光的干涉唐春香上课用.pptx

光的干涉光的干涉1 1、两列机械波（如声波、水波）发、两列机械波（如声波、水波）发生干涉的条件是什么？生干涉的条件是什么？2 2、两列波、两列波(振动情况步调相同）干涉振动情况步调相同）干涉时，振动最强的点和振动最弱的点条时，振动最强的点和振动最弱的点条件是什么？件是什么？重点重点双缝干涉图象的形成实验及分析双缝干涉图象的形成实验及分析难点难点亮纹（或暗纹）位置的确定亮纹（或暗纹）位置的确定.亮纹（或暗纹）间距公式的推导亮纹（或暗纹）间距公式的推导.光到底是什么？光到底是什么？牛牛顿顿微粒说微粒说光是一种物质光是一种物质微粒微粒可以成功地解释可以成功地解释光的直线传播和光的直线传播和反射反射但是解释光的叠但是解释光的叠加、干涉衍射现加、干涉衍射现象时遇到了困难象时遇到了困难光到底是什么？光到底是什么？惠惠更更斯斯波动说波动说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光是在空间传播的某种波播的某种波1919世纪初观察到了世纪初观察到了光的干涉和衍射光的干涉和衍射惠惠更更斯斯波动说波动说惠更斯的波动惠更斯的波动说可以成功地说可以成功地解释光的反射、解释光的反射、折射、叠加等折射、叠加等现象现象但是解释光的直线但是解释光的直线传播产生影等现象传播产生影等现象遇到了困难遇到了困难光到底是什么？光到底是什么？现在人们的认识现在人们的认识光的干涉，衍射说明光具有光的干涉，衍射说明光具有波动性波动性光电效应说明光具有光电效应说明光具有粒子性粒子性光具有波动性，又具有粒子性（光具光具有波动性，又具有粒子性（光具有波粒二象性）有波粒二象性）一、双缝干涉一、双缝干涉1 1、实验装置、实验装置相干光源：相干光源：把点光源发出的一束光分成两把点光源发出的一束光分成两束，能保证它们具有相同的频束，能保证它们具有相同的频率和恒定的相差。率和恒定的相差。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像屏屏双双缝缝屏屏二、单色光的双缝干涉的实验现象：二、单色光的双缝干涉的实验现象：1 1、等宽度、等间距的明暗条纹。、等宽度、等间距的明暗条纹。2 2、波峰与波峰波峰与波峰、波谷与波谷波谷与波谷叠加的区域叠加的区域振动最强，即出现振动最强，即出现明条纹明条纹。波峰与波谷波峰与波谷叠加的区域振动最弱，即出现叠加的区域振动最弱，即出现暗条纹暗条纹。思考：若用绿光在同样的思考：若用绿光在同样的装置中做双缝干涉实验，装置中做双缝干涉实验，会得到什么图样呢？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：从两张照片中可以看出：红红光的条纹间距（宽度）比绿光光的条纹间距（宽度）比绿光大大，那么，不同单色光的干涉，那么，不同单色光的干涉条纹的间距（宽度）与哪些因条纹的间距（宽度）与哪些因素有关素有关?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已知已知L,dL,d，P,P,Q Q两为相邻的亮条纹两为相邻的亮条纹(应用应用)你能否根据所学的知识，设你能否根据所学的知识，设计一测量计一测量某种可见光某种可见光波长的方案？波长的方案？测量测量(1)(1)双缝的间距双缝的间距d d(2)(2)光屏到挡板的距离光屏到挡板的距离L L(3)(3)相相邻邻两两条条条条纹纹的的间间距距x x实例：（应用）实例：（应用）(1)(1)双缝的间距双缝的间距 d=0.18mmd=0.18mm(2)(2)光屏到挡板的光屏到挡板的距离距离L=90cmL=90cm(3)(3)相相邻邻两两条条条条纹纹的间距的间距x=3.50mmx=3.50mm求求：此此单单色色光光的的波长为多大波长为多大?观察不同单色观察不同单色光的双缝干涉条光的双缝干涉条纹的情况，可以纹的情况，可以得到的信息？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770770620620绿绿580580490490橙橙620620600600蓝靛蓝靛490490450450黄黄600600580580紫紫450450400400红光红光波长最波长最大大，紫光波长最紫光波长最小小光的波长的测定：光的波长的测定：在双缝干涉实验中，以下说法中正确的在双缝干涉实验中，以下说法中正确的是是()()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、把入射光由绿光变成紫光，干涉条纹间距变小间距变小D D、把入射光由绿光变成红光，干涉条纹、把入射光由绿光变成红光，干涉条纹间距变小间距变小AC 条纹间距的含义：相邻的条纹间距的含义：相邻的亮纹或暗纹之间的距离总亮纹或暗纹之间的距离总是相等的，相邻的亮纹和是相等的，相邻的亮纹和亮纹之间的距离或暗纹和亮纹之间的距离或暗纹和暗纹之间的距离叫做条纹暗纹之间的距离叫做条纹间距。间距。三、条纹间距及离中心条纹距离三、条纹间距及离中心条纹距离条纹中心的位置条纹中心的位置：明纹明纹暗暗纹纹S1S2*L特征量特征量红光红光紫光紫光干涉条纹干涉条纹间距间距（x x）真空中的真空中的波长（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装置中的红光到紫光七种单色光在同一种装置中的双缝干涉条纹间距是双缝干涉条纹间距是拓展拓展2 2、若用白光在同样的装置中做双缝若用白光在同样的装置中做双缝干涉实验干涉实验2.2.分析说明用白光做杨氏双缝实验时，分析说明用白光做杨氏双缝实验时，中央亮纹的边缘是什么颜色？中央亮纹的边缘是什么颜色？3.3.分析说明用白光做杨氏双缝实验时，离分析说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？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处处附近均为亮条纹还是暗条纹？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，白光在同样的装置中做双单色光，白光在同样的装置中做双缝干涉实验，实验现象缝干涉实验，实验现象（1 1）不同单色光：）不同单色光：屏中央出现亮纹，两侧出现屏中央出现亮纹，两侧出现间距相等的亮暗相间的条纹。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，两侧屏中央出现白色亮纹，两侧出现彩色条纹，紫光最靠近出现彩色条纹，紫光最靠近中央，边缘为红光。中央，边缘为红光。相干光源（发生干涉的条件）相干光源（发生干涉的条件）(1)(1)频率相同频率相同(2)(2)相位差恒定相位差恒定(3)(3)振动方向相同振动方向相同两个独立的点光源两个独立的点光源S S1 1和和S S2 2都发出同频都发出同频率的红色光，照亮一个原是白色的率的红色光，照亮一个原是白色的小屏，则小屏上呈现的情况是小屏，则小屏上呈现的情况是()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点的距点的距离之差离之差s=0.6ms=0.6m；若分别用频率为；若分别用频率为f f1 1=5.010=5.0101414HzHz和频率为和频率为f f2 2=7.510=7.5101414HzHz的单的单色光垂直照射双缝隙，则色光垂直照射双缝隙，则P P点出现条纹的情况点出现条纹的情况是以下哪种是以下哪种()()A.A.用频率用频率f f1 1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f f2 2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f f1 1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f f2 2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 1=C/f=C/f1 1=0.6m,0.6m,s s=0.6m=0.6m=1 1明条纹明条纹由由C=fC=f得：得：2 2=C/f=C/f2 2=0.4m,0.4m,s s=0.6m=1.5=0.6m=1.52 2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，改用频率较高处为第二亮条纹，改用频率较高的单色光重做实验的单色光重做实验,其他条件不变其他条件不变时，则第二亮条纹的位置时，则第二亮条纹的位置()()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。条纹距中心条纹频率增大，波长减小。条纹距中心条纹间距减小。间距减小。C=C=f f在做双缝干涉实验时，若用红、绿两在做双缝干涉实验时，若用红、绿两块玻璃分别挡在一条狭缝前面，下面块玻璃分别挡在一条狭缝前面，下面说法中正确的是说法中正确的是 ()()A A屏上形成明暗相间的干涉条纹屏上形成明暗相间的干涉条纹.B B屏上形成红、绿相间的干涉条纹屏上形成红、绿相间的干涉条纹 C C屏上不能形成干涉条纹屏上不能形成干涉条纹 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，不会产生干涉现象，光射在同一点上，不会产生干涉现象，这是因为这是因为()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，不是这两个光源是彼此独立的，不是相干光源相干光源D5 5一束单色平行光，通过双缝在屏上得一束单色平行光，通过双缝在屏上得到干涉条纹，则到干涉条纹，则()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距离的屏上某暗条纹中一点到两缝的距离的差等于半波长的奇数倍差等于半波长的奇数倍D D如改用白光做实验，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装置，其光如图是双缝干涉的实验装置，其光屏上屏上P P处发现明条纹，则双缝到光屏上处发现明条纹，则双缝到光屏上P P点的距离之差为点的距离之差为()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已知已知L,dL,d，P,P,Q Q两为相邻的亮条纹两为相邻的亮条纹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干涉条纹间距间距（x x）真空中的真空中的波长（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装置中的红光到紫光七种单色光在同一种装置中的双缝干涉条纹间距是双缝干涉条纹间距是拓展拓展2 2、若用白光在同样的装置中做双缝若用白光在同样的装置中做双缝干涉实验干涉实验2.2.分析说明用白光做杨氏双缝实验时，分析说明用白光做杨氏双缝实验时，中央亮纹的边缘是什么颜色？中央亮纹的边缘是什么颜色？3.3.分析说明用白光做杨氏双缝实验时，离分析说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？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处处附近均为亮条纹还是暗条纹？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，白光在同样的装置中做双单色光，白光在同样的装置中做双缝干涉实验，实验现象缝干涉实验，实验现象（1 1）不同单色光：）不同单色光：屏中央出现亮纹，两侧出现屏中央出现亮纹，两侧出现间距相等的亮暗相间的条纹。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，两侧屏中央出现白色亮纹，两侧出现彩色条纹，紫光最靠近出现彩色条纹，紫光最靠近中央，边缘为红光。中央，边缘为红光。二、薄膜干涉二、薄膜干涉二、薄膜干涉二、薄膜干涉肥皂泡看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面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，看起来也是彩色的。这些现象是这漂浮的油膜，看起来也是彩色的。这些现象是这样形成的？样形成的？白光的薄膜干白光的薄膜干涉条纹涉条纹彩色条纹彩色条纹水面上的油水面上的油膜呈彩色膜呈彩色薄膜干涉薄膜干涉 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表面反射后表面反射 光波光波相互叠加产生干涉相互叠加产生干涉竖竖直直放放置置的的肥肥皂皂膜膜上上呈呈现现彩彩色色条条纹纹光从薄膜光从薄膜前表面前表面和后表面分别和后表面分别反射出来反射出来，形成，形成两列振动情况完两列振动情况完全相同的光波全相同的光波薄膜干涉薄膜干涉在在其其火火焰焰上上洒洒一一些些食食盐盐，使使眼眼睛睛恰恰能能在在火火焰焰的的同同侧侧看看到到由由薄薄膜膜反反射射而而生生成成的的黄黄色色火火焰焰的的虚虚像像。当当肥肥皂皂薄薄膜膜下下垂垂到到一一定定程程度度，就就在在虚虚像像上上出出现现了了明明暗暗相相间间的的干干涉涉条条纹纹。随随着着时时间间的的推推移移，条纹间距越来大。条纹间距越来大。在薄膜的厚度为在薄膜的厚度为d d处，前后表面反射光处，前后表面反射光的光程差为的光程差为d d，则，则当时，出现暗条纹当时，出现暗条纹当时，出现亮条纹当时，出现亮条纹如果薄膜厚度均匀变化如果薄膜厚度均匀变化用用单色光照射单色光照射 条纹间距相等条纹间距相等用用白光照射在同一厚度某一波长的光反射后增白光照射在同一厚度某一波长的光反射后增强，另一波长的光反射后减弱，所以出现彩色条强，另一波长的光反射后减弱，所以出现彩色条纹纹用单色光照射肥皂薄膜时，发生光的干用单色光照射肥皂薄膜时，发生光的干涉现象，这时（涉现象，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能看到干涉图样从光源所在同一侧才能看到干涉图样C C、从光源的另一侧才能看到干涉图样从光源的另一侧才能看到干涉图样D D、从光源发出的光与肥皂膜表面反射的从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉，形成干涉图样光发生干涉，形成干涉图样ABAB薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用 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，原理：在被检平面与透明样板间垫一个薄片，使其间形成一个楔形的空气薄层当用单色光使其间形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、下表面从上面照射时，入射光从空气层的上、下表面反射出两列光波，于是从反射光中看到干涉条反射出两列光波，于是从反射光中看到干涉条纹纹劈形空气薄层劈形空气薄层标准样板标准样板被检测平面被检测平面光在空气层的上下表面发生反射光在空气层的上下表面发生反射,这两这两束反射光发生干涉束反射光发生干涉.如果被检测表面如果被检测表面的平整的的平整的,将看到与将看到与底线平行的干涉条底线平行的干涉条纹纹.检查工件的平整度检查工件的平整度左凹右凸左凹右凸b.b.增透膜增透膜 原理：原理：当当薄膜的厚度是入射光在薄膜中薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的波长的时时，在薄膜的两个面上的，在薄膜的两个面上的反射光，光程差恰好等于半波长，因而反射光，光程差恰好等于半波长，因而相互抵消，达到减小反射光，增大透射相互抵消，达到减小反射光，增大透射光的作用光的作用思考思考:增透膜能否将增透膜能否将所有反射光都抵消所有反射光都抵消 思考思考:怎样来确定增透膜的厚度？怎样来确定增透膜的厚度？因为人的视觉最敏感的色光为绿光，因为人的视觉最敏感的色光为绿光，所以所以增透膜的厚度为绿光在增透膜中增透膜的厚度为绿光在增透膜中波长的波长的1/41/4。以增大绿光的透射强度。以增大绿光的透射强度。因为红光与紫光反射强度大，所以因为红光与紫光反射强度大，所以照照相机的镜头常呈淡紫色或蓝色相机的镜头常呈淡紫色或蓝色照相机和望远镜照相机和望远镜另一种实现光的干涉装置另一种实现光的干涉装置牛顿环牛顿环拓展：拓展：干涉干涉装置装置有种灯具俗称有种灯具俗称 冷光灯冷光灯，用它照射物品处，用它照射物品处产生的热效应大大降低，这种灯降低热效产生的热效应大大降低，这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜（例如氧化镁），玻璃表面上镀一层薄膜（例如氧化镁），这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的红外线热效应。以的红外线热效应。以表示此红外线的波表示此红外线的波长，则所镀膜的厚度最小应为：长，则所镀膜的厚度最小应为：A A、/8;/8;B B、/4;/4;C C、/2;/2;D D、B如如图图所所示示是是用用于于干干涉涉法法检检查查某某块块厚厚玻玻璃璃的的上上表表面面是是否否平平的的装装置置，所所用用单单色色光光是是用用普普通通光光源源加加滤滤光光片片产产生生的的，检检查查中中所所观观察察到到的的干干涉涉条条纹纹，是是由由下下列列哪哪个表面反射的光线叠加而成的（个表面反射的光线叠加而成的（）A Aa a的上表面和的上表面和b b的下表面的下表面B Ba a的上表面和的上表面和b b的上表面的上表面C Ca a的下表面和的下表面和b b的下表面的下表面D Da a的下表面和的下表面和b b的上表面的上表面D光的干涉实例光的干涉实例（1 1）肥皂泡上的彩色条纹）肥皂泡上的彩色条纹（2 2）水面上的油膜）水面上的油膜（3 3）蜻蜓翅膀在阳光照射下呈现出）蜻蜓翅膀在阳光照射下呈现出的彩色条纹的彩色条纹（4 4）两块玻璃压在一起看到的彩色）两块玻璃压在一起看到的彩色条纹条纹