4.3 光的干涉 课件-高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册-2

3.光的干涉【复习回顾】1.两列波发生干涉的条件？①频率相同；②相位差恒定；③振动方向相同2.两列波(步调相同）干涉时，振动加强的点和振动减弱的点如何判断？振动始终加强点：振动始终减弱点：3.光能不能够发生干涉呢？为什么？能，干涉是波特有的现象。4.如果光波发生干涉，你可能看到一幅什么样的图景呢？如何获取相干光源？干涉现象、衍射现象是波独有的特征，如果要证明光是波的话，就应观察到光的干涉现象。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现象.明暗相间的干涉条纹red实验装置问题1.滤光片的作用？问题2.单封的作用？问题3.双封的作用？问题4.屏的作用？【杨氏双缝干涉实验现象原因】1.波程差：ΔS=PS2－PS1(1)亮条纹的条件：(2)暗条纹的条件：双缝S1S2光屏条纹命名1.亮条纹条件：P0零级条纹或中央亮纹△s=0P1第1亮纹△s=λP2第2亮纹△s=2λP3第3亮纹△s=3λ,n为条纹级次P'1第1亮纹△s=λP'2第2亮纹△s=2λP'3第3亮纹△s=3λ2.暗条纹条件：,n为条纹级次Q1第1暗纹△s=λ/2Q2第2暗纹△s=3λ/2Q3第3暗纹△s=5λ/2Q'1第1暗纹△s=λ/2Q'2第2暗纹△s=3λ/2Q'3第3暗纹△s=5λ/2问题:相邻两条亮条纹(暗条)之间间距如何计算？ds1s2Ld<<L①②①得：②—相邻亮（暗）条纹中心间距：L>>x，故S1+S2约为2L各色光在真空中的波长和频率的范围见下表：光的颜色波长λ(μm)频率f

(1014Hz)光的颜色波长λ(μm)频率f

(1014Hz)红0.77～0.633.9～4.8青0.50～0.456.0～6.7橙0.63～0.604.8～5.0蓝0.45～0.436.7～7.0黄0.60～0.575.0～5.3紫0.43～0.407.0～7.5绿0.57～0.505.3～6.0波长减小频率增大红光亮条纹间距最大，紫光亮条纹间距最小问题:在d与L一定时，红光的亮条纹中心间距大还是紫光的亮条纹中心间距大？红光干涉条纹紫光干涉条纹问题：在杨氏双缝干涉实验中，如果撤去单缝前的滤光片，改用白光入射，能看到什么现象？(1)中央为白色亮条纹,两侧是明暗相间的彩色条纹；中央是白色条纹，两侧是彩色条纹,并红色排在最外侧(3)在每条彩色亮纹中红光总是在外缘,紫光在内线。(2)干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；白光为什么会形成这样条纹呢？1、单缝的作用是什么?

得到一个线光源2、双缝的作用是什么?得到频率相等的相干光源3、双缝的干涉图样有什么特点平行于双缝明暗相间等间距的条纹4、屏上的亮条纹到两缝的距离满足什么关系？到两缝的距离差等于半波长的偶数倍5、屏上的暗条纹到两缝的距离满足什么关系？到两缝的距离差等于半波长的奇数倍6、相邻明条纹（或暗条纹）的间距与哪些量有关，具体是什么关系？与双缝间距、双缝到屏的距离、单色光的波长有关，与单缝到双缝的距离无关。7、白光双缝干涉的图样是什么样的？平行于双缝的彩色条纹，中央是白色条纹，彩色条纹的内侧是紫色，外侧为红色。一、双缝干涉1.某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双缝屏，C为光屏。当让一束阳光照射A屏时，C屏上并没有出现干涉条纹,移走B后,C上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因可能是()A.单缝S太窄B.单缝S太宽C.S到S1和S2距离不相等D.阳光不能作为光源B2.如图是双缝干涉实验装置示意图，使用波长为600nm的橙色光照射时，在光屏中心P点出现亮条纹，位于P点上方的P1点到S1、S2的路程差恰为600nm。现改用波长为400nm的紫色光照射，则()A.P和P1处都出现亮条纹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处和P1处都是暗条纹B【例3】(多选)在双缝干涉实验中，用绿色激光照射在双缝上，在缝后的屏幕上显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距，可选用的方法是()A.改用红色激光B.减小双缝间距C.将屏幕向远离双缝的位置移动D.将光源向远离双缝的位置移动ABC下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是()A.单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C.光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D.在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉现象发生B【训练2】用双缝干涉实验装置得到红光的干涉条纹。先增加光源与单缝之间的距离，再将光源与单缝之间的红色滤光片换为绿色滤光片，下列说法正确的是()A.增加光源与单缝之间的距离后，得到的条纹间距变大B.增加光源与单缝之间的距离后，得到的条纹间距变小C.换为绿色滤光片后，得到的条纹间距变小D.换为绿色滤光片后，得到的条纹间距变大C4、像上出现明暗相间的黄色条纹。5、随着时间的推移，条纹间距越来大。1、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。3、在火焰的同侧观察火焰的反射像。2、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。二、薄膜干涉前表面后表面光程差为波长的整数倍，形成黄色的明条纹。光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。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。在重力的作用下，薄膜随着时间越来越薄，条纹间距变大。白光照射时是彩色条纹现象解释劈尖干涉(薄膜不等厚)的相邻亮条纹间距d1d2

Lθθ

亮纹1Δs1=2d1=λ亮纹2Δs2=2d2=2λ结论:2.λ一定时，劈尖θ角越小,ΔL越大,条纹越稀疏

L与θ,λ有关

L

L

L3.θ一定时,λ越大,ΔL越大,条纹越稀疏1.λ、θ一定时,相邻条纹等间距2、薄膜干涉的应用①检验平面平整度劈尖空气薄层标准样板待检部件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，用单色光从上面照射，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。检测面平整检测面不平整思考：条纹弯曲的地方是凸起还是凹下？亮亮d1d2θabd2亮若检测面某处凹下，则对应的明条纹提前出现。若检测面某处凸起，则对应的明条纹延后出现。同理可推：检测面凹下检测面凸起（2）光盘的表面呈彩色（1）肥皂泡呈彩色、水上的油膜呈彩色生活中我们经常见到光的干涉现象:（3）昆虫的翅膀呈彩色1.产生原因:凸透镜下表面和玻璃上表面之间形成空气薄膜，干涉现象是凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光在凸透镜下表面叠加形成的2.特点:牛顿环(干涉):(1)单色光入射,越往外,相邻条纹间距越小(2)白色光入射,红光的相邻条纹间距最大，紫光最小(单色光)1.如图所示，竖直放置的肥皂薄膜受到重力作用而形成上薄下厚的薄膜，从膜左侧面水平射入红光，在左侧面观察到干涉条纹，则下列说法正确的是()A.干涉条纹是由薄膜左右两个面的反射光叠加形成的B.干涉条纹是红黑相间的竖直条纹C.入射光如果换成紫光，相邻亮条纹间距变大D.薄膜上不同颜色的光的条纹的明暗位置相同A2.(多选)利用薄膜干涉的原理可以检查平面的平整度和制成镜头增透膜。图1中，让单色光从上方射入，这时从上方看可以看到明暗相间的条纹，下列说法正确的是()A.图1中将薄片向着劈尖方向移动使劈角变大时，条纹变疏B.图1中将样板微微平行上移，条纹疏密不变C.在图1中如果看到的条纹如图2所示，说明被检平面在此处是凹下D.图3中镀了增透膜的镜头看起来是有颜色的，那是增透了这种颜色的光的缘故BC镀膜镜头看起来是有颜色的是因该种颜色的光没有增透造成的3.如图所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单色光垂直入射到该装置上,结果在上方观察到同心圆环状干涉条纹，称为牛顿环。以下说法正确的是()A.干涉现象是凸透镜下表面反射光和凸透镜上表面反射光叠加形成的B.干涉现象是