高中物理 选择性必修一 第3节《光的干涉》 课件

1、第四章 光第3节 光的干涉选择性必修第一册（人教版）授课人：红岭中学（集团）高中部 李春来肥皂泡看起来常常是彩色的雨后公路积水，上面漂浮的油膜也经常显现出彩色条纹或图样彩色条纹是怎样形成？一、光的双缝干涉现象1.实验2.视频杨氏双缝干涉（1801年）为什么会形成双缝干涉现象呢？机械波的干涉 两列频率相同的波(相干波)相遇时,在某些区域振动加强(波峰与波峰、波谷与波谷叠加),而在某些区域振动减弱(波峰与波谷叠加);且振动加强的区域与振动减弱的区域相互间隔.这种现象叫波的干涉水波的干涉3.相关知识复习单缝双缝S1SS2屏获得两个振动情况完全相同的光源，叫相干光源(频率相同)双缝的作用：单缝的作用：

2、 获得所需光源4.实验分析：杨氏双缝干涉实验证明了光是一种波二、对光的双缝干涉现象的解释1.干涉图样的特点:S1S2双缝屏幕P0 中央亮纹由于S1S2到中央亮纹的距离是相等的, 又由于从S1S2发出的光是振动情况完全相同，那么，当其中一条光线传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光线传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在P点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，故出现亮纹。光程差=S2P0S1P0=0P1 第一亮纹 取P0点上方的点P1，若从S1S2发出的光到P1点的光程差，正好等于一个波长 = S1P1S2P2=，则当其中一条光

3、线传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在P1点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅AA1+A2为最大，P1点总是振动加强的地方，故出现亮纹。第一条亮纹的形成原因分析光程差=S2P1S1P1=双缝S1S2屏幕P2 第二亮纹2第二条亮纹的形成原因分析光程差=S2P2S1P2=2双缝S1S2屏幕双缝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 =当光程差= n 时出现亮纹以此类推当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

4、光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q1点总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q1点总是振动减弱的地方，故出现暗纹。2.暗条纹形成的原因取P0点上方的点Q1，与两个狭缝S1、S2光程差= S1Q1S2Q1/2光程差 = /2Q1 第一暗纹双缝S1S2屏幕取P0点上方的点Q2，与两个狭缝S1、S2光程差= S1S23/2当其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光线传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q2点总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q2点总是振动减弱的地方，故出现暗纹。= 3/2Q1 第一暗纹双缝S1S2屏幕Q2 第二暗纹双缝S1S2屏幕Q1 第一暗纹 =/2Q2 第二暗纹 =

5、3/2Q3 / 第三暗纹 =5/2Q3 第三暗纹 =5/2Q2/ 第二暗纹 =3/2Q1/ 第一暗纹 =/2 当光程差=(2n+1) /2 ，即半波长奇数倍时，出现暗纹。以此类推（1）空间的某点距离光源S1和S2的光程差为0、2、3等波长的整数倍（半波长的偶数倍）时，该点为振动加强点。 （2）空间的某点距离光源S1和S2的光程差为 /2、3 /2、5/2等半波长的奇数倍时，该点为振动减弱点。3.总结规律光程差 = k（ k=0，1，2，3）光程差 =（2k+1)/2 ( k=0，1，2，3）暗纹产生明、暗条纹的条件 亮纹：光程差 = k（ k= 0，1，2，3）暗纹：光程差 =（2k+1)/2

6、 (k=0，1，2，3）亮纹三、干涉条纹与光的波长之间的关系猜想：在其它条件不变的情况下，不同颜色的光，条纹间距不同。波长为的单色光照射到双缝上。两缝中心间距为d，两缝S1、S2的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离为OP0=l。对于屏上与P0的距离为x的一点P1，两缝与P1的距离分别为r1、r2，且d l亮纹条件：相邻两条亮条纹或暗条纹中心的间距是：理论探究：1、红光：波长范围：625740nm；2、橙光：波长范围：590610nm；3、黄光：波长范围：570585nm； 4、绿光：波长范围：492577nm；5、靛光：波长范围：420440nm；6、蓝光：波长范围：440475nm；7、

7、紫光：波长范围：380420 nm。 生活中有没有见过光的干涉现象呢？四、薄膜干涉 在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜。把这个液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰。1.现象2.现象解释由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。光从薄膜的前后两个表面反射出来两列光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。前表面后表面现象：在一个不太长的时间段里，会看到像上亮暗相间的条纹间隔逐渐变密，为什么？3.应用举例 在照相机、望远镜等光学仪器中，要用到许多透镜、棱镜。光在通过这些元器件时，在每一个表面上都会发生一部分反射，从而导致透过这些元器件的光

8、能量减少。为了降低光能损失，人们在这些元器件的表面镀上透明的薄膜，即增透膜，如氟化镁薄膜。增透膜两个表面的反射光所通过的光程差等于半个波长，这样反射回来的光会因产生干涉而相互抵消，增加了透射光的能量。4.练习与应用劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光从上方入射后，从上往下看到的干涉条纹有如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。 现若在如图所示装置中抽去一张纸片，则当光入射到劈形空气薄膜后，从上往下可以观察到干涉条纹发

9、生了怎样的变化？3 面4 面1 面2 面d1d2l两处光程差为1=2d1，2=2d221=，所以d2d1=/2由几何关系可得即结论： 当抽去一张纸片时，减小，l增大，即条纹变稀疏。平整时3面凹陷时亮纹1亮纹23 面4 面1 面2 面牛顿环干涉图样：中央疏、边沿密的同心圆环贝壳呈现的彩纹等都与光的干涉有关，均为两个面的反射光干涉的结果。五、光的本性光的本质是什么？1.牛顿的微粒说：光是高速粒子流，解释光的直进，光的反射。2.惠更斯的波动说：光是某种振动，以波的形式向周围传播，解释光的折射、干涉和衍射，光的直进，光的反射。机械弹性波动（以太）。3.麦克斯韦的电磁说：光是一种电磁波，发展了光的波动理论。4.爱因斯坦的光子说：成功解释光电效应，认为光具有粒子性。5.德布罗意的波粒二象性学说：光既有粒子性，又有波动性。光的本性学说发展史上的五个学说t18世纪19世纪20世纪17世纪2000多年前中国的墨经