4.3光的干涉—【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册课件

4.3光的干涉 第四章 光 学 光的直线传播 光的反射 光的折射 光的干涉 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 请观察 1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）在实验室里成功的观察到了光的干涉． 托马斯·杨 1773~1829 一、杨氏双缝干涉 杨氏双缝干涉实验 1、装置特点： 2、①要用单色光 单缝 双缝 S1 S S2 屏 屏上看到明暗相间的条纹 屏上形成的明暗相间条纹叫做干涉图样 ②双缝很近 0.1mm ①双缝S1、S2到单缝S的距离相等 双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光源，叫相干光源(频率相同) ③双缝的作用： ②单缝的作用： 获得线光源 等间距 图样有何特征？ 亮条纹的中心线 亮条纹的中心线 暗条纹的中心线 暗条纹的中心线 中央亮条纹 明暗相间 3、明条纹形成的原因 ①“中央明纹”的形成原因: S1 S2 P d S1 S2 P S1 P PS1 S2 P PS2 光程差d=0，S1、S2步调一致，该点振动加强。（亮） S1 S2 P1 P d S1 S2 P1 P1 P1S1 P1S2 d S1 S2 P1 d =λ/2 光程差d= λ/2 ，S1、S2在P1处步调相反，该点振动减弱。(暗） ②第一条暗纹的形成原因: ③第一条亮纹的形成原因: S1 S2 P2 P d S1 S2 P2 P2 P1S1 P1S2 d S1 S2 P2 d =λ 光程差d= λ ，S1、S2在P2处步调一致，该点振动加强。(亮） 双缝 S1 S2 屏幕 P1 第一亮纹 δ=λ P 中央亮纹 δ=0 P2 第二亮纹 δ=2λ P3 / 第三亮纹 δ=3λ P3 第三亮纹 δ=3λ P2/ 第二亮纹 δ=2λ P1/ 第一亮纹 δ=λ Q2 第二暗纹 Q 1 第一暗纹 Q3 第三暗纹 Q3 / 第三暗纹 Q2 / 第二暗纹 Q1 / 第一暗纹 δ=5λ/2 δ=λ/2 δ=3λ/2 δ=5λ/2 δ=3λ/2 δ=λ/2 产生明暗条纹的条件 亮纹：光程差 δ = kλ（ k= 0,1，2，等） 暗纹：光程差 δ =（2k+1)λ/2 (k=0,1,2,3,等） 4、干涉条纹的间距(条纹宽度)与哪些因素有关? 双缝 S1 S2 屏幕 ①什么是干涉条纹的间距(条纹宽度)? △x △x 条纹间距的含义：相邻两条亮纹（或暗纹）中心之间的距离叫做条纹间距。 我们所说的亮纹是指最亮的地方，暗纹是最暗的地方，从最亮到最暗有一个过渡，条纹间距实际上是最亮和最亮或最暗和最暗之间的距离。 ②影响条纹间距大小的因素 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。 4、干涉条纹的间距(条纹宽度)与哪些因素有关? 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P1 S1＝r1， P1 S2＝r2。 S1 S2 P1 P l d x r2 r1 M 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P1 S2上作P1 M＝ P1 S1，则S2M＝r2－r1， 因d≪l，三角形S1S2M可看做直角三角形。 有：r2－r1＝dsin θ(令∠S2S1M＝θ) ① 另：x＝ltan θ≈lsin θ ② 时才会出现亮条纹，亮条纹位置为： 白光的干涉图样是什么样的？ 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。 请思考 二、薄膜干涉 请观察 在阳光下,为什么肥皂薄膜上会形成彩色图样? 由于重力的作用，肥皂薄膜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。 前表面 后表面 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 在重力的作用下，薄膜随着时间越来越薄, 条纹间距变稀疏。 请思考透射光干涉图样？ 等厚干涉 请思考 薄膜干涉的应用（一）——检查表面的平整程度 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 薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度 薄膜厚度相等的位置对应的反射光(或透射光)形成的干涉结果相同-------等厚干涉. 如果观察到的干涉条纹不平行，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