高中物理 5.1 光的干涉课件 教科版选修34.ppt

高中物理 选修3 4 教科版 第五章光的波动性5 1光的干涉 目标定位 1 知道光的干涉现象 知道光是一种波 2 理解相干光源和产生干涉现象的条件 3 理解明暗条纹的成因及出现明暗条纹的条件 4 理解薄膜干涉的成因 知道薄膜干涉的现象和应用 一 双缝干涉1 1801年 英国物理学家托马斯 杨在实验室里成功地观察到了光的干涉 2 双缝干涉 红色激光束垂直射到两条狭缝上 在它的后面的屏幕上看到了的条纹 且条纹间距相等 这表明两束光在叠加区域内发生了干涉 预习导学 明暗相间 预习导学 偶数倍 整数倍 频率 二 薄膜干涉1 原理 以肥皂膜为例 单色光平行入射到肥皂泡液薄膜上 由液膜前后两个表面反射回来的两列光是相干光 它们相互叠加产生干涉 肥皂泡上就出现了的条纹或区域 2 应用 检查平面的平整程度 原理 空气层的上下两个表面反射的两列光波发生 预习导学 明暗相间 干涉 一 双缝干涉实验1 实验装置示意图实验装置如图5 1 1所示 有光源 单缝 双缝和光屏 1 单缝的作用 获得一个线光源 使光源有唯一的频率和振动情况 也可用激光直接照射双缝 2 双缝的作用 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 课堂讲义 图5 1 1 课堂讲义 2 产生干涉的条件 两列光的频率相同 相位相同 振动方向相同 本实验中是靠 一分为二 的方法获得两个相干光源的 3 干涉图样 1 若用单色光作光源 则干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹 2 若用白光作光源 则干涉条纹是彩色条纹 且中间条纹是白色的 4 实验结论 证明光是一种波 课堂讲义 例1 在双缝干涉实验中 以白光为光源 在屏幕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 红色和绿色的双缝干涉条纹消失 其他颜色的干涉条纹依然存在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 课堂讲义 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叠加的两束光 在光屏上形成干涉条纹 但分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后 红光和绿光频率不等 不能发生干涉 因此屏上不会出现干涉条纹 但仍有光亮 答案c借题发挥明确两列光波发生干涉的条件 知道不同色光的频率不同 是对此类问题做出正确判断的关键 该知识点必须记住 课堂讲义 课堂讲义 2 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 课堂讲义 例2 如图5 1 2所示是双缝干涉实验装置 使用波长为600nm的橙色光源照射单缝s 在光屏中央p处观察到亮条纹 在位于p点上方的p1点出现第一条亮条纹中心 即p1到s1 s2的光程差为一个波长 现换用波长为400nm的紫光源照射单缝 则 图5 1 2 课堂讲义 a p和p1处仍为亮条纹b p处为亮条纹 p1处为暗条纹c p处为暗条纹 p1处为亮条纹d p p1处 均为暗条纹 课堂讲义 答案b 课堂讲义 借题发挥判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹 要看该点到两个光源 双缝 的路程差 光程差 与半波长的比值 要记住光程差等于半波长偶数倍处出现亮条纹 等于半波长奇数倍处为暗条纹 还要注意这一结论成立的条件是 两个光源情况完全相同 课堂讲义 针对训练如图5 1 3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的距离之差 r1 r2 应为 图5 1 3 课堂讲义 答案d 课堂讲义 三 对薄膜干涉的理解1 现象 光照到薄膜上 从膜的前表面和后表面反射回来的光再次相遇而产生的干涉现象 两反射光的光程差等于膜厚度的2倍 2 图样 以光照射肥皂泡为例 如果是单色光照射肥皂泡 肥皂泡上就会出现明暗相间的条纹或区域 如果是白光照射肥皂泡 液膜上就会出现彩色条纹 且每一条纹呈水平分布 3 应用 用干涉法检查平面的平整程度 光学镜头上的增透膜 课堂讲义 例3 关于薄膜干涉 下列说法中正确的是 a 只有厚度均匀的薄膜 才会发生干涉现象b 只有厚度不均匀的楔形薄膜 才会发生干涉现象c 厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹d 观察肥皂液膜的干涉现象时 观察者应和光源在液膜的同一侧 课堂讲义 解析当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时 只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件 就会出现明条纹 满足振动减弱的条件就会出现暗条纹 这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现 当薄膜厚度均匀时 不会出现干涉条纹 但也发生干涉现象 如果是单色光照射 若满足振动加强的条件 整个薄膜前方都是亮的