观察光的干涉现象和衍射现象(学生实验)

1、观察光的干涉现象和衍射现象（学生实验）1、观察光的干涉、观察光的干涉2、观察光的衍射、观察光的衍射 英国医生和物理学家。英国医生和物理学家。对物理学的贡献，除了提出对物理学的贡献，除了提出“能能”的概念（的概念（1807年）和年）和杨氏弹性系数之外，最大的杨氏弹性系数之外，最大的成就就是成就就是1801提出光的干涉提出光的干涉理论。理论。科学简史科学简史S1S2S*杨氏双缝实验杨氏双缝实验杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉像像 屏屏双缝双缝屏屏再通过一与再通过一与单缝平行的单缝平行的双缝（相干双缝（相干光源）光源）将同一光源发将同一光源发出的光出的光(频率相频率相同同)通过一个狭通过一个狭缝（振动方向缝

2、（振动方向一致）一致）光的干涉光的干涉双缝干涉双缝干涉激光束激光束双缝双缝屏屏屏上看到明暗相间的条纹屏上看到明暗相间的条纹结结论论:光光是是一一种种波波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亮条纹亮条纹出现亮条纹的条件出现亮条纹的条件22ns（ n=0，1，2，3）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亮条纹亮条纹出现亮条纹和暗条纹的条件出现亮条纹和暗条纹的条件22ns（ n=0，1，2，3） n=0：0级亮条纹（中央亮条纹）n=1：1级亮条纹 n=2：2级亮条纹暗条纹暗条纹出现亮条纹和暗条纹的条

3、件出现亮条纹和暗条纹的条件212ns（ n=0，1，2，3） n=0：1级暗条纹 n=1：2级暗条纹n=2：3级暗条纹单色激光束单色激光束屏屏等间距等间距双缝干涉图样双缝干涉图样图样有何特征？图样有何特征？S1S2亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线双缝双缝中央亮条纹中央亮条纹明暗相间明暗相间光的干涉光的干涉双缝干涉双缝干涉S1S2P1P 1、两个独立的光源发、两个独立的光源发出的光不是相干光，双缝出的光不是相干光，双缝干涉的装置使一束光通过干涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光，双缝后变为两束相干光，在光屏上形成

4、稳定的干涉在光屏上形成稳定的干涉条纹条纹光的干涉光的干涉双缝干涉双缝干涉S1S2P1P 2、在双缝干涉实验中，光屏上、在双缝干涉实验中，光屏上某点到双缝的路程差为半波长的偶某点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时，该点数倍时，该点出现亮条纹出现亮条纹；光屏上；光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时，该点数倍时，该点出现暗条纹出现暗条纹白光白光使用观察：白光干涉图样使用观察：白光干涉图样红光红光700nm红蓝光蓝光470nm兰亮暗相间彩色条纹亮暗相间彩色条纹=LXd实验观察：实验观察：薄膜干涉薄膜干涉 1 1）现象：）现象：水平水平明暗相间条纹明暗相间条纹）相干光的

5、来源：相干光的来源：肥皂薄膜前肥皂薄膜前表面反射光波表面反射光波 与与后后表面反射表面反射 光波光波相互叠加产生干涉相互叠加产生干涉（一）观察光的干涉现象（一）观察光的干涉现象 实验目的：利用自制的双缝，观察光的干涉条纹的间距随双缝的间隙、光屏到缝的距离变化的情况。 实验器材：激光，自制的双缝屏，光屏。 实验原理：当激光通过双缝时，被分为振动情况相同的两束光，照射到光屏上产生叠加形成光的干涉现象。（一）观察光的干涉现象（一）观察光的干涉现象 实验步骤：实验步骤： 1、自制双缝屏。将两片刀片合在一起，、自制双缝屏。将两片刀片合在一起，在涂有墨汁的玻璃片上划出很小的间隙在涂有墨汁的玻璃片上划出很小

6、的间隙（约（约0.1mm）的双缝。在两刀片间夹上）的双缝。在两刀片间夹上纸片，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同纸片，在涂有墨汁的玻璃片上划出不同间隙的双缝；间隙的双缝； 2、按图示方法，让激光束通过自制的、按图示方法，让激光束通过自制的双缝，观察在屏上出现的现象；双缝，观察在屏上出现的现象； 3、换下不同间隙的双缝，保持缝到光、换下不同间隙的双缝，保持缝到光屏的距离不变，记录下观察到的现象；屏的距离不变，记录下观察到的现象； 4、保持双缝的间距不变，改变光屏到、保持双缝的间距不变，改变光屏到缝的距离，记录下观察到的现象；缝的距离，记录下观察到的现象；（一）观察光的干涉现象（一）观察光的干涉现象 观

7、察结果：观察结果： 实验结论：实验结论： 1、当保持双缝的间距不变，光屏、当保持双缝的间距不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距越大；条纹间距越大； 2、保持光屏到缝的距离不变，双、保持光屏到缝的距离不变，双缝的间距越小，屏上条纹的间距越缝的间距越小，屏上条纹的间距越大。大。光的干涉现象反映了光的波动性，光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另一特征是波的而波动性的另一特征是波的衍射现衍射现象象，光是否具有衍射现象呢？如果，光是否具有衍射现象呢？如果有衍射现象，有衍射现象，为什么在日常生活中为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢？我们没有观察到

8、光的衍射现象呢？水波、声波都会水波、声波都会发生衍射现象，发生衍射现象，它们发生衍射的它们发生衍射的现象特征是什么？现象特征是什么？光的衍射光的衍射 一切波都能发生衍射，通过一切波都能发生衍射，通过衍射把能量传到阴影区域，能够衍射把能量传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是障碍物或发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多孔的尺寸跟波长差不多光的衍射光的衍射发生明显衍射的条件发生明显衍射的条件 取一个不透光的屏，在它的中间装上一个取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，用平行的单色光照宽度可以调节的狭缝，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处放一个像屏射，在缝后适当距离处放

9、一个像屏 激激光光束束调节狭调节狭缝宽窄缝宽窄像像屏屏光的衍射光的衍射单缝衍射条纹的特征单缝衍射条纹的特征光的衍射光的衍射1 1、中央亮纹宽而亮、中央亮纹宽而亮2 2、两侧条纹具有对称性，、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗亮纹较窄、较暗光的衍射光的衍射观察下列衍射图样观察下列衍射图样不同缝宽的单缝衍射不同缝宽的单缝衍射光的衍射光的衍射观察下列衍射图样观察下列衍射图样不同色光的单缝衍射不同色光的单缝衍射光的衍射光的衍射 1 1、波长一定时，单缝窄的中、波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大央条纹宽，各条纹间距大 2 2、单缝不变时，光波波长大、单缝不变时，光波波长大的（红光）中央亮纹越宽

10、，条的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大纹间隔越大 3 3、白炽灯的单缝衍射条纹为、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮条纹为白色，两侧为彩中央亮条纹为白色，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，内侧色条纹，且外侧呈红色，内侧为紫色为紫色单缝衍射规律单缝衍射规律光的衍射光的衍射 1、 孔较大时孔较大时屏上出现清晰的光斑屏上出现清晰的光斑光的衍射光的衍射ABS 2、 孔较小时孔较小时屏上屏上出现衍射花样出现衍射花样光的衍射光的衍射 不只是狭缝和圆孔，各种不不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，同形状的物体都能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边

11、缘而发生衍因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果历史上曾有一个著名射的结果历史上曾有一个著名的衍射图样的衍射图样泊松亮斑泊松亮斑圆屏衍射圆孔衍射钢针的衍射（二）观察光的衍射现象（二）观察光的衍射现象 探究目的：探究目的： 利用自制的狭缝，观察光的衍射利用自制的狭缝，观察光的衍射条纹的间距随狭缝的宽度变化的条纹的间距随狭缝的宽度变化的情况。情况。 实验器材：实验器材： 激光，自制的双缝屏，光屏。激光，自制的双缝屏，光屏。 实验原理：实验原理： 当激光通过狭缝时，光离开直线当激光通过狭缝时，光离开直线路径绕到障碍物阴影里去，形成路径绕到障碍物阴影里去，形成光的衍射现象。光的衍射现象。（二）观察光的衍射现象（二）观察光的衍射现象 实验步骤：实验步骤： 1、自制狭缝。用两片中央有孔、自制狭缝。用两片中央有孔的硬纸片夹着两刀片，如图所的硬纸片夹着两刀片，如图所示，形成一个可以调节缝宽的示，形成一个可以调节缝宽的狭缝；狭缝； 2、按图示方法，让激光束通过、按图示方法，让激光束通过自制的狭缝，观察在屏上出现自制的狭缝，观察在屏上出现的现象；的现象； 3、保持缝到