2018_2019版高中物理第4章光的波动性4.1光的干涉课件沪科版.pptx

4.1 光的干涉,第4章 光的波动性,学习目标,1.知道什么是相干光源以及光产生干涉现象的条件. 2.观察光的干涉现象，认识双缝干涉条纹的特点及其明暗条纹的位置特点. 3.观察薄膜干涉现象，知道薄膜干涉条纹的特点，并能用它解释生活中的相关现象.,内容索引,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习 预习新知 夯实基础,自主预习,1.杨氏双缝干涉实验 (1)史实：1801年，英国物理学 做了著名的光的 实验，成功地观察到了光的干涉现象. (2)双缝干涉图样：如图1所示，用单色光去照射双缝，屏幕上就会出现 的 的条纹.,托马斯杨,双缝干涉,明暗相间,等距离,图1,(3)干涉条件：两列光的 相同，振动方向一致，且相位差恒定. (4)能发生干涉的两束光称为相干光. (5)意义：光的干涉现象充分表明光是一种 . 2.明暗条纹位置的判断方法 当两个光源与屏上某点的距离差等于半波长的 倍(即恰好等于波长的 倍时)，两列光在这点相互加强，这里出现 ；当两个光源与屏上某点的距离差等于半波长的 倍时，两列光在这点 ，这里出现暗条纹.,频率,波,偶数,亮条纹,整数,奇数,相互削弱,3.奇妙的薄膜干涉 (1)观察薄膜干涉：如图2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.,明暗相间,图2,(2)相干光源：液膜 表面反射的两列光波. (3)薄膜干涉的成因 光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的_ 光的 差不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现_ ；在另一些位置，两列波叠加后相互削弱，于是出现 .,前后两,光程,反射,纹,亮条,暗条纹,重点探究,一、杨氏双缝干涉实验,导学探究 麦克斯韦预言光是一种电磁波.光若是一种波，它就应该有衍射、干涉现象，托马斯杨通过双缝实验观察到了光的干涉现象，从而证明了光具有波动性.波发生干涉的必要条件是什么？托马斯杨如何得到两个相干光源的？,答案 波发生干涉的必要条件是两列波频率相同.托马斯杨通过两个狭缝获得了两个相干光源.,答案,知识深化 1.杨氏双缝干涉实验示意图，如图3所示.,图3,2.单缝的作用：获得线光源. 3.双缝的作用：获得两个相干光源. 4.实验现象：在屏上出现一系列明暗相间的条纹. 5.实验结论：光具有波动性.,例1 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光的频率、波长均不相等，这时 A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B.有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹 C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D.屏上无任何光亮,解析,答案,解析 两列光波发生干涉的条件之一是频率相等.利用双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光，在屏上形成干涉条纹，但分别用红滤光片和绿滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，故选C.,二、光屏上出现明暗条纹的条件,导学探究 机械波发生干涉现象时，形成的图样有什么特点？光发生干涉现象时为什么会出现明暗相间的条纹？,答案 机械波的干涉图样的特点是：振动加强区和振动减弱区相互间隔，其分布不变. 光发生干涉现象时，振动加强区和振动减弱区也会交替分布.反映在屏上，振动加强区，光能量较强亮；振动减弱区，光能量较弱暗，即得到明暗相间的干涉条纹.,答案,知识深化 屏上某处出现亮、暗条纹的条件 1.出现亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍.即： |PS1PS2|k2k (k0,1,2,3，) 2.出现暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍.即： |PS1PS2|(2k1) (k1,2,3，),例2 在图4杨氏双缝干涉实验中，已知SS1SS2，且S1、S2到光屏上P点的路程差d1.5106 m.当S为0.6 m的单色光源时，在P点处将形成_条纹；若将整个装置放入某种介质中，光源不变，介质的折射率为1.2，则在P点处将形成_条纹.,图4,答案,解析,暗,亮,解析 若两相干光源的振动同相，则在离两相干光源路程之差为光的波长的整数倍处会出现亮条纹，路程之差为光的半波长的奇数倍处会出现暗条纹，若两相干光源的振动反相，则出现亮、暗条纹的情况刚好相反.由于SS1SS2，所以S1、S2处的光振动同相. 当0.6 m时， 2.5，则P点处两光振动反相，形成暗条纹；根据折射定律，当光进入介质时波长 0.5 m，根据 3，则P点处两光振动同相，形成亮条纹.,三、奇妙的薄膜干涉,导学探究 如图5所示，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，放在酒精灯旁，膜上就会出现灯焰的像.肥皂膜上为什么会出现灯焰的像呢？这个像有什么特点？,答案 液膜上的像是液膜前后两个面反射的光形成的.特点：此像由明暗相间的水平条纹组成.,答案,图5,知识深化 1.薄膜干涉的原理 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6中实线和虚线来代表)所走的路程差不同.路程差是光在介质中波长的整数倍的位置上时，叠加后加强，出现了亮条纹；路程差是光在介质中半波长的奇数倍的位置上时，叠加后相互削弱，于是出现了暗条纹.,图6,2.薄膜干涉中应注意的问题 (1)观察的是从膜前、后两表面反射回来的光(眼睛与光源在膜的同一侧) (2)用单色光照射时得到明暗相间的条纹，用白色光照射时得到彩色条纹.,例3 用如图7所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象，图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈，将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是 A.当金属线圈旋转30时，干涉条纹同方向旋转30 B.当金属线圈旋转45时，干涉条纹同方向旋转90 C.当金属线圈旋转60时，干涉条纹同方向旋转30 D.干涉条纹保持不变,图7,解析,答案,解析 竖直肥皂膜是由重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属线圈的转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知，同一厚度处的干涉条纹在同一级次上，所形成的干涉条纹都是水平的，与金属线圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D正确.,课堂要点小结,光的干涉,杨氏双缝干涉实验,奇妙的薄膜干涉,装置 现象：屏上形成明暗相间的条纹 结论：光具有波动性,亮条纹：光程差是波长的整数倍 暗条纹：光程差是半波长的奇数倍,出现明暗条 纹的条件,现象 成因,达标检测,1,2,3,1.能发生干涉的两束光应是 A.亮度一样 B.颜色一样 C.频率相等 D.传播方向相同,解析 产生干涉的条件是两光源的频率相同，振动方向相同，相位差恒定.,解析,答案,2.如图8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3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的路程差|r1r2|应为,1,2,3,答案,解析,图8,1,2,3,3.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f