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

第四章 光 3.光的干涉 教学目标 CONTENT 01 02 03 理解薄膜干涉的原理及应用 理解干涉条纹形成的原因及特点 认识光的干涉现象， 知道光是一种波 2 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？ 新课引入 光是不是一种波呢？ 干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象。 1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）成功地观察到了光的干涉现象。 光的双缝干涉 一 知能提升 托马斯·杨（1773~1829） 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。 实验装置 屏的照片 光的双缝干涉 演示实验 双缝干涉的示意图 1.装置特点：双缝S1 、 S2的距离很近，缝很窄. 2. ①用单色激光 ②双缝的作用：相当于两个振动情况完全相同的光源，双孔的作用是获得相干光源. 思考：为什么有的地方亮一些有些地方暗一些？ 叠加（振动）加强的地方出现亮条纹，振动减弱的地方出现暗条纹。 P1 P0 = P1S2－P1S1 光程差 P2 S1 S2 P1 P0 P2 讨论：什么地方出现亮纹,什么地方出现暗纹呢？ 8 当P1点外移时，设缝宽为a，d=asina将变大（看图中三角形） 8 S1 S2 P S1 P PS1 S1 S2 P S2 P PS2 光程差=0，S1、S2步调一致，该点振动加强。（亮） 9 当P1点外移时，设缝宽为a，d=asina将变大（看图中三角形） 9 S1 S2 P2 P d S1 S2 P2 P2 P1S1 P1S2 S1 S2 P2 =λ 光程差=λ ，S1、S2在P2处步调一致，该点振动加强。(亮） 10 当P1点外移时，设缝宽为a，d=asina将变大（看图中三角形） 10 S1 S2 P1 P S1 S2 P1 P1 P1S1 P1S2 S1 S2 P1 =λ/2 光程差=λ/2 ，S1、S2在P1处步调相反，该点振动减弱。(暗） 11 当P1点外移时，设缝宽为a，d=asina将变大（看图中三角形） 11 形成明、暗条纹的条件 光程差： S1 S2 P1 P l n=0、1、2、3…… 暗纹 n=0、1、2、3…… 亮纹 = P1S2－P1S1 12 单色激光束 屏 S1 Si 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 屏上看到明暗相间的条纹 中央亮条纹明暗相间等间距 图样有何特征？ 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：相邻亮纹和亮纹之间的距离或暗纹和暗纹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。 干涉条纹和光的波长之间的关系 二 知能提升 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。 2.影响条纹间距大小的因素? 双缝之间的距离d 越小，相邻的亮纹间距越大. 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： 双缝干涉图样的特点 1.单色光的干涉图样 若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等。中央为亮条纹，两相邻亮纹(或暗纹)间距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大。 红光干涉条纹 蓝光干涉条纹 2.白光的干涉图样 若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的。这是因为用白光做干涉实验时，从红光到紫光其波长由大到小，它们的干涉条纹间距也是从大到小，屏中央各色光都得到加强，混合成白色，但两侧因条纹间距不同而分开成彩色，而且同一级条纹内紫外红。 白光干涉条纹 在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜。把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰的像。这个像与直接看到的灯焰有什么不同？ 灯焰在肥皂膜上所成的像 薄膜干涉 三 知能提升 1.薄膜干涉：来自两个面的反射光相互