【步步高】高中物理 13.3 光的干涉课件1 新人教选修34

第十三章光13.3光的干涉实验：用双缝干涉测量光的波长1.知道光的干涉现象，知道光是一种波.2.理解相干光源和产生干涉现象的条件.3.理解明暗条纹的特点、成因及出现明暗条纹的条件.4.了解用双缝干涉测量光的波长的实验原理，能够利用双缝干涉实验测量单色光的波长.学习目标定位一、杨氏干涉实验问题设计如图1所示，机械波可以产生波的干涉现象，形成稳定的干涉图样；如果我们先假设光是一种波，那么按照我们所学的波动知识，光要发生干涉现象需要满足什么条件？图1答案两光源必须有相同的频率，即两光源为相干光.要点提炼1.杨氏双缝干涉实验：(1)双缝干涉的装置示意图实验装置如图2所示，有光源、单缝、双缝和光屏.一、杨氏干涉实验图2(2)单缝屏的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的和振动情况.也可用激光直接照射双缝.(3)双缝屏的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光.2.光产生干涉的条件：两列光的相同、相位差恒定、振动方向相同.杨氏双缝干涉实验是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的.一、杨氏干涉实验频率频率3.干涉图样：(1)若用单色光作光源，干涉条纹是的的条纹.(2)若用白光作光源，则干涉条纹是条纹，且中央条纹是白色的.4.实验结论：证明了光是一种.一、杨氏干涉实验等间距明暗相间彩色波二、决定条纹间距的条件1.屏上某处出现亮、暗条纹的条件实验装置如图3所示，双缝S1、S2之间的距离为d，双缝到屏的距离为l，屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2，路程差Δr＝r2－r1.①若满足路程差为波长的整数倍，即Δr＝(其中k＝0，±1，±2，±3，…)，则出现亮条纹.图3kλ二、决定条纹间距的条件②若满足路程差为半波长的奇数倍，即Δr＝(其中k＝0，±1，±2，±3，…)，则出现暗条纹.2.相邻亮条纹(暗条纹)间的距离Δx与波长λ的关系：Δx＝，其中l为双缝到屏的距离，d为双缝之间的距离.λλ三、实验：用双缝干涉测量光的波长1.实验原理由公式Δx＝λ可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；只要测出双缝到屏的距离l及相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)的中心间距Δx，即可由公式λ＝计算出入射光的波长.而测量是本实验的关键.ΔxΔx三、实验：用双缝干涉测量光的波长2.实验步骤(1)按如图4所示安装仪器.图4(2)将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的

.中心轴线上三、实实验：：用双双缝干干涉测测量光光的波波长(3)使光光源源发发光光，，在在光光源源和和单单缝缝之之间间加加红红(绿)色滤滤光光片片，，让让通通过过后后的的条条形形光光斑斑恰恰好好落落在在双双缝缝上上，，通通过过调调节节遮遮光光筒筒上上测测量量头头的的目目镜镜，，观观察察单单色色光光的的干干涉涉条条纹纹；；撤撤去去滤滤光光片片，，观观察察白白光光的的干干涉涉条条纹纹(彩色色条条纹纹).三、、实实验验：：用用双双缝缝干干涉涉测测量量光光的的波波长长(4)加装装滤滤光光片片，，通通过过目目镜镜观观察察单单色色光光的的干干涉涉条条纹纹，，同同时时调调节节手手轮轮，，使使分分划划板板的的中中心心刻刻线线对对齐齐某某一一条条纹纹的的中中心心，，记记下下手手轮轮的的读读数数，，然然后后继继续续转转动动手手轮轮使使分分划划板板移移动动，，直直到到分分划划板板的的中中心心刻刻线线对对齐齐另另一一条条纹纹中中心心，，记记下下此此时时手手轮轮读读数数和和移移过过分分划划板板中中心心刻刻线线的的条条纹纹数数n.三、实验验：用双双缝干涉涉测量光光的波长长(5)将两次手手轮的读读数相减减，求出出n个亮条纹纹间的距距离a，利用公公式Δx＝a/(n－1)算出条纹纹间距，，然后利利用公式式λ＝Δx，求出此此单色光光的波长长λ(d、l仪器中都都已给出出).(6)换用另一一滤光片片，重复复步骤(3)、(4)，并求出出相应的的波长.三、实验验：用双双缝干涉涉测量光光的波长长3.注意事项项(1)单缝、双双缝应相相互平行行，其中中心大致致位于遮遮光筒的的中心轴轴线上，，双缝到到单缝的的距离应应相等.(2)测双缝到到屏的距距离l时用毫米米刻度尺尺多次测测量取平平均值.(3)测条纹间间距Δx时，采用用累积法法，即用用测量头头测出n条亮条纹纹间的距距离a，求出相相邻两条条亮条纹纹间的距距离Δx＝.一、杨氏氏干涉实实验典例精析析例1在双缝干干涉实验验中，以以白光为为光源，，在屏上上观察到到了彩色色干涉条条纹.若在双缝缝中的一一缝前放放一红色色滤光片片(只能透过过红光)，另一缝缝前放一一绿色滤滤光片(只能透过过绿光)，已知红红光与绿绿光频率率、波长长均不相相等，这这时()A.只有红色色和绿色色的双缝缝干涉条条纹，其其他颜色色的双缝缝干涉条纹消失失B.有除红色色、绿色色外的其其他颜色色的双缝缝干涉条条纹C.任何颜色色的双缝缝干涉条条纹都不不存在，，但屏上上仍有光光亮D.屏上无任任何光亮亮一、杨氏氏干涉实实验典例精析析解析两两列光波波能发生生干涉的的条件之之一是频频率相等等.利用双缝缝将一束束光分成成能够发发生干涉涉的两束束光，在在屏上形形成干涉涉条纹，，但分别别用红色色滤光片片和绿色色滤光片片挡住两两条缝后后，红光光和绿光光频率不不相等，，不能发发生干涉涉，因此此屏上不不会出现现干涉条条纹，但但屏上仍仍会有光光亮，故故选C.答案C二、决定定条纹间间距的条条件典例精析析例2在双缝干干涉实验验中,双缝到光光屏上P点的距离离之差为为0.6μμm,若分别用用频率为为f1＝5.0××1014Hz和f2＝7.5××1014Hz的单色光光垂直照照射双缝缝，则P点出现亮亮、暗条条纹的情情况是()A.单色光f1和f2分别照射射时，均均出现亮亮条纹B.单色光f1和f2分别照射射时，均均出现暗暗条纹C.单色光f1照射时出出现亮条条纹，单单色光f2照射时出出现暗条条纹D.单色光f1照射时出出现暗条条纹，单单色光f2照射时出出现亮条条纹二、决定定条纹间间距的条条件典例精析析解析判判定某处处是亮条条纹还是是暗条纹纹，关键键是看该该处到两两光源的的光程差差是该光光波长的的倍数情情况，若若是整数数倍，该该处为亮亮条纹；；若为半半波长的的奇数倍倍，则为为暗条纹纹.单色光f1的波长λ1＝＝＝m＝0.6μμm.单色光f2的波长λ2＝＝＝m＝0.4μμm二、决定定条纹间间距的条条件典例精析析可见Δr＝λ1，Δr＝λ2，故用单单色光f1照射时，，P点出现亮亮条纹，，单色光光f2照射时，，P点出现暗暗条纹.答案C典例精析析三、用双双缝干涉涉测光的的波长例3在“用双双缝干涉涉测量光光的波长长”的实实验中，，装置如如图5所示.双缝间的的距离d＝3mm.图5典例精析析三、用双双缝干涉涉测光的的波长(1)若测量红红光的波波长，应应选用色色的的滤光片片.实验时需需要测定定的物理理量有和和.(2)若测得双双缝与屏屏之间的的距离为为0.70m，通过测测量头(与螺旋测测微器原原理相似似，手轮轮转动一一周，分分划板前前进或后后退0.500mm)观察第1条亮条纹纹的位置置如图6甲所示，，观察第第5条亮条纹纹的位置置如图乙乙所示.则可求出出红光的的波长λ＝m.典例精析析三、用双双缝干涉涉测光的的波长图6典例精析析三、用双双缝干涉涉测光的的波长解析(1)要测量红红光的波波长，应应用红色色滤光片片.由Δx＝λ可知要想想测λ必须测定定双缝到到屏的距距离l和条纹间间距Δx.(2)由测量头头的数据据可知a1＝0，a2＝0.640mm，所以Δx＝＝＝mm＝1.60×10－4m，λ＝＝＝m≈6.86××10－7m.答案见见解析课堂要点点小结光的干涉涉实验：用用双缝干干涉测量光光的波长长杨氏干涉涉实验产生明暗暗条纹的的条件实验：：用双双缝干干涉测测量光光的波波长明暗条条纹间间距与与波长长的关关系Δx＝λ自我检检测区区1231231.(杨氏干干涉实实验)下列关关于双双缝干干涉实实验的的说法法中正正确的的是()A.单缝的的作用用是获获得频频率保保持不不变的的相干干光源源B.双缝的的作用用是获获得两两个振振动情情况相相同的的相干干光源源C.光屏上上距两两缝的的路程程差等等于半半波长长的整整数倍倍处出出现暗暗条纹纹D.在光屏屏上能能看到到光的的干涉涉图样样，但但在双双缝与与光屏屏之间间的空空间却没有有干涉涉发生生123解析在在双双缝干干涉实实验中中，单单缝的的作用用是获获得一一个线线光源源，双双缝的的作用用是获获得两两个振振动情情况完完全相相同的的相干干光源源，故故选项项A错误，，B正确.在两个个相干干光源源完全全相同同的情情况下下，光光屏上上距两两缝的的路程程差为为半波波长的的奇数数倍处处出现现暗条条纹，，选项项C错误.两列光光波只只要相相遇就就会叠叠加，，满足足相干干条件件就能能发生生干涉涉，所所以在在双缝缝与光光屏之之间的的空间间也会会发生生光的的干涉涉，用用光屏屏接收收只是是为了了方便便肉眼眼观察察，故故选项项D错误.答案B1232.(决定条条纹间间距的的条件件)如图7所示，，用单单色光做做双缝缝干涉涉实验验，P处为第第二条条暗条条纹，改改用频频率较较低的的单色色光重重做上上述实实验(其他条条件不不变)时,则同侧侧第二二条暗暗条纹纹的位位置()A.仍在P处B.在P点上方方C.在P点下方方D.要将屏屏向双双缝方方向移移近一一些才才能看看到图7123123解析由由λ＝知知f变小，，λ变大.若出现现第二二条暗暗条纹纹，则则P到双缝缝的路路程差差Δs＝λ，当λ变大时时，Δs也要变变大，，故第第二条条暗条条纹的的位置置向上上移，，在P点上方方，B正确.答案B1233.(用双缝缝干涉涉测光光的波波长)双缝干干涉实实验中中，要要使屏屏上单单色光光的干干涉条条纹之之间的的距离离变大大，可可采取取以下下办法法：(1)；(2)；(3).为了测测量红红光的的波长长，现现测得得屏上上6条亮条条纹间间的距距离为为7.5mm，已知知双缝缝间的的距离离为0.5mm，双缝缝到光光屏的的距离离为1m，则此此红光光的波波长为为.123解