【课件】光的干涉++课件高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第三节光的干涉目录03薄膜干涉0102干涉条纹和波长之间的关系光的双缝干涉03巩固提升课堂引入我们知道：如果两列机械波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同，就会发生干涉。光是一种电磁波，那么光也应该会发生干涉现象。怎样才能观察到光的干涉现象呢？肥皂膜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。这些彩色条纹或图样是怎样形成的？第一部分：光的双缝干涉观察现象思考：1.光是一种波，具有波的特性，类比波的干涉，什么是光的干涉？2.光要发生干涉现象需要满足什么条件？3.什么方法可以获得相干光——频率相同的光？5.两列相干光叠加时，只有波峰与波峰相遇或者波谷与波谷相遇才会出现亮条纹吗？为什么6.双缝干涉亮条纹产生的原因：7.双缝干涉暗条纹产生的原因：4.杨氏双缝干涉实验的过程：8.总结整体暗亮条纹的规律：讨论：展示+点评：在两列光的叠加区域，某些区域相互加强，出现亮条纹；某些区域相互减弱，出现暗条纹。且加强区和减弱区相互隔离，即亮条纹和暗条纹相互间隔，这种现象叫光的干涉。1.光是一种波，具有波的特性，类比波的干涉，什么是光的干涉？2.光要发生干涉现象需要满足什么条件？频率和振动情况一致——相干光源。3.什么方法可以获得相干光——频率相同的光？单缝获取一个线光源，该线光源有唯一的频率和振动情况；双缝将线光源分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光。展示+点评：4.杨氏双缝干涉实验的过程：5.两列相干光叠加时，只有波峰与波峰相遇或者波谷与波谷相遇才会出现亮条纹吗？为什么不对，只要相遇处两列光振动方向始终相同，就会出现亮条纹；只要相遇处两列光振动方向始终相反，就出现暗条纹。展示+点评：6.双缝干涉亮条纹产生的原因：7.双缝干涉暗条纹产生的原因：8.总结整体暗亮条纹的规律：当两个光源与屏上某点距离之差等于半波长的偶数倍时（波长的整数倍时），两列光波在该点相互加强，出现亮条纹。当两个光源与屏上某点距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光波在该点相互削弱，出现暗条纹。间距相等的，明暗相间的条纹1.从S1S2发出的光到P点的光程差为0，振动加强，出现中央亮纹。2.取P点上方的点P1，从S1S2发出的光到P1点的光程差就不同，若这个光程差正好等于波长的整数倍，比如δ=S1－S2=λ，出现第一条亮纹。3.屏上P1点的上方还可以找到δ=S1－S2＝2λ的P2点，δ=S1－S2＝3λ的P3点……等处的第二条、第三条……亮纹；在中央明纹P的下方可找到δ=S1－S2＝λ的P1/点，δ=S1－S2＝2λ的P2/点，δ=S1－S2＝3λ的P3/点等处与中央明纹为对称的第一、第二、第三…，第n条亮纹。1.取P点上方的点Q1，与两个狭缝S1、S2路程差δ=S1－S2＝λ/2，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q1点激起的振动总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q1点总是振动减弱的地方，故应出现暗纹。2.屏上Q1点的上方还可以找到δ=S1－S2＝3λ/2的Q2点出现第二条暗纹。同样可以找到第三条暗纹Q3……，在中央明纹下方也可以找到对称的Q1/、Q2/、Q3/……等暗纹。第二部分：干涉条纹和波长之间的关系同一个实验装置，单缝放置不同滤光片得到的干涉图样，发现相邻亮条纹纸之间的距离并不一样，为什么？S1S2P1Pl如图所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P。对屏上与P距离为x的一点P1，两缝与P1的距离P1S1＝r1，P1S2＝r2。在线段P1S2上作P1M＝P1S1，则S2M＝r2－r1，因d≪l，三角形S1S2M可看做直角三角形。有：r2－r1＝dsinθ(令∠S2S1M＝θ)

①另：x＝ltanθ≈lsinθ

当两列波的路程差为波长的整数倍，即时才会出现亮条纹，亮条纹位置为：相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为干涉条纹和光的波长之间的关系相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为（1）波长λ:波长越大，相邻的亮纹间距越大（2）双缝之间的距离d:d越小，相邻的亮纹间距越大（3）双缝与屏间的距离l:l越大，相邻的亮纹间距越大由此可以得出，相邻明（暗）纹间的距离大小受哪些因素的影响？∆

相同介质中，不同的光波长不同：λ红>λ橙>λ黄>λ绿>λ青>λ蓝>λ紫白光的干涉图样特点：（1）明暗相间的彩色条纹；（2）中央为白色亮条纹；（3）干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；（4）在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。第三部分：薄膜干涉（一）观察与思考观察实验：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。把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰的像。这个像与直接看到的灯焰有什么不同？请解析看到的现象。现象：观察到灯焰的像出现了明暗相间的干涉条纹。该条纹是怎样形成的？该条纹是由液膜前后两个面反射的光相互叠加发生干涉形成的。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个光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。薄膜干涉成因光程差为波长的整数倍，形成亮条纹。光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。白光照射时是彩色条纹薄膜干涉的应用1.检查表面的平整程度如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的,如图（b）所示；如果观察到的干涉条纹如图（c）所示，则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。(a)(b)(c)单色光标准样板薄片被检测平面薄膜干涉的应用2.增透膜

因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1/4。由于其它色光不能被有效透射，故反射较强，这样的镜头呈淡紫色。照相机的增透膜镀层薄膜在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程差恰好等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。薄膜干涉的应用3.牛顿环将一块半径很大的平凸透镜与一块平板玻璃叠放在一起，二者之间便形成类似劈尖形的空气层。用单色平行光垂直照射，在空气层上表面两束反射光干涉，产生的干涉条纹称牛顿环。空气薄膜厚度相同处光程差相同，所以牛顿环为一系列同心圆环。第四部分：巩固提升1.两种单色光束a、b分别照射在同一套双缝干涉演示实验装置时，得到的干涉图样如图(a)、（b）所示，则（）（b）（a）A．a光的波长大于b光的波长B．a光的频率大于b光的频率C．a光在真空中的速度大于b光在真空中的速度D．同一种介质对a光的折射率大于对b光的折射率A2．如图所示，用频率为f的单色光（激光）垂直照射双缝，在光屏的P点出现第2条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差|r1－r2|应为（）B