高二物理人教选修34课件13.2光的干涉1

1、,第十三章 光,13.3 光的干涉 实验：用双缝干涉测量光的波长,1.知道光的干涉现象，知道光是一种波. 2.理解相干光源和产生干涉现象的条件. 3.理解明暗条纹的特点、成因及出现明暗条纹的条件. 4.了解用双缝干涉测量光的波长的实验原理，能够利用双缝干涉实验测量单色光的波长.,学习目标定位,一、杨氏干涉实验,问题设计,如图1所示，机械波可以产生波的干涉现 象，形成稳定的干涉图样；如果我们先假 设光是一种波，那么按照我们所学的波动 知识，光要发生干涉现象需要满足什么条件？,图1,答案两光源必须有相同的频率，即两光源为相干光.,要点提炼,1.杨氏双缝干涉实验： (1)双缝干涉的装置示意图 实验装

2、置如图2所示，有光源、单缝、双缝和光屏.,一、杨氏干涉实验,图2,(2)单缝屏的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的 和振动情况.也可用激光直接照射双缝. (3)双缝屏的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光. 2.光产生干涉的条件：两列光的 相同、相位差恒定、振动方向相同.杨氏双缝干涉实验是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的.,一、杨氏干涉实验,频率,频率,3.干涉图样： (1)若用单色光作光源，干涉条纹是 的 的条纹. (2)若用白光作光源，则干涉条纹是 条纹，且中央条纹是白色的. 4.实验结论：证明了光是一种 .,一、杨氏干涉实验,等间距,明暗相间,彩色,波,二、决

3、定条纹间距的条件,1.屏上某处出现亮、暗条纹的条件 实验装置如图3所示，双缝S1、S2之间的距 离为d，双缝到屏的距离为l，屏上的一点P 到双缝的距离分别为r1和r2，路程差rr2 r1. 若满足路程差为波长的整数倍，即r (其中k0，1，2，3，)，则出现亮条纹.,图3,k,二、决定条纹间距的条件,若满足路程差为半波长的奇数倍，即r (其中k0，1，2，3，)，则出现暗条纹. 2.相邻亮条纹(暗条纹)间的距离x与波长的关系：x ，其中l为双缝到屏的距离，d为双缝之间的距离.,三、实验：用双缝干涉测量光的波长,1.实验原理 由公式x 可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；只要测出双缝

4、到屏的距离l及相邻两亮条纹(或相邻两暗条纹)的中心间距x，即可由公式 计算出入射光的波长.而测量 是本实验的关键.,x,x,三、实验：用双缝干涉测量光的波长,2.实验步骤 (1)按如图4所示安装仪器. 图4 (2)将光源中心、单缝中心、双缝中心调节在遮光筒的 .,中心轴线上,三、实验：用双缝干涉测量光的波长,(3)使光源发光，在光源和单缝之间加红(绿)色滤光片，让通过后的条形光斑恰好落在双缝上，通过调节遮光筒上测量头的目镜，观察单色光的干涉条纹；撤去滤光片，观察白光的干涉条纹(彩色条纹).,三、实验：用双缝干涉测量光的波长,(4)加装滤光片，通过目镜观察单色光的干涉条纹，同时调节手轮，使分划板

5、的中心刻线对齐某一条纹的中心，记下手轮的读数，然后继续转动手轮使分划板移动，直到分划板的中心刻线对齐另一条纹中心，记下此时手轮读数和移过分划板中心刻线的条纹数n.,三、实验：用双缝干涉测量光的波长,(5)将两次手轮的读数相减，求出n个亮条纹间的距离a，利用公式xa/(n1)算出条纹间距，然后利用公式 x，求出此单色光的波长(d、l仪器中都已给出). (6)换用另一滤光片，重复步骤(3)、(4)，并求出相应的波长.,三、实验：用双缝干涉测量光的波长,3.注意事项 (1)单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的中心轴线上，双缝到单缝的距离应相等. (2)测双缝到屏的距离l时用毫米刻度尺多次测量

6、取平均值. (3)测条纹间距x时，采用累积法，即用测量头测出n条亮条纹间的距离a，求出相邻两条亮条纹间的距离x .,一、杨氏干涉实验,典例精析,例1在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光频率、波长均不相等，这时() A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉 条纹消失 B.有除红色、绿色外的其他颜色的双缝干涉条纹 C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D.屏上无任何光亮,一、杨氏干涉实验,典例精析,解析两列光波能发生干涉的条件之一是频率相等.利用

7、双缝将一束光分成能够发生干涉的两束光，在屏上形成干涉条纹，但分别用红色滤光片和绿色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不相等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但屏上仍会有光亮，故选C. 答案C,二、决定条纹间距的条件,典例精析,例2在双缝干涉实验中,双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 m,若分别用频率为f15.01014 Hz和f27.51014 Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现亮、暗条纹的情况是() A.单色光f1和f2分别照射时，均出现亮条纹 B.单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹 C.单色光f1照射时出现亮条纹，单色光f2照射时出现暗条纹 D.单色光f1照射时出现暗条纹，

8、单色光f2照射时出现亮条纹,二、决定条纹间距的条件,典例精析,解析判定某处是亮条纹还是暗条纹，关键是看该处到两光源的光程差是该光波长的倍数情况，若是整数倍，该处为亮条纹；若为半波长的奇数倍，则为暗条纹. 单色光f1的波长1 m0.6 m. 单色光f2的波长2 m0.4 m,二、决定条纹间距的条件,典例精析,可见r1，r 2，故用单色光f1照射时，P点出现亮条纹，单色光f2照射时，P点出现暗条纹.,答案C,典例精析,三、用双缝干涉测光的波长,例3在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，装置如图5所示.双缝间的距离d3 mm.,图5,典例精析,三、用双缝干涉测光的波长,(1)若测量红光的波长，应选用

9、 色的滤光片.实验时需要测定的物理量有 和 . (2)若测得双缝与屏之间的距离为0.70 m，通过测量头(与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退0.500 mm)观察第1条亮条纹的位置如图6甲所示，观察第5条亮条纹的位置如图乙所示.则可求出红光的波长 m.,典例精析,三、用双缝干涉测光的波长,图6,典例精析,三、用双缝干涉测光的波长,解析(1)要测量红光的波长，应用红色滤光片.由x 可知要想测必须测定双缝到屏的距离l和条纹间距x.,(2)由测量头的数据可知a10，a20.640 mm， 所以x mm1.60104 m，, m6.86107 m.,答案见解析,课堂要点小结,光的干涉

10、 实验：用双缝干 涉测量光的波长,杨氏干涉实验,产生明暗条纹的条件,实验：用双缝干涉测量光的波长,明暗条纹间距与波长的关系x ,自我检测区,1,2,3,1,2,3,1.(杨氏干涉实验)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 却没有干涉发生,1,2,3,解析在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项A错误，B正确. 在两个相干光源完全

11、相同的情况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗条纹，选项C错误. 两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了方便肉眼观察，故选项D错误. 答案B,1,2,3,2.(决定条纹间距的条件)如图7所示，用单 色光做双缝干涉实验，P处为第二条暗条 纹，改用频率较低的单色光重做上述实验 (其他条件不变)时,则同侧第二条暗条纹的位置() A.仍在P处 B.在P点上方 C.在P点下方 D.要将屏向双缝方向移近一些才能看到,图7,1,2,3,1,2,3,解析由 知f变小，变大.若出现第二条暗条纹，则P到双缝的路程差s ，当变大时，s也要变大，故第二条暗条纹的位置向上移，在P点上方，B正确. 答案B,1,2,3,3.(用双缝干涉测光的波长)双缝干涉实验中，要使屏上单色光的干涉条纹之间的距离变大，可采取以下办法：(1) ；(2) ；(3) .为了测量红光的波长，现测得屏上6条亮条纹间的距离为7.5 mm，已知双缝间的距离为0.5 mm，双缝到光屏的距离为1 m，则此红光的