学粤教版选修34 4.4 光的干涉 课件（5)（34张）.ppt

第4节光的干涉 1801年英国物理学家托马斯 扬在实验室里成功地观察到了光的干涉现象 思考 干涉现象是波动独有的特征 如果光真的是一种波 就必然会观察到光的干涉现象 你看见过光的干涉现象吗 如果真的存在光的干涉现象 那么 光的干涉现象的干涉图样又是怎么样 杨氏双缝干涉实验 1 装置特点 2 用单色光 屏上看到明暗相间的条纹 屏上形成的明暗相间条纹叫做干涉图样 2 双缝很近0 1mm 1 双缝s1 s2到单缝s的距离相等 双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光源 叫相干光源 频率相同 双缝的作用 单缝的作用 获得光源 3 干涉图样的特点 屏上到s1s2距离相等的点出现的是明条纹 叫做中央亮纹 明 暗 条纹的宽度相同 p1第一亮纹 p中央亮纹 p2第二亮纹 p3 第三亮纹 p3第三亮纹 p2 第二亮纹 p1 第一亮纹 明条纹形成的原因 中央亮纹 由于s1s2到中央亮纹的距离是相等的 又由于从s1s2发出的光是振动情况完全相同 那么 当其中一条光传来的是波峰时 另一条传来的也一定是波峰 其中一条光传来的是波谷时 另一条传来的也一定是波谷 在p点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇 振幅a a1 a2为最大 p点总是振动加强的地方 故出现亮纹 双缝 s1 s2 屏幕 1 中央明纹 的形成原因 光程差 0 光程差 s1p s2p 第一亮纹 取p点上方的点p1 若从s1s2发出的光到p1点的光程差 正好等于一个波长 s1 s2 则当其中一条光传来的是波峰时 另一条传来的也一定是波峰 其中一条光传来的是波谷时 另一条传来的也一定是波谷 在p1点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇 振幅a a1 a2为最大 p1点总是振动加强的地方 故出现亮纹 第一条亮纹的形成原因分析 光程差 取p点上方的点p2 从s1s2发出的光到p2点的光程差 正好等于一个波长 s1 s2 2 当其中一条光传来的是波峰时 另一条传来的也一定是波峰 其中一条光传来的是波谷时 另一条传来的也一定是波谷 在p2点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇 振幅a a1 a2为最大 p2点总是振动加强的地方 故出现亮纹 光程差 2 当光程差 2n 2时出现亮纹 以此类推 q1 当其中一条光传来的是波峰 另一条传来的就是波谷 其中一条光传来的是波谷 另一条传来的一定是波峰 q1点总是波峰与波谷相遇 振幅最小 q1点总是振动减弱的地方 故出现暗纹 暗条纹形成的原因 取p点上方的点q1 与两个狭缝s1 s2路程差 s1 s2 2 光程差 2 q2 第二暗纹 双缝 s1 s2 屏幕 3 2 q1 第一暗纹 p中央亮纹 取p点上方的点q2 与两个狭缝s1 s2路程差 s1 s2 3 2 当其中一条光传来的是波峰 另一条传来的就是波谷 其中一条光传来的是波谷 另一条传来的一定是波峰 q2点总是波峰与波谷相遇 振幅最小 q2点总是振动减弱的地方 故出现暗纹 3 2 双缝 s1 s2 屏幕 当光程差 半波长的奇数时出现暗纹 以此类推 1 空间的某点距离光源s1和s2的路程差为0 1 2 3 等波长的整数倍 半波长的偶数倍 时 该点为振动加强点 2 空间的某点距离光源s1和s2的路程差为 2 3 2 5 2 等半波长的奇数倍时 该点为振动减弱点 总结规律 产生明暗条纹的条件 亮纹 光程差 k k 0 1 2 等 暗纹 光程差 2k 1 2 k 0 1 2 3 等 干涉条纹的间距 条纹宽度 与哪些因素有关 1 什么是干涉条纹的间距 条纹宽度 条纹间距的含义 相邻亮纹和亮纹之间的距离或暗纹和暗纹之间的距离叫做条纹间距 我们所说的亮纹是指最亮的地方 暗纹是最暗的地方 从最亮到最暗有一个过渡 条纹间距实际上是最亮和最亮或最暗和最暗之间的距离 屏a 屏b l1 l2 d 两狭缝之间距离d不变 亮 为什么双缝的间距d越小 条纹的间距越大 d2 d1 亮 为什么光的波长 越大 条纹的间距越大 亮 亮 亮 亮 2 影响相邻两明纹间的距离大小因素 波长 狭缝之间的距离d 为挡板与屏间的距离l 各色光在真空中的波长和频率的范围见下表 一束红光从空气进入玻璃 f v 如何变化 例 在下列关于双缝干涉实验的说法中 正确的是 a 将双缝间距变小 则干涉条纹宽度增大 b 在相同条件下 紫光的干涉纹较红光干涉纹宽 c 用遮光片遮住双缝中的一条狭缝 则光屏上仅出现一条亮线 d 将红色与兰色滤光片插入两条狭缝中 然后用白光照射双缝 则屏上不会出现干涉条纹 ad 白光的干涉图样是什么样的 明暗相间的彩色条纹 中央为白色亮条纹 干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的 在每条彩色亮纹中红光总是在外侧 紫光在内侧 为什么会这样 肥皂泡呈彩色 生活中常见的干涉现象 昆虫的翅膀呈彩色 某些金属的表面呈彩色 蝉翅在阳光下 m 如图所示的双缝实验中 屏离开挡板越远 条纹间的距离越大 另一方面 实验所用光波的波长越大 条纹间的距离也越大 这是为什么 r2 r1 dsin 一 实验原理 当两列波的路程差为波长的整数倍 即 k 0 1 2 时才会出现亮条纹 亮条纹位置为 相邻两个明 或暗 条纹之间的距离为 其中 波长用 表示 d表示两个狭缝之间的距离 l为挡板与屏间的距离 根据上面这个公式我们就可以测出波长 第二条亮纹 第一条亮纹 第一条亮纹 第二条亮纹 我们知道太阳光包含了七种色光 赤 橙 黄 绿 青 蓝 紫 他们的频率是依次增大的 根据公式 那一种光干涉后的条纹间距最大 那一种光干涉后的条纹间距最小 二 实验器材 1 安装双缝干涉仪2 单缝到双缝的距离为5 10cm3 通过目镜 可看见白光的双缝干涉条纹4 放红光虑光片 观测红光的双缝干涉条纹 调节d比较 x的变化换绿色虑光片5 测量出n条亮条纹间距a6 察看说明书 得出d和l7 代入公式 求出波长 三 实验步骤 注意事项 1 安装仪器的顺序 光源 滤光片 单缝 双缝 遮光筒 光屏2 双缝与单缝相互平行 且竖直放置3 光源 虑光片 单缝 双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上4 若出现在光屏上的光很弱 由于不共轴所致5 若干涉条纹不清晰 与单缝和双缝是否平行有很大