沪科版物理选修3-4课件：第4章.ppt

第4章 光的波动性,第4章 光的波动性,41 光的干涉,1.知道光的干涉现象和干涉条件，并能从光 的干涉现象中说明光是一种波 2理解杨氏双缝干涉实验中亮暗条纹产生 的原因(重点、难点) 3理解薄膜干涉的原理并能解释一些干涉 现象(重点) 4了解相干光源，掌握干涉条件,一、杨氏双缝干涉实验 1.史实：1801年，英国物理学家 _做了著名的光的 _实验，成功地观察到了光的干 涉现象 2.实验过程及现象 如图所示，用_光照射双缝干涉仪上,托马斯杨,双缝干涉,单色,的_S1和S2，通过测微目镜可以观察 到两束光在屏上形成的一系列_ 的条纹 3.实验结论：证明光具有波动性,双缝,明暗相间,4.现象解释 当两个光源与屏上某点的距离之差等于半个波长的_时，两列光在这里相互 _，出现亮条纹当两个光源与屏上 某点的距离之差等于半波长的_时， 两列光在这里相互_，出现暗条纹,偶数倍,加强,奇数倍,削弱,5.干涉条件 两列光的_相同，_相同 且相位差恒定，能发生干涉的两个光源叫做 _光源 二、奇妙的薄膜干涉 1.观察薄膜干涉：如图所示，把这层液膜当 作一个平面镜，用它观察灯焰的像时会发现 水平方向的_的条纹,频率,振动情况,相干,明暗相间,2.相干光源：薄膜_面反射的光波,前后两,3.形成明暗相间条纹的原因：与双缝干涉的 情况相同，在膜上不同位置，来自前后两个 面的反射光用图中实虚线来代表两列光，所 走的路程差不同路程差是光在介质中波长 的_倍的这些位置上，叠加后加强， 出现了亮纹；路程差是光在介质中半波长的 _倍的这些位置上，叠加后相互削 弱，于是出现了暗纹,整数,奇数,学案导引 1.光的干涉条件是什么？为什么一般情况下 很难看到光的干涉现象？ 2.双缝干涉实验中，出现明暗条纹的条件是 什么？干涉图像的特点？,1.干涉条件：两列光的频率相同，振动情况相 同且相位差恒定能发生干涉的两列波称为相 干波，两个光源称为相干光源，相干光源可用 同一束光分成两列而获得，称为分光法 2.双缝干涉的分析,4.双缝干涉图样的特点 (1)单色光的干涉图样 若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间 的条纹，且条纹间距相等中央为亮条纹，两相邻亮纹(或暗纹)间距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大 (2)白光的干涉图样 若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹， 且中央条纹是白色的这是因为：,从双缝射出的两列光波中，各种色光都形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹 两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的亮纹间距宽度最大，紫光亮纹间距宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹,在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的 距离之差为0.6 m，若分别用频率为f15.01014 Hz和f27.51014 Hz的单色光垂直照 射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是( ) A单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹 B单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹 C单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹,D单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹 【思路点拨】 判断屏上某点条纹的明暗情 况，关键看该点到双缝的路程差(光程差)与 半波长的比值，若为偶数倍，则该点为亮条 纹；若为奇数倍，则该点为暗条纹,【答案】 C 【方法总结】 理解光程差的概念，熟记双 缝干涉实验中屏上某点出现明、暗条纹的条 件是正确解决此类问题的关键 变式训练 1.如图所示，用频率为f的单色光垂直照射双 缝，在光屏上的P点出现第3级暗条纹已知 光速为c，则P点到双缝的距离之差r2r1应为( ),学案导引 1.薄膜干涉现象产生的原因是什么？其干涉条纹有哪些特点？ 2.薄膜干涉在现实生活中有哪些应用？,1.薄膜干涉现象的产生 薄膜可以是透明固体、液体或由两块玻璃所夹的 气体薄层，入射光经薄膜上表面反射后得第一束 光，折射光经薄膜下表面反射，又经上表面折射 后得第二束光，这两束光在薄膜的同侧，由同一 入射光分出， 是相干光,2.薄膜干涉的应用 由薄膜上、下表面反射(或折射)光束相遇而 产生的干涉薄膜通常由厚度很小的透明介 质形成如肥皂膜、水面上的油膜、两片玻 璃间所夹的空气膜、照相机镜头上所镀的介 质膜等利用薄膜干涉还可以制造增透膜 在照相机、放映机的透镜表面上涂上一层透 明薄膜，能够减少光的反射，增加光的透射，,这种薄膜叫做增透膜平常在照相机镜头上 有一层呈蓝紫色的反射膜就是增透膜 3.用干涉法检查平面 如图所示，被检查平面B与标准样板A之间形 成了一个楔形的空气薄膜，用单色光照射， 入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光 波，形成干涉条纹，被检查平面若是平的， 空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，,干涉条纹平行；若被检查表面某些地方不平, 那里的空气膜所产生的干涉条纹将发生弯曲,4.条纹特点 (1)用单色光照射薄膜时，两个表面反射的光 是相干光，形成明暗相间的干涉条件用不 同的单色光照射，看到的亮纹的位置不同 (2)用白光照射时，不同颜色的光在不同位置 形成不同的亮条纹，看起来就是彩色条纹，即发生了色散现象,如图所示，是一竖直的肥皂液膜的横 截面，用单色光照射，薄膜上产生明暗相间 的条纹，下列说法正确的是( ) A观看干涉条纹时应在薄膜的左边 B观看干涉条纹时应在薄膜的右边 C薄膜上干涉条纹是竖直的 D用紫光照射所产生的干 涉条纹间距比用红光照射时小,【审题指导】 解此题关键有两点： (1)薄膜干涉的形成及观察位置 (2)干涉条纹的间距和波长有关 【精讲精析】 根据薄膜干涉中相干光的来 源，A对，B错薄膜干涉中同一亮条纹或 暗条纹对应同一薄膜厚度，而薄膜等厚处形 成水平线，所以条纹是水平的，C错,由于相邻两亮条纹或相邻两暗条纹波程差为 ，越大，则干涉条纹间距也越大，由于紫光 的波长比红光短，所以干涉条纹间距也小，因 此D对 【答案】 AD,【规律总结】 (1)薄膜干涉指一列光经薄膜的 前后两个表面反射后，形成两列频率相同的反 射光，这两列反射光相叠加产生干涉现象 (2)干涉条纹的产生是由于光在薄膜的前后两表 面反射，形成的两列光波叠加的结果，观察薄 膜干涉条纹时，应在入射光的同一侧,变式训练 2.如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装 置，P是附有肥皂膜的铁丝圈， S是一点燃的酒精灯，往火焰 上撒些盐后，在肥皂膜上观 察到干涉图样应是下图 中的( ),解析：选D.肥皂膜在重力作用下，形成一个 上薄下厚的薄膜，入射光在薄膜的前后两个 表面反射后，互相干涉，形成水平方向的干 涉条纹，选项D正确,薄膜干涉的应用 经典案例