高三物理光的干涉.ppt

光的波动性,第一节：光的干涉,第一个问题光到底是什么？17世纪形成了两种学说：,*微粒说-认为光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀介质中以一定的速度传播。代表人物：牛顿（英国）,能解释-光的直进现象、光的反射；不能解释-同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰。,波动说-认为光是在空间传播的某种波。代表人物：惠更斯（荷兰）,能解释-同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰；不能解释-光的直进现象。,由于早期的波动说不能用数学作严格的表达和分析、牛顿在物理界的威望，微粒说一直占上风。,*19世纪初，在实验中观察到光的干涉和衍射现象，不能用微粒说解释，因而证明了波动说的正确性。,是什么波？,19世纪60年代性，麦克斯韦预言电磁波存在，光也是一种电磁波，赫兹实验证实这种学说。波动说得到了公认。,*19世纪末，发现了新现象-光电效应，用波动说无法解释。爱因斯坦于20世纪初提出光子说，认为光具有粒子性，从而解释了光电效应。,这儿的粒子不同于牛顿所说的微粒。,光到底是什么？,*现在人们认识到：光既具有波动性，又具有粒子性。,本章介绍光的波动性，下章要介绍光的量子性。,干涉、衍射是波特有的现象！,第一节光的干涉,一、双缝干涉实验装置,第一节光的干涉,1、装置特点：双缝S1、S2的距离很近，缝很窄,2、用单色激光双缝的作用：相当于两个振动情况完全相同的光源，双孔的作用是获得相干光源,实验介绍：,一、双缝干涉实验,相干光,不是相干光源,2.产生干涉的条件：由振动情况完全相同的光源发出的光互相叠加，才能干涉现象。双缝干涉实验中，狭缝S1、S2相当于两个振动情况总是相同的波源。,两个独立光源发出的光，不可能是相干波源。必须是同一点光源（或线光源）发出的一束光分成两束，才能得到相干光。,第一节光的干涉,1、装置特点：（1）双缝很近0.1mm（2）双缝S1、S2与单缝S的距离相等,2、滤色片作用：获得单色光单缝的作用：是获得线光源双缝的作用：相当于两个振动情况完全相同的光源，双孔的作用是获得相干光源,实验介绍：,一、杨氏双缝干涉实验,杨氏双缝干涉分波面法获得相干光源,普通光源,分波面法,在点光源发出的光的某一波面上，取两个子波源，他们发出的光可产生干涉现象，此法称为分波面法。如杨氏双缝干涉实验。,第三个问题：双缝干涉（红光）实验现象分析：,结论：光是一种波!,单色光双缝干涉图样条纹的特点：（1）明暗相间（2）条纹等宽等距（3）条纹亮度相同（4）两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹-中央亮纹,问题：（1）为什么会出现这样的图象？（2）怎样用波动理论进行解释？,=0,由于从S1S2发出的光是振动情况完全相同，又经过相同的路程到达P点，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的也一定是波谷，确信在P点激起的振动，振幅AA1+A2为最大，P点总是振动加强的地方，故应出现亮纹，这一条亮纹叫中央亮纹。（又叫零级亮纹）,P,中央亮纹,双缝,S1,S2,屏幕,P点在S、S2的垂直平分线上,注意：直线只表示光源到P的距离，没有箭头，因为在波动说中没有光线的概念。在波动说中有“波长”的概念。,第一亮纹,=,双缝,S1,S2,屏幕,总结规律,1.路程差,3.干涉条纹间距：,三、干涉条纹的间距与哪些因素有关?,1、什么是干涉条纹的间距?,双缝,S1,S2,屏幕,x,条纹间距的含义：亮纹或暗纹之间的距离总是相等的，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。,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。,实验：在两缝间距离d以及档板和屏的距离L一定的情况下，用不同的单色光做双缝干涉实验。结果如右：,四、波长和频率,想一想：红、蓝、紫光的波长大小是什么关系？,1.红光的波长最长，紫光的波长最短。,白光的干涉图样是什么样？,白光的干涉图样是彩色的零级亮纹中央是白色的。见书本彩页。,2、波长越长频率越小，波长越短频率越大。,波长和频率的乘积等于波速：v=f不同的色光在真空中的传播速度相同。所以：波长越长频率越小，波长越短频率越大。,1nm=10-9m,1、在真空中波长为610-7m的是黄光，波长为410-7m的是紫光，现有一束频率为51014HZ的单色光，它在折射率n=1.5的无色透明玻璃中的波长是多少？它在玻璃中呈什么颜色？,解：该色光在真空中的波长,是黄光,该色光在真空中为黄光，进入玻璃后频率不变，因而仍为黄光。,例题,10-10m,解：,2.在杨氏干涉实验中，若已知两狭缝间距为1mm，双缝到屏的距离为20cm，屏上得到的干涉图样如图，请根据图中的测量数据。求出该单色光的波长和频率。,练习1、关于光的干涉，下列说法中正确的是A、两列不同颜色的光不可能发生干涉B、两列强度不同的光不可能发生干涉C、两列强度不同的光可能发生干涉D、两列颜色相同的光不可能发生干涉,（）,AC,2、用白光做双缝干涉实验时，观察到的干涉图样中央为白色明纹，两侧出现彩色的条纹。这是因为：（）A、各种色光的波长不同B、各种色光的传播速度不同C、各种色