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

4.3 光的干涉 第1课时 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。干涉是波所特有的现象。 复习回顾： 光是一种电磁波，那么光也应该发生干涉现象，怎样才能观察光的干涉现象呢？ 难点：怎样获取两束相干光？ 天才的设想 光束 单缝 双缝 红滤色片 (若是激光？) 屏幕 s0 s1 s2 托马斯·杨 杨氏双缝实验被评为十大最美丽实验之一。 巧妙解决了相干光问题 获得线光源，使光源有唯一的频率和相同振动情况． 获得两个频率相同、振动情况完全相同的光源，叫相干光源. 单色激光束 屏 等间距 一、双缝干涉图样： S1 S2 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 双缝 中央亮条纹 明暗相间 思考：为什么有的地方亮一些有些地方暗一些？下面用我们所学的波动知识来解释。 叠加（振动）加强的地方出现亮条纹，叠加（振动）减弱的地方出现暗条纹。 1. 双缝干涉图样特点： 条纹间距：两相邻明纹（或暗纹）之间的距离 =P1S2－P1S1 光程差 S1 S2 P1 P 讨论：亮纹和暗纹为什么相间（依次出现）呢？ =n n=0、1、2… 暗纹： n=0、1、2… 亮纹： 2.双缝干涉亮、暗纹的规律 当P1点外移时，设缝宽为a，d=asina将变大（看图中三角形） 5 5 (1) 中央明条纹形成的原因 S1 S2 P P 中央亮纹 由于从S1S2发出的光是同频同相的相干光，且S1S2到中央亮纹P点的距离相等，光程差=2n即P点是加强点，在P点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，P点总是振动加强的地方，故出现中央亮纹。 双缝 S1 S2 屏幕 光程差：= 0 光程差：= S1P－S2P S1 S2 P1 P d S1 S2 P1 s =λ/2 光程差，S1、S2在P1处步调相反，总是波峰与波谷相遇，该点振动始终减弱，故出现第一暗条纹。 (2)第一暗纹形成原因 当P1点外移时，设缝宽为a，d=asina将变大（看图中三角形） 7 7 S1 S2 P2 P d S1 S2 P2 =λ (3)第一亮纹形成原因 光程差，S1、S2在P2处步调相同，总是波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇，该点振动始终加强，故出现第一亮条纹。 当P1点外移时，设缝宽为a，d=asina将变大（看图中三角形） 8 8 双缝 S1 S2 屏幕 P1 一级亮纹=λ P 中央亮纹=0 P2 二级亮纹=2λ P3 / 三级亮纹=3λ P3 三级亮纹=3λ P2 / 二级亮纹=2λ P1 / 一级亮纹=λ 以此类推在屏幕上出现了明暗相间的条纹。 光程差： n=0、1、2… 暗纹： n=0、1、2… 亮纹： 1、条纹间距的影响因素： （2）双缝之间的距离:d （3）双缝与屏间的距离 :l （1）波长:λ *如果换成蓝光进行实验，条纹间距如何变化？ 二、干涉条纹间距 S1 S2 P1 P l d *如果增大双缝之间的距离，条纹间距如何变化？ *如果增大双缝与单缝间的距离，条纹间距如何变化？ *如果用频率更大的光进行实验，条纹间距如何变化？ *如果将装置放入水中进行实验，条纹间距如何变化？ 10 M r2-r1=dsinθ 两列波的路程差为波长的整数倍，即： （k=0,1,2…)出现亮条纹， 亮条纹位置为： 干涉条纹间距的推导：课本92页   相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为: 2、白光的双缝干涉干涉图样特点： （1）干涉图样为彩色条纹（是光的色散的一种）； （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(由于波长不同，不同)。 12 思考：光到底是什么？…… 人类对于光的认识历程 微粒说不能很好的解释。 1．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，是因为（　　） A．各色光的波长不同，因而各色光产生的干涉条纹间距不同 B．各色光的速度不同，造成条纹间距不同 C．各色光的强度不同 D．各色光通过双缝的距离不同 A 小试牛刀 2.如图所示为双缝干涉实验装置，当使用波长为6×10－7 m的橙光做实验时，光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹。若使用波长为4×10－7 m的紫光重复上述实验，在P和P1点形成的亮、暗条纹的情况是(　　) A．P和P1点处都是亮条纹 B．P点处是亮条纹，P1点处是暗条纹 C．P点处是暗条纹，P1点处是亮条纹 D．P和P1点处都是暗条纹 B 3．如图所示，用频率为f的单色光（激光）垂直照射双缝，在光屏的P点出现第2条暗条纹