高中物理 第十三章 光 第3节 光的干涉课件 新人教版选修34.ppt

第十三章 光 第三节光的干涉 课前预习 1 物理史实1801年 英国物理学家 成功地观察到了光的干涉现象 2 实验示意图如图所示 杨氏双缝干涉实验 托马斯 杨 3 实验过程如图 让一束平行的 投射到一个有两条狭缝s1和s2的挡板上 狭缝s1和s2相距 两条狭缝就产生两个光源 它们的振动情况总是 两光源发出的光在挡板后面的空间互相 4 实验现象在屏上得到 的条纹 5 实验结论证明光是一种 单色光 很近 相同的 叠加 明暗相间 波 6 现象解释当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的 时 即恰好等于波长的 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之差等于 时 两列光在这一点 这里出现暗条纹 偶数倍 整数倍 亮条纹 半波长的奇数倍 相互削弱 1 干涉条件两列光的 相同 方向相同 差恒定 2 相干光源发出的光能够发生 的两个光源 光发生干涉的条件 频率 振动 相位 干涉 判一判 1 托马斯 杨用光的干涉实验证明了光是一种波 2 在双缝干涉实验中 中央亮纹的宽度最大 3 在双缝干涉实验中 光屏上何处出现亮条纹 何处出现暗条纹是由光的路程差所决定的 4 用白光做光的干涉实验时 偏离中央亮条纹较远的是波长较长的光 5 只有频率相同的两列光波才能产生干涉 选一选 如图所示 从两只相同的手电筒射出的光 当它们在某一区域叠加后 看不到干涉图样 这是因为 a 手电筒射出的光不是单色光b 干涉图样太细小看不清楚c 周围环境的光太强d 这两束光为非相干光源解析 两束光为非相干光源 不满足干涉产生的条件 d 想一想 有同学认为两列相干光叠加时 只有波峰 波峰相遇或波谷 波谷相遇才出现明条纹 只有波峰 波谷相遇才出现暗条纹 请问 这种说法对吗 为什么 答案 不对 只要相遇处两列光振动方向始终相同 就出现亮条纹 只要相遇处两列光振动方向始终相反 就出现暗条纹 课内探究 很多摄影爱好者在扫描贴在玻璃板表面的底片时常会在扫描后的图象上看到一圈圈明暗相间的光环 如图所示 这就是光的现象 牛顿环 你知道牛顿环是怎样形成的吗 提示 是由光的干涉现象形成的 探究一对杨氏双缝干涉实验的理解 1 双缝干涉的装置示意图实验装置如图所示 有光源 单缝 双缝和光屏 2 单缝屏的作用获得一个线光源 使光源有唯一的频率和振动情况 3 双缝屏的作用平行光照射到单缝s上 又照到双缝s1 s2上 这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光 4 屏上某处出现亮 暗条纹的条件频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加 如亮条纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致 即振动方向总是相同 暗条纹处振动步调总相反 具体产生亮 暗条纹的条件为 如图所示 在双缝干涉实验中 若用 1 5 10 7m的光照射 屏上o点是中央亮条纹 屏上a点为第二级亮条纹所在处 若换用 2 4 10 7m的光照射时 屏上o点处是什么情况 屏上a点处又是什么情况 解题指导 本题主要考查双缝干涉原理 路程差与波长的数量关系 当路程差d满足光波波长的整数倍时 该点为亮条纹 当路程差d为半波长的奇数倍时 该点为暗条纹 对点训练1 某同学自己动手利用如图所示的器材 观察光的干涉现象 其中 a为单缝屏 b为双缝屏 c为像屏 当他用一束阳光照射到a上时 屏c上并没有出现干涉条纹 他移走b后 c上出现一窄亮斑 分析实验失败的原因 最大的可能是 a 单缝s太窄b 单缝s太宽c s到s1和s2距离不等d 太阳光不能作光源 b 解析 本实验中 单缝s应非常窄 才可看做 理想线光源 也才能成功地观察到干涉现象 移走b屏后 在c上出现一窄亮斑 说明单缝s太宽 故b正确 a错误 s到s1和s2距离不等时 也能出现干涉条纹 但中央不一定是亮纹 c错误 太阳光可以作光源 屏上将出现彩色条纹 d错误 如图所示是几种单色光的双缝干涉图样 请问 1 单色光干涉时相邻两亮条纹的间距和相邻两暗条纹的间距相等吗 2 用不同颜色的光做干涉实验时干涉图样完全一样吗 提示 1 相等 2 不一样 探究二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 1 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 2 两侧条纹间距与各色光的波长成正比 即红光的亮纹间宽度最大 紫光亮纹间宽度最小 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 特别提醒 用白光做干涉实验 从红光到紫光其波长由大到小 它们的干涉条纹间距也是从大到小 屏中央各色光都得到加强 混合成白色 但两侧因条纹间距不同而分开成彩色 而且同一级条纹内紫外红 如图 甲 所示为双缝干涉实验的装置示意图 乙 图为用绿光进行实验时 在屏上观察到的条纹情况 a为中央条纹 丙 图为换用另一颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况 a 为中央亮条纹 则以下说法正确的是 a a 丙 图可能为用红光实验产生的条纹 表明红光波长较长b 丙 图可能为用紫光实验产生的条纹 表明紫光波长较长c 丙 图可能为用紫光实验产生的条纹 表明紫光波长较短d 丙 图可能为用红光实验产生的条纹 表明红光波长较短解题指导 求解该类题目需思考以下两个问题 1 乙 丙两图中 哪个条纹间距较大 2 双缝干涉图样中条纹间距与单色光的波长有什么关系 解析 根据双缝干涉图样的特点 入射光的波长越长 同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大 由题意可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长 因此b c d错 a对 对点训练2 多选 在光的双缝干涉现象中 下列描述正确的是 a 用白光做光的干涉实验时 偏离中央亮条纹较远的是波长较长的光b 用白光做光的干涉实验时 偏离中央亮条纹较远的是波长较短的光c 单色光双缝干涉条纹中 相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的d 在双缝干涉现象里 把入射光由波长长的光换成波长短的光 相邻两个亮条纹间距将变窄解析 条纹间距与光的波长成正比 故偏离中央亮条纹最远的是波长较长的光 a项正确 b项错误 双缝干涉现象中 相邻亮条纹或暗条纹是等宽等间距的 c项错误 相邻两亮条纹间距将变窄 d项正确 ad 素养提升 易错点 对光的干涉条件认识不清教室内两盏相同的普通白炽灯发出的光相遇时 我们观察不到干涉条纹 这是因为 a 两盏灯亮度不同b 灯光的波长太短c 两灯光的振动频率不同d 电灯发出的光不稳定易错分析 生活中任何两个独立发光的光源产生的光在空间相叠加都不会产生干涉 这是由物体