4.3 光的干涉 课件 高二上学期物理人教版选择性必修第一册

第四章

光物理选择性必修第一册•人教版2019第三节

光的干涉

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，也经常显现出彩色条纹。这些彩色条纹或图样是怎样形成的？课堂引入温故知新

两列频率相同的水波(相干波)相遇时,在某些区域振动加强,而在某些区域振动减弱;且振动加强的区域与振动减弱的区域相互间隔.这种现象叫波的干涉。

干涉现象是波动独有的特征，光是一种电磁波，那么光也应该能发生干涉现象。——巧妙解决了相干光问题杨氏双缝实验被评为十大最美丽实验之一。托马斯·杨单色光单缝双缝红滤色片

(激光)屏幕s0s1s2一、光的双缝干涉1.物理史实1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。2.演示实验在暗室中用氦氖激光器发出的红色激光照射金属挡板上的两条平行的狭缝，在后面的屏上观察光的干涉情况。屏的照片实验装置一、光的双缝干涉双缝S1S2**屏幕光的双缝干涉明暗相间的条纹实验结论：证明光是一种波。如图，让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近，两条狭缝就产生两个光源，它们的振动情况总是相同的，两光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。单色光3.实验现象分析：光的双缝干涉P1第一亮纹

∆s=λP

中央亮纹

∆s=0P2第二亮纹

∆s=2λP2/

第二亮纹

∆s=2λP1/

第一亮纹∆s=λ双缝S1S2屏幕双缝S1S2**明暗相间的条纹单色光屏幕光的双缝干涉双缝S1S2屏幕双缝S1S2**明暗相间的条纹单色光屏幕

光程差：S1S2P1P双缝干涉规律n=0、1、2、3……暗纹：n=0、1、2、3……亮纹：光的双缝干涉

观察在相同装置下不同颜色的单色光产生的干涉条纹会有什么不同？条纹间距△x：相邻两条亮纹（或暗纹）中心之间的距离叫做条纹间距。保持L、d不变，用不同的单色光进行实验，红光的条纹间距最大，紫光的最小。△x△xLd双缝S1S2屏幕二、干涉条纹和光的波长之间的关系当两列波的路程差为波长的整数倍，即相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为在线段P1S2上作P1M＝P1S1，则S2M＝r2－r1，因d≪l，三角形S1S2M可看做直角三角形。有：r2－r1＝dsinθ(令∠S2S1M＝θ)

①另：x＝ltanθ≈lsinθ②时才会出现亮条纹，亮条纹位置为：

如图所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P。对屏上与P距离为x的一点P1，两缝与P1的距离P1S1＝r1，P1S2＝r2。S1S2P1PlMd1.相邻明（暗）纹间的距离大小的影响因素：S1S2P1Pl波长λ、双缝之间的距离d、双缝与屏间的距离ld双缝干涉条纹间距与光的波长之间的关系：2.不同单色光干涉条纹宽度：二、干涉条纹和光的波长之间的关系3.白光的干涉图样特点：（1）明暗相间的彩色条纹；（2）中央为白色亮条纹；（3）干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；（4）在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。二、干涉条纹和光的波长之间的关系

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两个光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。三、薄膜干涉1.现象和原因：（1）你会看到什么现象？（2）为什么会出现这样的现象？演示实验光程差为波长的整数倍，形成亮条纹。光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。白光照射时是彩色条纹三、薄膜干涉2.规律：

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.标准样板待检部件空气薄层①检查表面的平整程度三、薄膜干涉3.应用：

如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的，如图甲；如果观察到的干涉条纹如图乙、丙，则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。从条纹弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。甲乙丙被检测平面薄片标准样板单色光薄膜干涉①检查表面的平整程度3.应用：劈尖干涉增透膜

增透膜厚度：薄膜干涉②照相机的增透膜3.应用：镜头课堂小结双缝干涉：薄膜干涉：亮条纹：暗条纹：条纹间距：①检查表面的平整程度②照相机的增透膜课堂练习1.某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹。下列做法可以使相邻两条亮纹中心间距变小的是(

)A.换用更粗的头发丝

B.换用红色激光照双缝C.增大纸板与墙面的距离

D.减小光源与纸板的距离A课堂练习

AB课堂练习

A.1

B.2

C.3

D.4B课堂练习4.（多选）利用光的干涉规律可以检测工件表面的平整度与设计要求之间的微小差异。现将精度很高的标准玻璃板（样板），放在被检查工件上面，如图1所示，在样板的左端垫薄片，使标A.干涉条纹是样板的上、下两个表面的反射光干涉形成的B.当稍向右移动图1中的薄片时，条纹间距会变小C.当换用频率更高的单色光照射时，条纹间距不变D.图3条纹弯曲处对应着的被检查平面处是凹陷的准玻璃板与被检查平面之间形成一楔形空气膜。用平行单色光向下照射，检查不同平面时可观察到图2或图3的干涉条纹。下列说法正确的是(

)BD课堂练习5.（多选）如图1所示，在一块平板玻璃上放置一平薄凸透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图2所示的同心内疏外密的