《光的干涉》ppt课件

1、光的干涉光的干涉1 1、两列机械波如声波、水波发生干涉的条件是什么？、两列机械波如声波、水波发生干涉的条件是什么？2 2、两列波、两列波( (振动情况步伐一样干涉时，振动最强的点和振动最弱的点条件是什么？振动情况步伐一样干涉时，振动最强的点和振动最弱的点条件是什么？210,1,2,rrkk，21210,1,2,2rrkk，重点重点双缝干涉图象的构成实验及分析双缝干涉图象的构成实验及分析难点难点亮纹或暗纹位置确实定亮纹或暗纹位置确实定. .亮纹或暗纹间距公式的推导亮纹或暗纹间距公式的推导. .光究竟是什么？光究竟是什么？牛牛顿顿微粒说微粒说光是一种物质微粒光是一种物质微粒可以胜利地解释光的直线传

2、播和反射可以胜利地解释光的直线传播和反射但是解释光的叠加、干涉衍射景象时遇到但是解释光的叠加、干涉衍射景象时遇到了困难了困难光究竟是什么？光究竟是什么？惠惠更更斯斯动摇说动摇说1919世纪世纪6060年代年代麦克斯韦电磁说麦克斯韦电磁说光是在空间传播的某种波光是在空间传播的某种波1919世纪初察看到了光的干涉和衍射世纪初察看到了光的干涉和衍射惠惠更更斯斯动摇说动摇说惠更斯的动摇说可以胜利地解释光的反射、惠更斯的动摇说可以胜利地解释光的反射、折射、叠加等景象折射、叠加等景象但是解释光的直线传播产生影等景象遇到了困但是解释光的直线传播产生影等景象遇到了困难难光究竟是什么？光究竟是什么？如今人们的认

3、识如今人们的认识光的干涉，衍射阐明光具有动摇性光的干涉，衍射阐明光具有动摇性光电效应阐明光具有粒子性光电效应阐明光具有粒子性光具有动摇性，又具有粒子性光具有波粒二象性光具有动摇性，又具有粒子性光具有波粒二象性一、双缝干涉一、双缝干涉1 1、实验安装、实验安装相关光源：相关光源：把点光源发出的一束光分成两束，能保证它们具有一样的频率和恒把点光源发出的一束光分成两束，能保证它们具有一样的频率和恒定的相差。定的相差。杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验S1S2S*杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验像屏像屏双缝屏双缝屏二、单色光的双缝干涉的实验景象：二、单色光的双缝干涉的实验景象：1 1、等宽度、等间距的明

4、暗条纹。、等宽度、等间距的明暗条纹。2 2、波峰与波峰、波谷与波谷叠加的区域振动最强，即出现明条纹。波峰与波谷叠加的区域、波峰与波峰、波谷与波谷叠加的区域振动最强，即出现明条纹。波峰与波谷叠加的区域振动最弱，即出现暗条纹。振动最弱，即出现暗条纹。210,1,2,rrkk，明条纹21210,1,2,2rrkk，暗条纹思索：假设用绿光在同样的安装中做双缝干涉实验，会得到什么图样呢？思索：假设用绿光在同样的安装中做双缝干涉实验，会得到什么图样呢？不同单色光的双缝图样干涉比较不同单色光的双缝图样干涉比较红光红光蓝光蓝光 从两张照片中可以看出：红光的条纹间距宽度比绿光大，那么，不同单色光的从两张照片中可

5、以看出：红光的条纹间距宽度比绿光大，那么，不同单色光的干涉条纹的间距宽度与哪些要素有关干涉条纹的间距宽度与哪些要素有关? ? S1S2S*P(P(中央亮条纹中央亮条纹P1相邻亮条纹相邻亮条纹L知知L,dL,d， ，P,QP,Q两为相邻的亮条纹两为相邻的亮条纹x,021PSPSPSPS212221)2(dxLL 2222)2(dxLL (运用运用)他能否根据所学的知识，设计一丈量某种可见光波长的方案？他能否根据所学的知识，设计一丈量某种可见光波长的方案？dLx xLd丈量丈量(1)(1)双缝的间距双缝的间距d d(2)(2)光屏到挡板的间隔光屏到挡板的间隔L L(3)(3)相邻两条条纹的间距相邻

6、两条条纹的间距x x实例：运用实例：运用(1)(1)双缝的间距双缝的间距 d=0.18mm d=0.18mm(2)(2)光屏到挡板的间隔光屏到挡板的间隔L=90cmL=90cm(3)(3)相邻两条条纹的间距相邻两条条纹的间距x=3.50mmx=3.50mm求：此单色光的波长为多大求：此单色光的波长为多大? ?dLxxLdnmm700107 . 09 . 0105 . 318. 066 察看不同单色光的双缝干涉条纹的情况，可察看不同单色光的双缝干涉条纹的情况，可以得到的信息？以得到的信息？各色光在真空中的波长各色光在真空中的波长光的光的颜色颜色波长波长nmnm光的光的颜色颜色波长波长nmnm红红

7、770770620620绿绿580580490490橙橙620620600600蓝靛蓝靛490490450450黄黄600600580580紫紫450450400400红光波长最大，红光波长最大，紫光波长最小紫光波长最小xLd光的波长的测定：光的波长的测定：在双缝干涉实验中，以下说法中正确的选项是在双缝干涉实验中，以下说法中正确的选项是( )( )A A、入射光波长越长，干涉条纹间距越大、入射光波长越长，干涉条纹间距越大B B、入射光波长越长，干涉条纹间距越小、入射光波长越长，干涉条纹间距越小C C、把入射光由绿光变成紫光，干涉条纹间距变小、把入射光由绿光变成紫光，干涉条纹间距变小D D、把入

8、射光由绿光变成红光，干涉条纹间距变小、把入射光由绿光变成红光，干涉条纹间距变小AC 中中间间亮亮纹纹第第二二条条亮亮纹纹第第一一条条亮亮纹纹第第一一条条亮亮纹纹第第二二条条亮亮纹纹第第一一条条暗暗纹纹第第一一条条暗暗纹纹第第二二条条暗暗纹纹第第三三条条暗暗纹纹第第二二条条暗暗纹纹第第三三条条暗暗纹纹三、条纹间距三、条纹间距条纹间距的含义：相邻的亮纹或暗纹之间的间隔总是相等的，条纹间距的含义：相邻的亮纹或暗纹之间的间隔总是相等的，相邻的亮纹和亮纹之间的间隔或暗纹和暗纹之间的间隔叫做相邻的亮纹和亮纹之间的间隔或暗纹和暗纹之间的间隔叫做条纹间距。条纹间距。 三、条纹间距及离中心条纹间隔三、条纹间距及

9、离中心条纹间隔条纹中心的位置：条纹中心的位置：明纹明纹暗纹暗纹 , 2 , 1 , 0 k dLkx )12(2 kdLkx S1S2*L特征量特征量红光红光紫光紫光干涉条纹间距（干涉条纹间距（x x）真空中的波长（真空中的波长（ ）频率（频率（）折射率（折射率（n n） 四、七种单色光的综合性质对比四、七种单色光的综合性质对比由大到小由大到小由大到小由大到小由小到大由小到大vfc 光的折射光的折射由小到大由小到大红光到紫光七种单色光在同一种安装中的双缝干涉条纹间距是红光到紫光七种单色光在同一种安装中的双缝干涉条纹间距是拓展拓展2 2、假设用白光在同样的安装中做双缝干涉实验、假设用白光在同样的

10、安装中做双缝干涉实验2.2.分析阐明用白光做杨氏双缝实验时，中央亮纹的边缘是什么颜色？分析阐明用白光做杨氏双缝实验时，中央亮纹的边缘是什么颜色？ 3.3.分析阐明用白光做杨氏双缝实验时，离中央最近的一条亮纹是什么颜色？分析阐明用白光做杨氏双缝实验时，离中央最近的一条亮纹是什么颜色？ 红红紫紫拓展拓展1 1、它们在双缝正对的像屏的中央、它们在双缝正对的像屏的中央P P处附近均为亮条纹还是暗条纹？处附近均为亮条纹还是暗条纹？1.1.其干涉图样是什么条纹？其干涉图样是什么条纹？从大到小的从大到小的白光白光蓝光蓝光红光红光双缝干涉结论双缝干涉结论单色光，白光在同样的安装中做双缝干涉实验，实验景象单色光

11、，白光在同样的安装中做双缝干涉实验，实验景象1 1不同单色光：不同单色光：屏中央出现亮纹，两侧出现间距相等的亮暗相间的条纹。屏中央出现亮纹，两侧出现间距相等的亮暗相间的条纹。2 2白光：白光：屏中央出现白色亮纹，两侧出现彩色条纹，紫光最接近中央，边缘为屏中央出现白色亮纹，两侧出现彩色条纹，紫光最接近中央，边缘为红光。红光。相关光源发生干涉的条件相关光源发生干涉的条件(1)(1)频率一样频率一样(2)(2)相位差恒定相位差恒定(3)(3)振动方向一样振动方向一样两个独立的点光源两个独立的点光源S1S1和和S2S2都发出同频率的红色光，照亮一个原是白色的小屏，那么小屏上都发出同频率的红色光，照亮一

12、个原是白色的小屏，那么小屏上呈现的情况是呈现的情况是( )( )A A、明暗相间的干涉条纹、明暗相间的干涉条纹B B、屏上一片红光、屏上一片红光C C、屏仍是呈白色的、屏仍是呈白色的D D、屏是呈黑色的、屏是呈黑色的B1.1.在双缝干涉实验中，双缝到光屏上在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P P点的间隔之差点的间隔之差s =0.6ms =0.6m；假设分别用频率为；假设分别用频率为f1=5.0f1=5.01014Hz1014Hz和频率为和频率为f2=7.5f2=7.51014Hz1014Hz的单色光垂直照射双缝隙，那么的单色光垂直照射双缝隙，那么P P点出现条纹的点出现条纹的情况是以下哪种情况是以

13、下哪种( )( )A.A.用频率用频率f1f1的单色光照射时，的单色光照射时，P P点出现明条纹点出现明条纹B.B.用频率用频率f2f2的单色光照射时，的单色光照射时，P P点出现明条纹点出现明条纹C.C.用频率用频率f1f1的单色光照射时，的单色光照射时，P P点出现暗条纹点出现暗条纹D.D.用频率用频率f2f2的单色光照射时，的单色光照射时，P P点出现暗条纹点出现暗条纹AD由由C=fC=f得：得：1=C/f1= 0.6m, 1=C/f1= 0.6m, s =0.6m=1s =0.6m=1明条纹明条纹由由C=fC=f得：得：2=C/f2= 0.4m, 2=C/f2= 0.4m, s =0.

14、6m=1.52s =0.6m=1.52暗条纹暗条纹C2.2.如图，用单色光做双缝干涉实验，如图，用单色光做双缝干涉实验，P P处为第二亮条纹，改用频率较高的单色处为第二亮条纹，改用频率较高的单色光重做实验光重做实验, ,其他条件不变时，那么第二亮条纹的位置其他条件不变时，那么第二亮条纹的位置( )( )A A、仍在、仍在P P处处B B、在、在P P点的上方点的上方C C、在、在P P点的下方点的下方D D、将不存在亮条纹、将不存在亮条纹02112P频率增大，波长减小。条纹距中心条纹间距减小。频率增大，波长减小。条纹距中心条纹间距减小。C=fC=fdlkx 在做双缝干涉实验时，假设用红、绿两块

15、玻璃分别挡在一条狭缝前面，下面说法中在做双缝干涉实验时，假设用红、绿两块玻璃分别挡在一条狭缝前面，下面说法中正确的选项是正确的选项是 ( ) ( )A A屏上构成明暗相间的干涉条纹屏上构成明暗相间的干涉条纹. . B B屏上构成红、绿相间的干涉条纹屏上构成红、绿相间的干涉条纹 C C屏上不能构成干涉条纹屏上不能构成干涉条纹 D D以上说法都不正确以上说法都不正确C C4.4.由两个不同光源所发出的两束白光射在同一点上，不会产生干涉景象，这是由于由两个不同光源所发出的两束白光射在同一点上，不会产生干涉景象，这是由于( () )A A两个光源发出光的频率不同两个光源发出光的频率不同B B两个光源发

16、出光的强度不同两个光源发出光的强度不同C C两个光源发出光的光速不同两个光源发出光的光速不同D D这两个光源是彼此独立的，不是相关光源这两个光源是彼此独立的，不是相关光源D5 5一束单色平行光，经过双缝在屏上得到干涉条纹，那么一束单色平行光，经过双缝在屏上得到干涉条纹，那么( ( ) )A A相邻明条纹或暗条纹的间距不相等相邻明条纹或暗条纹的间距不相等B B用红光做实验比用紫光做实验得到的明条纹或暗条纹的间距大用红光做实验比用紫光做实验得到的明条纹或暗条纹的间距大C C屏上某暗条纹中一点到两缝的间隔的差等于半波长的奇数倍屏上某暗条纹中一点到两缝的间隔的差等于半波长的奇数倍D D如改用白光做实验

17、，得不到干涉条纹如改用白光做实验，得不到干涉条纹 BC6 6如图是双缝干涉的实验安装，其光屏上如图是双缝干涉的实验安装，其光屏上P P处发现明条纹，那么双缝到光屏上处发现明条纹，那么双缝到光屏上P P点的间隔点的间隔之差为之差为( ( ) )A A光波的半波长的奇数倍光波的半波长的奇数倍B B光波的波长的奇数倍光波的波长的奇数倍C C光波的半波长的偶数倍光波的半波长的偶数倍D D光波的波长的偶数倍光波的波长的偶数倍CS1S2S*P(P(中央亮条纹中央亮条纹P1相邻亮条纹相邻亮条纹L知知L,dL,d， ，P,QP,Q两为相邻的亮条纹两为相邻的亮条纹x,021PSPSPSPS212221)2(dx

18、LL 2222)2(dxLL d=0.18mmd=0.18mmL=90cmL=90cmx=3.50mmx=3.50mm特征量特征量红光红光紫光紫光干涉条纹间距（干涉条纹间距（x x）真空中的波长（真空中的波长（ ）频率（频率（）折射率（折射率（n n） 四、七种单色光的综合性质对比四、七种单色光的综合性质对比由大到小由大到小由大到小由大到小由小到大由小到大vfc 光的折射光的折射由小到大由小到大红光到紫光七种单色光在同一种安装中的双缝干涉条纹间距是红光到紫光七种单色光在同一种安装中的双缝干涉条纹间距是拓展拓展2 2、假设用白光在同样的安装中做双缝干涉实验、假设用白光在同样的安装中做双缝干涉实验

19、2.2.分析阐明用白光做杨氏双缝实验时，中央亮纹的边缘是什么颜色？分析阐明用白光做杨氏双缝实验时，中央亮纹的边缘是什么颜色？ 3.3.分析阐明用白光做杨氏双缝实验时，离中央最近的一条亮纹是什么颜色？分析阐明用白光做杨氏双缝实验时，离中央最近的一条亮纹是什么颜色？ 红红紫紫拓展拓展1 1、它们在双缝正对的像屏的中央、它们在双缝正对的像屏的中央P P处附近均为亮条纹还是暗条纹？处附近均为亮条纹还是暗条纹？1.1.其干涉图样是什么条纹？其干涉图样是什么条纹？从大到小的从大到小的白光白光蓝光蓝光红光红光双缝干涉结论双缝干涉结论单色光，白光在同样的安装中做双缝干涉实验，实验景象单色光，白光在同样的安装中

20、做双缝干涉实验，实验景象1 1不同单色光：不同单色光：屏中央出现亮纹，两侧出现间距相等的亮暗相间的条纹。屏中央出现亮纹，两侧出现间距相等的亮暗相间的条纹。2 2白光：白光：屏中央出现白色亮纹，两侧出现彩色条纹，紫光最接近中央，边缘为屏中央出现白色亮纹，两侧出现彩色条纹，紫光最接近中央，边缘为红光。红光。肥皂泡看起来经常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，看起来也是彩色的。这些景象是这肥皂泡看起来经常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，看起来也是彩色的。这些景象是这样构成的？样构成的？白光的薄膜干涉条纹白光的薄膜干涉条纹彩色条纹彩色条纹水面上的油膜呈彩色水面上的油膜呈彩色薄膜干涉薄膜干涉 1

21、 1景象：程度明暗相间条纹景象：程度明暗相间条纹相关光的来源：相关光的来源： 肥皂薄膜前外表反射光波与后外表反射肥皂薄膜前外表反射光波与后外表反射 光波相互叠加产生干涉光波相互叠加产生干涉竖直放置的肥皂膜上呈现彩色条纹竖直放置的肥皂膜上呈现彩色条纹光从薄膜前外表和后外表分别反射出来，光从薄膜前外表和后外表分别反射出来，构成两列振动情况完全一样的光波构成两列振动情况完全一样的光波薄膜干涉薄膜干涉在其火焰上洒一些食盐，使在其火焰上洒一些食盐，使眼睛恰能在火焰的同侧看到由薄膜反眼睛恰能在火焰的同侧看到由薄膜反射而生成的黄色火焰的虚像。当肥皂射而生成的黄色火焰的虚像。当肥皂薄膜下垂到一定程度，就在虚像

22、上出薄膜下垂到一定程度，就在虚像上出现了明暗相间的干涉条纹。随着时间现了明暗相间的干涉条纹。随着时间的推移，条纹间距越来大。的推移，条纹间距越来大。在薄膜的厚度为在薄膜的厚度为d d处，前后外表反射光的光程差为处，前后外表反射光的光程差为d d，那么，那么2dk2212dk当时，出现暗条纹当时，出现暗条纹当时，出现亮条纹当时，出现亮条纹假设薄膜厚度均匀变化假设薄膜厚度均匀变化用单色光照射用单色光照射 条纹间距相等条纹间距相等用白光照射在同一厚度某一波长的光反射后加强，另一波长的光反射后减弱，所以出现彩色用白光照射在同一厚度某一波长的光反射后加强，另一波长的光反射后减弱，所以出现彩色条纹条纹用单

23、色光照射肥皂薄膜时，发生光的干涉景象，这时用单色光照射肥皂薄膜时，发生光的干涉景象，这时 A A、看到的干涉图样是明暗相间的条纹、看到的干涉图样是明暗相间的条纹B B、从光源所在同一侧才干看到干涉图样、从光源所在同一侧才干看到干涉图样C C、从光源的另一侧才干看到干涉图样、从光源的另一侧才干看到干涉图样D D、从光源发出的光与肥皂膜外表反射的光发生干涉，构成干涉图样、从光源发出的光与肥皂膜外表反射的光发生干涉，构成干涉图样ABAB薄膜干涉的运用薄膜干涉的运用a.a.干涉法检查平面干涉法检查平面 原理：在被检平面与透明样板间垫一个薄片，使其间构成一个楔形的空气薄层当用单色光从原理：在被检平面与透

24、明样板间垫一个薄片，使其间构成一个楔形的空气薄层当用单色光从上面照射时，入射光从空气层的上、下外表反射出两列光波，于是从反射光中看到干涉条纹上面照射时，入射光从空气层的上、下外表反射出两列光波，于是从反射光中看到干涉条纹劈形空气薄层劈形空气薄层规范样板规范样板被检测平面被检测平面 光在空气层的上下外表发生反射光在空气层的上下外表发生反射,这两束反射光发生干涉这两束反射光发生干涉. 假设被检测外表的平整的假设被检测外表的平整的, ,将看到与将看到与底线平行的干涉条纹底线平行的干涉条纹. .检查工件的平整度检查工件的平整度2223左凹右凸左凹右凸b.b.增透膜增透膜 原理：当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的原理：当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的时，在薄膜的两个面上的反射光，光时，在薄膜的两个面上的反射光，光程差恰好等于半波长，因此相互抵消，到达减小反射光，增大透射光的作用程差恰好等于半波长，因此相互抵消，到达减小反射光，增大透射光的作用思索思索: :增透膜能否将增透膜能否将一切反射光都抵消一切反射光都抵消 思索思索: :怎样来确定增透膜的厚度？怎样来确定增透膜的厚度？ 由于人的视觉最敏感的色光为绿光，所以增透膜的厚度为绿光在增透膜中波长的由于人的视觉最敏感的色光为绿光，所以增透