光的干涉重难点分析

第二节 光的干涉重难点分析1杨氏干涉实验：托马斯杨在1801年第一次成功的做出了光的干涉实验。他让太阳光照射到有小孔S0的屏上，如图-2所示，这个小孔成为一个“点光源”。光从小孔出来后，照射到第二屏的两个小孔S1、S2上，这两个小孔离得很近，而且与前一小孔的距离相等。根据惠更斯原理，从“点光源”S0发出的是以S0为球心的球面波，S1、S2位于同一波面上，它们就成了振动情况总相同的波源相干子波源，S1、S2发出的子波相干叠加，就在观察屏上出现了干涉条纹。后来，他又把小孔改为彼此平行的狭缝，并用单色光代替太阳光做这个实验得到了更清晰的明暗相间的干涉条纹。2运用波动理论对杨氏干涉实验作理论分析。（1）用计算机演示下图所示情况：这说明两列波同频率、初相相同，在两列波峰峰、谷谷相遇位置均是加强点；而峰谷相遇位置均是消弱点。（2）先分析S1S2连线中垂线上的点：首先让学生注意中垂线上的某一点，演示让波行进起来结果峰谷依次通过此点说明此点振动在峰平衡位置谷平衡位置峰之间往复振动是加强点。然后再让学生看两列波的相遇峰、谷依次通过该直线上的所有点说明此直线上的点均是加强点。再分析S1S2中垂线两侧对称位置上的点，即两列波峰谷相遇点，首先注意某一点，演示让波行进起来总是峰谷同时通过此点说明两列波通过此点总是振动方向相反，是被消弱的；然后再看两列波峰谷交叉点的移动情况为消弱区域。其次再分析远离中垂线上的点又是加强区域小结：通过以上分析振动加强与消弱点的分布是相互间隔的而且是稳定的。结合反映在屏幕上的干涉图样，同相加强光能量较强亮；反相减弱光能量较弱暗。得到亮暗间隔的干涉图样。（3）屏幕上出现亮纹、暗纹的条件。在示意图中，S1和S2为一对相干光源，两组半径相同的同心圆表示S1和S2两相干光源向外传播的两列波。实线表示波峰，虚线表示波谷。实线a0、a2、，a4、为加强区域，虚线a1、；a3、为减弱区域。实线a0上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差0。实线a2（）上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差。实线a4（）上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差2。即在实线a0、a2（）、a4（）上各点光程差各为0、2，即为波长的整数倍。屏上出现亮纹。虚线a1（）上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差。虚线a3（）上各点，S1、S2发出光波到达线上某点的光程差3。即在虚线上a1（），a3（）上各点光程差各为、，即为半波长的奇数倍，屏上出现暗纹。总结规律：凡光程差等于波长整数倍的位置，产生亮条纹；凡光程差等于半波奇数倍的位置，产生暗条纹，即产生亮暗条纹条件表达式：亮纹光程差k （k0，1，2）。暗纹光程差（2k1） （k1，2，3）。3干涉条纹间距与哪些因素有关。教师重做双缝干涉实验，让学生注意实验现象，并定性寻找规律。改变屏与缝之间的距离L波长不变时L越大，亮纹间距（暗纹间距）越大。屏与缝之间距离L不变，用不同的单色光进行实验（不同）波长长的亮纹间距（暗纹间距）大。L、不变，用双缝距离d不同配件进行实验d小的亮纹间距（暗纹间距）大。用计算机软件演示下图-5，利用数学知识来推导公式：（x为相邻两亮纹或暗纹间的距离）x为两条相邻亮纹之间的距离，S1、S2发出的光波到达O点的光程差10， 到达P点的光程差2。根据图中所示的几何关系，可知：，。、联立则可得到：，即。上述的实验现象均可用此式得到印证。小结：（1）实验及利用数学知识均可证明：。（2）利用双缝干涉实验，测量L，d，x可测单色光的波长。4用复色光源做扬氏双缝干涉实验。让学生猜测干涉图样，然