物理132光的干涉新人教版选修学习教案

1、会计学1物理物理(wl)132光的干涉新人教版选修光的干涉新人教版选修第一页，共38页。第2页/共38页第二页，共38页。第3页/共38页第三页，共38页。1、两列机械波（如声波、水波、两列机械波（如声波、水波(shu b)）发生干涉的条件是什么？）发生干涉的条件是什么？复习复习(fx)回顾：回顾：2、如何获得、如何获得(hud)两列相干的机械两列相干的机械波？（以水波为例）波？（以水波为例）3、两列波干涉时，振动最强的点和振、两列波干涉时，振动最强的点和振动最弱的点条件是什么？动最弱的点条件是什么？210,1,2,rrkk，21210,1,2,2rrkk，第4页/共38页第四页，共38页。光

2、到底(do d)是什么？1717世纪明确世纪明确(mngqu)(mngqu)形成了两形成了两大对立学说大对立学说牛牛顿顿惠惠更更斯斯微粒说微粒说波动波动(bdng)说说1919世纪初证明了世纪初证明了波动说的正确性波动说的正确性由于波动说没由于波动说没有数学基础以有数学基础以及牛顿的威望及牛顿的威望使得微粒说一使得微粒说一直占上风直占上风爱因斯坦在爱因斯坦在2020世纪世纪初提出了光子说初提出了光子说麦克斯麦克斯韦电磁韦电磁说说光的波粒二象性光的波粒二象性第5页/共38页第五页，共38页。第二节光的干涉(gnsh)第6页/共38页第六页，共38页。分波面法小结(xioji)第7页/共38页第七

3、页，共38页。S1S2S* 二、杨氏双缝实验二、杨氏双缝实验(shyn)杨 氏 双 缝 干 涉杨 氏 双 缝 干 涉(gnsh)(gnsh)像屏像屏双缝双缝屏屏 观察观察实验，实验，概括实概括实现象现象(xinxi(xinxing)ng)，并说明并说明出这种出这种现象现象(xinxi(xinxing)ng)的的原因？原因？第8页/共38页第八页，共38页。第9页/共38页第九页，共38页。三、单色光的双缝干涉三、单色光的双缝干涉(gnsh)的实验现的实验现象：象：1、等宽度、等宽度(kund)、等间距的明暗条、等间距的明暗条纹。纹。2、波峰与波峰、波谷、波峰与波峰、波谷(bg)与波谷与波谷(b

4、g)叠加的区域振动最强，即出现叠加的区域振动最强，即出现明条纹。波峰与波谷明条纹。波峰与波谷(bg)叠加的区叠加的区域振动最弱，即出现暗条纹。域振动最弱，即出现暗条纹。210,1,2,rrkk，明条纹21210,1,2,2rrkk，暗条纹第10页/共38页第十页，共38页。思考：若用绿光在同样的装思考：若用绿光在同样的装置中做双缝干涉实验置中做双缝干涉实验(shyn)，会得到什么图样呢？，会得到什么图样呢？第11页/共38页第十一页，共38页。不同单色光的双缝图样干涉不同单色光的双缝图样干涉(gnsh)比较比较红光红光蓝光蓝光第12页/共38页第十二页，共38页。 从两张照片中可以看出：红光的

5、条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，不纹间距（宽度）比绿光大，那么，不同单色光的干涉同单色光的干涉(gnsh)条纹的间距条纹的间距（宽度）与哪些因素有关（宽度）与哪些因素有关? 提出提出(t ch)问题：问题：第13页/共38页第十三页，共38页。S1S2S*P思考思考1：下图中：下图中P点为明条纹点为明条纹(tio wn)还是暗条还是暗条纹纹(tio wn)？P1思考思考(sko)2：设单色光的波长为：设单色光的波长为，若，若P1为为靠近中央最近的明条纹，则：靠近中央最近的明条纹，则：P1S2P1S1=？Q1思考思考3：若：若Q1为为PP1的中点，则的中点，则Q1是

6、明条纹是明条纹(tio wn)还是暗条纹还是暗条纹(tio wn)？ Q1S2Q1S1=？Q2第14页/共38页第十四页，共38页。 由于(yuy)l远远大于d，l远远大于x，12rr 2dxdLdLkx2) 1 2(条纹中心的位置条纹中心的位置：dLkx明纹明纹暗暗纹纹 , 2 , 1 , 0 k第15页/共38页第十五页，共38页。1、条纹间距的含义：相邻、条纹间距的含义：相邻(xin ln)的亮纹或的亮纹或暗纹之间的距离总是相等的，相邻暗纹之间的距离总是相等的，相邻(xin ln)的亮纹和亮纹之间的距离或暗纹和暗纹之间的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。距离叫做条

7、纹间距。 2、单色光的相干的特征：等宽度等间、单色光的相干的特征：等宽度等间距的明暗条纹距的明暗条纹dLx （指相邻明纹与明纹之间或暗纹与暗纹之间）（指相邻明纹与明纹之间或暗纹与暗纹之间）dLkx2) 1 2(条纹中心的位置条纹中心的位置：dLkx明纹明纹暗暗纹纹 , 2 , 1 , 0 k四、单色光的双缝间距或宽度四、单色光的双缝间距或宽度(kund)与波长的关系与波长的关系：第16页/共38页第十六页，共38页。 观察观察(gunch)(gunch)不同不同单色光的双缝单色光的双缝干涉条纹的情干涉条纹的情况，说说你的况，说说你的思考？思考？第17页/共38页第十七页，共38页。各色光在真空

8、中的波长各色光在真空中的波长光的光的颜色颜色波长波长nm光的光的颜色颜色波长波长nm红红770620绿绿580490橙橙620600蓝蓝靛靛490450黄黄600580紫紫450400红光波长红光波长(bchng)最大，最大，紫光波长紫光波长(bchng)最小最小xLd五、光的波长五、光的波长(bchng)的的测定：测定：第18页/共38页第十八页，共38页。五、进一步研究五、进一步研究(ynji)： 不同的色光在真空中的传播速度相同。波长不同的色光在真空中的传播速度相同。波长和频率的乘积等于和频率的乘积等于(dngy)波速：波速：v=f，波长，波长越长频率越小，波长越短频率越大。越长频率越小

9、，波长越短频率越大。光的光的颜色颜色波长波长(nm)频率频率 f(1014Hz)光的光的颜色颜色波长波长(nm)频率频率 f(1014Hz)红红7706203.94.8绿绿5804905.26.1橙橙6206004.85.0蓝靛蓝靛4904506.16.7黄黄6005805.05.2紫紫4504006.77.51nm=10-9m第19页/共38页第十九页，共38页。特征量特征量红光红光紫光紫光干涉条纹间干涉条纹间距（距（x）由大到小由大到小真空中的波真空中的波长（长（ ）由大到小由大到小频率（频率（）由小到大由小到大七种单色光的综合七种单色光的综合(zngh)性质对性质对比一览表比一览表第20

10、页/共38页第二十页，共38页。思考思考4 ：七种单色光在同一种装置中的双缝：七种单色光在同一种装置中的双缝干涉条纹间距干涉条纹间距(jin j)是从大到小的。但它是从大到小的。但它们在双缝正对的像屏的中央们在双缝正对的像屏的中央P处附近均为亮处附近均为亮条纹还是暗条纹？条纹还是暗条纹？拓展拓展1、若用白光在同样的装置中做双缝干、若用白光在同样的装置中做双缝干涉实验，其干涉图样是什么涉实验，其干涉图样是什么(shn me)条纹条纹？拓展拓展2、分析说明用白光做杨氏双缝实验、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时，中央亮纹的边缘是什么(shn me)颜颜色？色？ 拓展拓展3 3、

11、分析说明用白光做杨氏双缝实验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？时，离中央最近的一条亮纹是什么颜色？ 红红紫紫第21页/共38页第二十一页，共38页。白光白光蓝光蓝光红光红光第22页/共38页第二十二页，共38页。单色光的合成单色光的合成(hchng)六、白光的双缝干涉六、白光的双缝干涉(gnsh)：中央中央(zhngyng)明明条纹条纹第23页/共38页第二十三页，共38页。七、薄膜干涉七、薄膜干涉(gnsh) 思考：肥皂泡看起来常常是彩色的，雨后公路积水思考：肥皂泡看起来常常是彩色的，雨后公路积水(j shu)上面漂浮的油膜，看起来也是彩色的。这些现象是上面漂浮

12、的油膜，看起来也是彩色的。这些现象是这样形成的？这样形成的？1 1）现象：水平）现象：水平明暗相间明暗相间(xingjin)(xingjin)条纹条纹）相干光的来源：相干光的来源：肥皂薄膜前肥皂薄膜前表面反射光波表面反射光波 与与后表面反射后表面反射 光波光波相互叠相互叠加产生干涉加产生干涉第24页/共38页第二十四页，共38页。在薄膜的厚度在薄膜的厚度(hud)为为d处，前后表面反处，前后表面反射光的光程差为射光的光程差为d，则，则2dk2212dk当时，出现当时，出现(chxin)暗条暗条纹纹当时，出现当时，出现(chxin)亮条纹亮条纹如果薄膜厚度均匀变化，用如果薄膜厚度均匀变化，用单色

13、光照射条单色光照射条纹间距相等纹间距相等用用白光照射在同一厚度某一波长的光反射后增强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，另一波长的光反射后减弱，所以出现彩色条纹第25页/共38页第二十五页，共38页。例例1、如图、如图4-4所示，竖直所示，竖直(sh zh)的肥皂液膜的横的肥皂液膜的横截面，右侧受到一束平行光的照射，关于肥皂液膜截面，右侧受到一束平行光的照射，关于肥皂液膜产生干涉条纹的说法正确的是产生干涉条纹的说法正确的是()A.在右侧观察到的干涉条纹是由光线在肥皂液薄膜在右侧观察到的干涉条纹是由光线在肥皂液薄膜左右两个表面反射的两列波迭加生成的

14、左右两个表面反射的两列波迭加生成的B.在左侧也能观察到类似的条纹在左侧也能观察到类似的条纹C.观察到的条纹可能是黑白相间的也可能是色彩相观察到的条纹可能是黑白相间的也可能是色彩相间的间的D.观察到的条纹可能是水平的也可能是竖直观察到的条纹可能是水平的也可能是竖直(sh zh)的的第26页/共38页第二十六页，共38页。薄膜干涉薄膜干涉(gnsh)(gnsh)的应用的应用a.a.干涉干涉(gnsh)(gnsh)法检查平法检查平面面 原理原理(yunl)：在被检平面与透明样板间垫一个薄片，：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使其间形成一个楔形的空气薄层当

15、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波，于是从反射光中看到干涉条纹第27页/共38页第二十七页，共38页。b.b.增透膜增透膜 原理：当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长原理：当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的的时，在薄膜的两个面上的反射光，光时，在薄膜的两个面上的反射光，光程程(un chn)差恰好等于半波长，因而相差恰好等于半波长，因而相互抵消，达到减小反射光，增大透射光的作互抵消，达到减小反射光，增大透射光的作用用思考：增透膜能否将所有思考：增透膜能否将所有(suyu)反射反射光都抵消光都抵消

16、 思考：那么，怎样思考：那么，怎样(znyng)来确定增透膜来确定增透膜的厚度？的厚度？ 第28页/共38页第二十八页，共38页。因为人的视觉最敏感的色光因为人的视觉最敏感的色光(sgung)为绿光，所以增透膜的为绿光，所以增透膜的厚度为绿光在增透膜中波长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。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或蓝色照相机和望远镜照相机和望远镜第29页/共38页第二十九页，共38页。牛牛顿顿干涉图样：中央干涉图样：中央(zhngyng)疏边疏边沿密的同心圆环沿密

17、的同心圆环第30页/共38页第三十页，共38页。光的色散光的色散(ssn)第31页/共38页第三十一页，共38页。色散色散白光透过棱镜以后被分解为红、橙、黄、绿白光透过棱镜以后被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫气种颜色的光、蓝、靛、紫气种颜色的光 （1）光的颜色由频率来决定。红光频率最小）光的颜色由频率来决定。红光频率最小，紫光频率最大；在不同，紫光频率最大；在不同(b tn)的介质中，光的频的介质中，光的频率不变率不变 （2）不同）不同(b tn)频率的光在真空中的传播频率的光在真空中的传播速度相同，但在介质中不同速度相同，但在介质中不同(b tn) （3）同一介质对不同）同一介质对不同(b

18、 tn)光的折射率不光的折射率不同同(b tn)，一般有，一般有“频率越高，折射率越大频率越高，折射率越大” （4）光在介质中传播时光速发生变化，波长）光在介质中传播时光速发生变化，波长也发生变化：同一色光在不同也发生变化：同一色光在不同(b tn)介质中，折射介质中，折射率大的光速小，波长短；不同率大的光速小，波长短；不同(b tn)色光在同一介色光在同一介质中，频率高的折射率大，光速小，波长短质中，频率高的折射率大，光速小，波长短第32页/共38页第三十二页，共38页。（03全国）一束单色光从空气射入全国）一束单色光从空气射入(sh r)玻玻璃中，则其璃中，则其 A频率不变，波长变长频率不

19、变，波长变长 B 频率变大，彼频率变大，彼长不变长不变C 频率不变，波长变短频率不变，波长变短 D 频率变小，波长频率变小，波长不变不变第33页/共38页第三十三页，共38页。（04全国春季全国春季(chnj)）对于单色光，玻璃的）对于单色光，玻璃的折射率比水大，则此光在玻璃中传播时（折射率比水大，则此光在玻璃中传播时（ ）A、其速度比在水中的大，其波长比在水中的、其速度比在水中的大，其波长比在水中的长长B、其速度比在水中的大，其波长比在水中的、其速度比在水中的大，其波长比在水中的短短C、其速度比在水中的小，其波长比在水中的、其速度比在水中的小，其波长比在水中的短短D、其速度比在水中的小，其波长比在水中的、其速度比在水中的小，其波长比在水中的长长第34页/共38页第三十四页，共38页。紫光由折射