4.3 光的干涉课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

人教版普通高中物理 选择性必修第一册 4.3光的干射 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？ 两列频率相同、相位差恒定、振动方向相同的水波相遇时,会发生干涉，干涉是波特有的现象。 光是一种电磁波，光也能发生干涉现象，怎样才能观察到光的干涉现象呢？难点：怎样获取两束相干光源?！ 一、双缝干涉 天才的设想——巧妙地解决了相干光问题（同出一源，一分为二） 2.单缝作用：获得线光源，使光源有唯一的频率和振动情况. 3.双缝作用：获得两个频率、振动情况完全相同的光源即相干光源. 1.相干光的两种获得方法：日光先通过单缝再通过双缝或单色光直接通过双缝. 用氦氖激光器演示光的双缝干涉 4.双缝干涉图样特点：明暗相间、等间距、中央为亮条纹 5.杨氏双缝干涉实验证明了光是一种波。 思考讨论：①亮纹和暗纹为什么相间(依次出现)呢? 为什么中央会出现亮条纹? ②屏上出现亮暗条纹各应满足什么条件? 6.规律总结 每当光屏上的点到两波源光程差等于λ，2λ，3λ，… 时，也就是每当光程差Δr等于λ， λ，λ，…时，两列光波得到加强，屏上出现亮条纹； 每当光程Δr差等于 λ，λ，λ，… 时，相互削弱，屏上出现暗条纹。 即：光程差为波长的整数倍或半波长的偶数倍时，为亮纹 Δr=2n· 或Δr=n·λ亮纹（n=0，1,2,3…… ） 即：光程差为半波长的奇数倍时，为暗纹Δr=（2n+1）· 暗纹（n=0，1,2,3……） 针对训练1.如图所示，在双缝干涉实验中，S1、S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P到S1、S2的距离之差为2.1×10-6m，现分别用A、B两束单色光在空气中做双缝干涉实验。 (1)若A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10-7m，则P点是亮条纹还是暗条纹； (2)若B光在某介质中的波长为3.15×10-7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，则P点是亮条纹还是暗条纹。(sin 37°＝0.6) (1)暗纹 (2)亮纹 二、干涉条纹和光的波长之间的关系 1.两相邻亮（暗）纹中心间距Δx的推导 2.对Δx= 的理解 ①Δx指两相邻明纹或暗纹中心间距，不是条纹宽度 ②d ：双缝间距， ：双缝到屏的距离，：单色光的波长 ③同一装置、d为定值，七色光从红到紫逐渐减小，由上式知Δx逐渐减小 Δx 如图随着屏往右移即增大，明显可看到Δx增大 3.白光的干涉图样特点 ①中央白色亮条纹，两边彩色条纹 ②效果就是七种单色光各自的干涉条纹叠加在一起。 ③0级亮纹最边缘为红光，其他各级彩色亮纹紫最内红最外。 注：白光为复色光，发生干涉时，是同色(同f)光进行干涉，然后叠加。 三、薄膜干涉 1.定义：薄膜前后两表面的反射光叠加产生的干涉，称为薄膜干涉. 观察薄膜干涉时观察者与光源应在薄膜同侧 2.薄膜干涉成因 ①由于重力的作用,肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形. ②光在薄膜的前后两个表面发生反射,相遇时产生干涉. ③薄膜干涉的光程差Δr=2d 若2d=n·λ则为亮纹；2d=（2n+1）·则为暗纹. 3.薄膜干涉的应用 (1)检查工件表面的平整程度 ②原理:某处有凹凸时,该处两反射光相遇时的路程差减小或增大,使干涉条纹发生弯曲。根据条纹弯曲的方向和程度,可判定该处的凹几况及深度。 ①装置示意图如图：表面平整干涉条纹平行等间距 ③分析不平整性 a.条纹靠近棱为凹，远离棱为凸（将图绕棱旋转转为V字型，凹则凹，凸则凸） b.棱处为0级亮纹，条纹向棱弯曲提前出现，远离棱延后出现.提前出现说明厚度增加发生凹陷，反之厚度减小发生凸起. 4.劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当某单色光垂直入射后，从上往下看到亮暗相间的干涉条纹如图乙所示。下面关于条纹的说法正确的是（　　） A．任意相邻暗条纹所对应的薄膜厚度差随其厚度增加而增大 B．任意一条亮条纹所在位置对应的空气薄膜厚度不一定相等 C．若仅在图甲装置中抽去一张纸片，则图乙所示干涉条纹将变密 D．若仅减小垂直入射的单色光频率，则图乙所示干涉条纹将变疏 (2)增透膜、增反膜 ①增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长，它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜. 因为人的视觉最敏感的色光为绿光，所以增透膜的厚度为绿光在增透膜中波长的1/4。以增大绿光的透射强度。 因为红光与紫光反射强度大，所以照相机的镜头常呈淡紫色或蓝色. ②增反膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长