牛顿环凸透镜的弯曲表现是个球面，球面的半径叫做这牛顿环凸透镜的弯曲表现是个

17、球面，球面的半径叫做这个曲面的曲率半径，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让个曲面的曲率半径，把一个凸透镜压在一块平面玻璃上，让单色光从上方射入单色光从上方射入( (以下图以下图) )从上往下看凸透镜，可以看到从上往下看凸透镜，可以看到亮暗相间的圆环状条纹这个景象是牛顿首先发现的，这些亮暗相间的圆环状条纹这个景象是牛顿首先发现的，这些环状条纹叫做牛顿环，它是两个玻璃外表之间的空气膜引起环状条纹叫做牛顿环，它是两个玻璃外表之间的空气膜引起的薄膜干涉呵斥的的薄膜干涉呵斥的假设换一个外表曲率半径更大的凸透镜，察看到的圆环半径假设换一个外表曲率半径更大的凸透镜，察看到的圆环半径是更大还是更小是更大还是更

18、小? ?假设改用波长更长的单色光照射，察看到假设改用波长更长的单色光照射，察看到的圆环半径是变大还是变小的圆环半径是变大还是变小? ?评评三、薄膜干涉的运用三、薄膜干涉的运用运用二：增透膜运用二：增透膜评评 自然光自然光( (非偏振光非偏振光) )偏振光偏振光光的来光的来源源直接从光源发出的光直接从光源发出的光自然光通过起偏器后的光或由某种自然光通过起偏器后的光或由某种介质反射或折射的光介质反射或折射的光光的振光的振动方向动方向在垂直于光的传播方向的平面在垂直于光的传播方向的平面内内, ,光振动沿所有方向光振动沿所有方向, ,且沿各且沿各个方向振动的光波的强度都相个方向振动的光波的强度都相同同在垂直于光的传播方向的平面内在垂直于光的传播方