福建省晋江市首峰中学高中物理 光的干涉 光的衍射课件 新人教版选修3.ppt

光的干涉光的衍射 英国医生和物理学家 对物理学的贡献 除了提出 能 的概念 1807年 和杨氏弹性系数之外 最大的成就就是1801提出光的干涉理论 科学简史 二 杨氏双缝实验 杨氏双缝干涉 像屏 双缝屏 将同一光源发出的光 频率相同 通过一个狭缝 振动方向一致 再通过一与单缝平行的双缝 相干光源 光的干涉 双缝干涉 激光束 双缝 屏 屏上看到明暗相间的条纹 结论 光是一种波 亮条纹 亮条纹 探究2 出现明暗相间条纹的条件 s1 s2 亮条纹 出现亮条纹的条件 n 0 1 2 3 暗条纹 探究2 出现明暗相间条纹的条件 s1 s2 亮条纹 暗条纹 出现亮条纹和暗条纹的条件 n 0 1 2 3 n 0 1 2 3 n 0 0级亮条纹 中央亮条纹 n 1 1级亮条纹n 2 2级亮条纹 n 0 1级暗条纹n 1 2级暗条纹n 2 3级暗条纹 单色激光束 屏 等间距 双缝干涉图样 图样有何特征 s1 s2 亮条纹的中心线 亮条纹的中心线 双缝 中央亮条纹 明暗相间 光的干涉 双缝干涉 1 两个独立的光源发出的光不是相干光 双缝干涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光 在光屏上形成稳定的干涉条纹 2 在双缝干涉实验中 光屏上某点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时 该点出现亮条纹 光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时 该点出现暗条纹 例题 在双缝干涉实验中 以白光为光源 在屏上观察到彩色干涉条纹 若在双缝中的一缝前放一红色滤光用只能透过红光 另一缝前放一绿色滤光片 只能透过绿光 这时 a 只有红色和绿色的干涉条纹 其它颜色的双缝干涉条纹消失 b 红色和绿色的干涉条纹消失 其它颜色的干涉条纹仍然存在 c 任何颜色的干涉条纹都不存在 但屏上仍有亮光 d 屏上无任何亮光 c 白光 2 白光干涉图样分析 红光 蓝光 亮暗相间彩色条纹 1 在单色光的双缝干涉实验中 a 两列光波波谷和波谷重叠处出现暗条纹b 两列光波波峰和波峰重叠处出现亮条纹c 从两个狭缝到达屏上的路程差是波长的整数倍时 出现亮条纹d 从两个狭缝到达屏上的路程差是波长的奇数倍时 出现暗条纹 bc 薄膜干涉 思考 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 这些现象是这样形成的 1 现象 水平明暗相间条纹 相干光的来源 肥皂薄膜前表面反射光波与后表面反射光波相互叠加产生干涉 生活中我们经常见到光的干涉现象 肥皂泡呈彩色 水上的油膜呈彩色 昆虫的翅膀呈彩色 某些金属的表面呈彩色 压紧两块小玻璃片可看到彩色环 薄膜干涉 肥皂泡呈彩色 昆虫的翅膀呈彩色 光的干涉在技术上的应用 1 检查物体表面的平整程度 楔性空气薄层 标准样板 被检测平面 光在空气层的上下表面发生反射 这两束反射光发生干涉 如果被检测表面的平整的 将看到与底线平行的干涉条纹 原因是厚度相等的地方 光程差一样 干涉情况一样 即某一处反射回来的两列波叠加 若光振动加强 产生亮点 那些与这处厚度相等的地方都是亮点 这些亮点组成彼此平行的亮纹 反之是暗纹 2 增透膜 薄膜厚度 增透膜 在透镜表面涂上一层薄膜 当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1 4时 从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长 它们干涉相消 减小了反射光的能量 增强了透射光的能量 称为增透膜 另一种实现光的干涉装置 牛顿环 压紧两块小玻璃片可看到彩色环 薄膜干涉的应用 a 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 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 下表面反射出两列光波 于是从反射光中看到干涉条纹 b 增透膜 原理 当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的 时 在薄膜的两个面上的反射光 光程差恰好等于半波长 因而相互抵消 达到减小反射光 增大透射光的作用 思考 增透膜能否将所有反射光都抵消 思考 那么 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 所以增透膜的厚度为绿光在增透膜中波长的1 4 以增大绿光的透射强度 因为红光与紫光反射强度大 所以照相机的镜头常呈淡紫色或蓝色 照相机和望远镜 光的干涉现象反映了光的波动性 而波动性的另一特征是波的衍射现象 光是否具有衍射现象呢 如果有衍射现象 为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢 水波 声波都会发生衍射现象 它们发生衍射的现象特征是什么 光的衍射 一切波都能发生衍射 通过衍射把能量传到阴影区域 能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多 取一个不透光的屏 在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝 用平行的单色光照射 在缝后适当距离处放一个像屏 激光束 调节狭缝宽窄 像屏 光的衍射 单缝衍射条纹的特征 光的衍射 1 中央亮纹宽而亮 2 两侧条纹具有对称性 亮纹较窄 较暗 光的衍射 观察下列衍射图样 分析衍射规律 光的衍射 1 波长一定时 单缝窄的中央条纹宽 各条纹间距大 2 单缝不变时 光波波长大的 红光 中央亮纹越宽 条纹间隔越大 3 白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮条纹为白色 两侧为彩色条纹 且外侧呈红色 内侧为紫色 单缝衍射规律 光的衍射 a b s 1 孔较大时 屏上出现清晰的光斑 2 孔较小时 屏上出现衍射花样 光的衍射 不只是狭缝和圆孔 各种不同形状的物体都能使光发生衍射 以至使影的轮廓模糊不清 其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果 历史上曾有一个著名的衍射图样 泊松亮斑 衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离的排列起来形成的光学仪器 可分为透射光栅和反射光栅 干涉现象与衍射现象产生的原因及区别1 产生原因干涉现象和衍射现象都是由于光的叠加而产生的 对衍射现象来说 小孔处的光源可以看成无数个子波源 它们在空间也会叠加 振动加强的点产生明条纹 振动减弱的点产生暗条纹 干涉现象中每一个小孔 缝 也能发生衍射 衍射现象中各子光源也能发生干涉 即 干中有衍 衍中有干 我们称双缝为干涉 单缝或多缝为衍射 2 二者区别 1 产生条件不同光的干涉要求频率相同的两列相干光相遇叠加 只要狭缝或孔足够小 任何光都能发生衍射 2 条纹宽度不