光的干涉 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第四章

光第3节

光的干涉学习目标1、了解相干光源，知道光的干涉条件，知道

杨氏双缝干涉实验的设计原理2、通过光的双缝干涉实验，认识双缝干涉图

样的特征3、知道光程差的概念，知道产生明暗条纹的

条件和相邻两个亮（暗）条纹中心间距与

波长的关系4、知道薄膜干涉的原理并能解释一些现象课堂引入肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，经常显现出彩色条纹。光是一种电磁波，那么光也应该会发生干涉现象。温故知新机械波干涉的条件：频率相同、相位差恒定、振动方向相同1.光要发生干涉现象需要满足什么条件？2.如何获得相干光源？相干光源（频率和振动情况一致，相位差恒定）天才的设想光束单缝s0杨氏双缝实验被评为十大最美丽实验之一。巧妙解决了相干光问题托马斯·杨双缝s1s2屏幕光的双缝干涉用单色激光照射挡板上的两条狭缝，观察屏幕上的图象S1S2双缝屏幕激光实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹思考：类比机械波的干涉现象，分析1、亮条纹代表的是振动加强区，还是振动减弱区？暗条纹呢？2、屏幕上出现亮条纹的位置，

波峰、波谷的叠加情况如何？3、暗条纹位置是否代表没有光到该位置？S1S2双缝屏幕激光思考：如图P0点是两缝S1、S2的中垂线与屏幕的交点，试分析P0点处是亮条纹还是暗条纹？为什么？（提示：结合机械波的干涉中，振动加强点（减弱点）到两波源的路程差特点进行分析）S1S2P0双缝屏幕P0S1S2双缝屏幕P0S1S2双缝中央亮纹P0中央亮纹P1P2P2P1光程差：δ=S1P0－S2P0=0振动加强S1S2双缝屏幕S1S2双缝第一级亮纹P0P1P2P2P1λP1

λ光程差：δ=λ振动加强第一级亮纹第一级亮纹S1S2双缝屏幕S1S2双缝第二级亮纹P0P1P2P2P12λP2

2λ光程差：δ=2λ振动加强第二级亮纹第二级亮纹P1第一亮纹δ=λP0

中央亮纹δ=0P2第二亮纹δ=2λP3第三亮纹δ=3λP3第三亮纹δ=3λP2第二亮纹δ=2λP1第一亮纹

δ=λ光的双缝干涉S1S2双缝屏幕光程差δ=nλn=0、1、2、3……分别对应中央亮条纹第一级亮条纹第二级亮条纹第三级亮条纹亮纹S1S2双缝屏幕S1S2双缝P0P1P1λ/2Q1

光程差：δ=λ/2振动减弱第一级暗纹第一级暗纹第一级暗纹Q1Q1λ/2S1S2双缝屏幕S1S2双缝第二级暗纹P03λ/2光程差：δ=3λ/2振动减弱第二级暗纹第二级暗纹Q13λ/2Q2Q2

暗纹光的双缝干涉Q1第一暗纹δ=λ/2Q2第二暗纹δ=3λ/2Q3第三暗纹δ=5λ/2Q3第三暗纹δ=5λ/2Q2第二暗纹δ=3λ/2Q1第一暗纹

δ=λ/2S1S2双缝屏幕光的双缝干涉光程差：双缝干涉亮、暗条纹规律暗纹：n=0、1、2、3……n=0、1、2、3……亮纹：屏幕S1S2双缝Pr1r2不同的干涉图样蓝光

双缝间距0.36mm红光

双缝间距0.36mm红光

双缝间距0.18mm干涉图样的疏密程度与光的频率（波长）和双缝间距离有关S1S2双缝屏幕△x如图，以波长为λ的单色光照射双缝，设双缝中心间距为d,P0点是两缝S1、S2的中垂线与屏幕的交点，双缝到屏幕的距离为L，求相邻亮条纹条纹中心间距Δx与波长λ的关系。S1S2双缝屏幕△xP0Ld先计算屏幕上某亮条纹中心点P，到P0的距离x,两缝与P的距离P

S1＝r1，P

S2＝r2xP0PS1S2双缝屏幕Ldr1r2亮纹表达式当两列波的路程差为波长的整数倍时，出现亮条纹，即由几何关系可得，光程差：（n＝0，±1，±2…）S1S2双缝屏幕P0LdP1P2P3相邻两个明(或暗)条纹之间的距离思考：结合条纹间距公式

分析1、如果双缝间距离d很大，是否能观察到明显的干涉条纹，为什么2、为使干涉条纹明暗分布比较明显，对d和L的取值有何要求？3、分析出现以下三个不同干涉图样的原因。蓝光

双缝间距0.36mm红光

双缝间距0.36mm红光

双缝间距0.18mm1、波长λ越大，相邻的亮纹间距Δx越大2、双缝间距d越小，相邻的亮纹间距Δx越大3、双缝与屏间的距离

l

越大，相邻的亮纹间距越大条纹间距与波长的关系S1S2双缝屏幕Ld各色光在真空中的波长颜色波长nm颜色波长nm红770－620绿580－490橙620－600蓝－靛490－450黄600－580紫450－400白光的干涉图样小结双缝干涉规律1、图样特征：在屏上得到等间距明暗相间的条纹，中央为亮条纹2、条纹间距公式：相同双缝干涉装置红光间距最大，紫光间距最小3、判断亮暗条纹的方法：（1）光程差：暗纹：n=0、1、2、3……亮纹：小结双缝干涉规律

（2）到中央亮纹距离：亮纹：暗纹：n=0、1、2、3……S1S2双缝屏幕xP0Pr1r2例1、双缝干涉实验装置如图所示,当使用波长为6×10-7m的橙光做实验时,光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹。若使用波长为4×10-7m的紫光重复上述实验,在P和P1点形成的亮、暗条纹的情况是(

)A.P和P1都是亮条纹B.P是亮条纹,P1是暗条纹C.P是暗条纹,P1是亮条纹D.P和P1都是暗条纹【正确答案】B例2、用同一双缝干涉实验装置在真空中做红光和紫光的双缝干涉实验，获得甲、乙两种干涉条纹，如图所示，则下列说法正确的是（）A．甲为紫光，乙为红光B．甲光在水中的传播速率大于乙光在水中的传播速率C．在同一种介质中，甲光的折射率大，乙光的折射率小D．在同一种介质中，甲光的全反射临界角小，乙光的全反射临界角大【正确答案】B薄膜干涉这些彩色的图样是怎样形成的？薄膜干涉阅读课本，找出薄膜干涉时，是哪两束光波发生了干涉？前表面后表面由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。光从薄膜的前后两个表面反射出来两个光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。薄膜干涉成因光程差δ=2d切面模型d切面模型厚度相同竖直肥皂薄膜等厚线暗纹：亮纹：同一级亮（暗）条纹在厚度相同的地方出现，故薄膜干涉也称为等厚干涉。光程差δ=2d亮暗暗亮薄膜干涉的应用照相机的增透膜

目的：减小反射光的能量，增强透射光的能量增透膜薄膜厚度干涉相消薄膜干涉的应用检查平整度劈尖干涉是薄膜干涉的一种，如图将一块平板玻璃放置在另一块平板玻璃之上，在一端垫一薄片，使两玻璃之间形成一个劈尖形的空气薄膜。当一束光从正上方入射后，入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹.空气薄膜厚度相同的位置光程差相同，条纹相同。即：同一级亮（暗）条纹在厚度相同的地方出现，薄膜干涉的应用检查平整度d光程差δ=2d厚度相同等厚线d取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜,通过观察干涉图样就可以判断待测部件表面是否平整。薄膜干涉的应用检查平整度标准样板待检部件空气薄层平整不平整例3.如图甲所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到如图乙所示条纹中的P和Q情况，这说明(

)A．N的上表面A处向上凸起B．N