《光的干涉》PPT课件(唐春香上课用).ppt

光的干涉 1 两列机械波 如声波 水波 发生干涉的条件是什么 2 两列波 振动情况步调相同 干涉时 振动最强的点和振动最弱的点条件是什么 重点双缝干涉图象的形成实验及分析难点亮纹 或暗纹 位置的确定 亮纹 或暗纹 间距公式的推导 光到底是什么 牛顿 微粒说 光是一种物质微粒 可以成功地解释光的直线传播和反射 但是解释光的叠加 干涉衍射现象时遇到了困难 光到底是什么 惠更斯 波动说 19世纪60年代麦克斯韦电磁说 光是在空间传播的某种波 19世纪初观察到了光的干涉和衍射 惠更斯 波动说 惠更斯的波动说可以成功地解释光的反射 折射 叠加等现象 但是解释光的直线传播产生影等现象遇到了困难 光到底是什么 现在人们的认识 光的干涉 衍射说明光具有波动性 光电效应说明光具有粒子性 光具有波动性 又具有粒子性 光具有波粒二象性 一 双缝干涉 1 实验装置 相干光源 把点光源发出的一束光分成两束 能保证它们具有相同的频率和恒定的相差 杨氏双缝干涉实验 杨氏双缝干涉实验 像屏 双缝屏 二 单色光的双缝干涉的实验现象 1 等宽度 等间距的明暗条纹 2 波峰与波峰 波谷与波谷叠加的区域振动最强 即出现明条纹 波峰与波谷叠加的区域振动最弱 即出现暗条纹 思考 若用绿光在同样的装置中做双缝干涉实验 会得到什么图样呢 不同单色光的双缝图样干涉比较 从两张照片中可以看出 红光的条纹间距 宽度 比绿光大 那么 不同单色光的干涉条纹的间距 宽度 与哪些因素有关 P 中央亮条纹 P1 相邻亮条纹 L 已知L d P Q两为相邻的亮条纹 应用 你能否根据所学的知识 设计一测量某种可见光波长的方案 测量 1 双缝的间距d 2 光屏到挡板的距离L 3 相邻两条条纹的间距 x 实例 应用 1 双缝的间距d 0 18mm 2 光屏到挡板的距离L 90cm 3 相邻两条条纹的间距 x 3 50mm求 此单色光的波长为多大 观察不同单色光的双缝干涉条纹的情况 可以得到的信息 红光波长最大 紫光波长最小 光的波长的测定 在双缝干涉实验中 以下说法中正确的是 A 入射光波长越长 干涉条纹间距越大B 入射光波长越长 干涉条纹间距越小C 把入射光由绿光变成紫光 干涉条纹间距变小D 把入射光由绿光变成红光 干涉条纹间距变小 AC 第二条亮纹 第一条亮纹 第一条亮纹 第二条亮纹 三 条纹间距 条纹间距的含义 相邻的亮纹或暗纹之间的距离总是相等的 相邻的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 三 条纹间距及离中心条纹距离 条纹中心的位置 明纹 暗纹 四 七种单色光的综合性质对比 由大到小 由大到小 由小到大 光的折射 由小到大 红光到紫光七种单色光在同一种装置中的双缝干涉条纹间距是 拓展2 若用白光在同样的装置中做双缝干涉实验 2 分析说明用白光做杨氏双缝实验时 中央亮纹的边缘是什么颜色 3 分析说明用白光做杨氏双缝实验时 离中央最近的一条亮纹是什么颜色 红 紫 拓展1 它们在双缝正对的像屏的中央P处附近均为亮条纹还是暗条纹 1 其干涉图样是什么条纹 从大到小的 白光 蓝光 红光 双缝干涉 结论 单色光 白光在同样的装置中做双缝干涉实验 实验现象 1 不同单色光 屏中央出现亮纹 两侧出现间距相等的亮暗相间的条纹 2 白光 屏中央出现白色亮纹 两侧出现彩色条纹 紫光最靠近中央 边缘为红光 相干光源 发生干涉的条件 1 频率相同 2 相位差恒定 3 振动方向相同 两个独立的点光源S1和S2都发出同频率的红色光 照亮一个原是白色的小屏 则小屏上呈现的情况是 A 明暗相间的干涉条纹B 屏上一片红光C 屏仍是呈白色的D 屏是呈黑色的 B 1 在双缝干涉实验中 双缝到光屏上P点的距离之差 s 0 6 m 若分别用频率为f1 5 0 1014Hz和频率为f2 7 5 1014Hz的单色光垂直照射双缝隙 则P点出现条纹的情况是以下哪种 A 用频率f1的单色光照射时 P点出现明条纹B 用频率f2的单色光照射时 P点出现明条纹C 用频率f1的单色光照射时 P点出现暗条纹D 用频率f2的单色光照射时 P点出现暗条纹 AD 由C f得 1 C f1 0 6 m s 0 6 m 1明条纹 由C f得 2 C f2 0 4 m s 0 6 m 1 5 2暗条纹 C 2 如图 用单色光做双缝干涉实验 P处为第二亮条纹 改用频率较高的单色光重做实验 其他条件不变时 则第二亮条纹的位置 A 仍在P处B 在P点的上方C 在P点的下方D 将不存在亮条纹 频率增大 波长减小 条纹距中心条纹间距减小 C f 在做双缝干涉实验时 若用红 绿两块玻璃分别挡在一条狭缝前面 下面说法中正确的是 A 屏上形成明暗相间的干涉条纹 B 屏上形成红 绿相间的干涉条纹C 屏上不能形成干涉条纹D 以上说法都不正确 C 4 由两个不同光源所发出的两束白光射在同一点上 不会产生干涉现象 这是因为 A 两个光源发出光的频率不同B 两个光源发出光的强度不同C 两个光源发出光的光速不同D 这两个光源是彼此独立的 不是相干光源 D 5 一束单色平行光 通过双缝在屏上得到干涉条纹 则 A 相邻明条纹或暗条纹的间距不相等B 用红光做实验比用紫光做实验得到的明条纹或暗条纹的间距大C 屏上某暗条纹中一点到两缝的距离的差等于半波长的奇数倍D 如改用白光做实验 得不到干涉条纹 BC 6 如图是双缝干涉的实验装置 其光屏上P处发现明条纹 则双缝到光屏上P点的距离之差为 A 光波的半波长的奇数倍B 光波的波长的奇数倍C 光波的半波长的偶数倍D 光波的波长的偶数倍 C P 中央亮条纹 P1 相邻亮条纹 L 已知L d P Q两为相邻的亮条纹 d 0 18mmL 90cm x 3 50mm 四 七种单色光的综合性质对比 由大到小 由大到小 由小到大 光的折射 由小到大 红光到紫光七种单色光在同一种装置中的双缝干涉条纹间距是 拓展2 若用白光在同样的装置中做双缝干涉实验 2 分析说明用白光做杨氏双缝实验时 中央亮纹的边缘是什么颜色 3 分析说明用白光做杨氏双缝实验时 离中央最近的一条亮纹是什么颜色 红 紫 拓展1 它们在双缝正对的像屏的中央P处附近均为亮条纹还是暗条纹 1 其干涉图样是什么条纹 从大到小的 白光 蓝光 红光 双缝干涉 结论 单色光 白光在同样的装置中做双缝干涉实验 实验现象 1 不同单色光 屏中央出现亮纹 两侧出现间距相等的亮暗相间的条纹 2 白光 屏中央出现白色亮纹 两侧出现彩色条纹 紫光最靠近中央 边缘为红光 二 薄膜干涉 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 白光的薄膜干涉条纹 彩色条纹 水面上的油膜呈彩色 薄膜干涉 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 竖直放置的肥皂膜上呈现彩色条纹 光从薄膜前表面和后表面分别反射出来 形成两列振动情况完全相同的光波 薄膜干涉 在其火焰上洒一些食盐 使眼睛恰能在火焰的同侧看到由薄膜反射而生成的黄色火焰的虚像 当肥皂薄膜下垂到一定程度 就在虚像上出现了明暗相间的干涉条纹 随着时间的推移 条纹间距越来大 在薄膜的厚度为d处 前后表面反射光的光程差为 d 则 当时 出现暗条纹 当时 出现亮条纹 如果薄膜厚度均匀变化用单色光照射条纹间距相等用白光照射在同一厚度某一波长的光反射后增强 另一波长的光反射后减弱 所以出现彩色条纹 用单色光照射肥皂薄膜时 发生光的干涉现象 这时 A 看到的干涉图样是明暗相间的条纹B 从光源所在同一侧才能看到干涉图样C 从光源的另一侧才能看到干涉图样D 从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉 形成干涉图样 AB 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 劈形空气薄层 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 检查工件的平整度 左凹右凸 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 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 另一种实现光的干涉装置 牛顿环 拓展 干涉装置 有种灯具俗称 冷光灯 用它照射物品处产生的热效应大大降低 这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜 例如氧化镁 这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的红外线热效应 以 表示此红外线的波长 则所镀膜的厚度最小应为 A 8 B 4 C 2 D B 如图所示