17-03光的干涉-2023-2024学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第一册）

03.光的干涉 问题：波有哪些特有的现象？ 答：干涉，衍射，多普勒效应，偏振……（反射折射不是，粒子也能反射和折射） 问题：波发生干涉的条件是什么？ 答：频率相同、相位差恒定、振动方向相同，我们把这种光源叫相干光源。 问题：光是一种电磁波，那么光也应该会发生干涉现象。怎样才能观察到光的干涉现象呢？ 答：要有两个频率相同、相位差恒定、振动方向相同的光源。 问题：如何得到相干光源并进行实验？ 答：两个相同的光源（两个小灯泡）、同一个光源分成两份（射向双缝）、激光…… 实验现象： 普通光源照射双缝后再照射光屏不能看到干涉条纹，说明普通光源不是相干光源。 激光直接照射双缝能看到干涉条纹，说明激光是相干光源。 普通光源先通过单缝，再通过双缝在光屏上能看到干涉条纹，说明普通光源通过单缝后变成了相干光源。 两个相同的普通光源直接照射光屏不能看到干涉条纹，说明两个相同的普通光源不是相干光源。 托马斯·杨（1773~1829） 1801年，英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功的观察到了光的干涉。现在把这个实验叫： 杨氏双缝干涉实验 杨氏双缝干涉实验证明光是波 实验室用激光做光的双缝干涉实验 一.光的双缝干涉 1.实验现象： 屏幕上出现明暗相间的条纹，且中央是亮纹。 2.条纹特点：等宽等间距、明暗相间 问题：为什么会出现这样的现象？ 中央亮纹，∆x=0 第1暗纹，∆x=λ/2 第1亮纹，∆x=λ 第2暗纹，∆x=3λ/2 第2亮纹，∆x=2λ 原理解释： 一.光的双缝干涉 2.现象解释： 两狭缝相当于两个波源，它们的频 率、相位和振动方向总是相同的。 这两个波源发出的光在挡板后面的 空间互相叠加，发生干涉现象：来 自两个光源的光在一些位置相互加 强，在另一些位置相互削弱，因此 在挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹。 3.形成亮、暗条纹的条件 二.干涉条纹和光的波长之间的关系 注意：可见光的颜色与频率有关 红 櫈 黄 绿 蓝 靛 紫 频率越来越大，波长越来越小 问题：条纹间距与什么有关？ 实验表明： ①光波长λ越大，相邻的亮纹间距越大 ②双缝宽度d越小，相邻的亮纹间距越大 ③缝屏间距l越大，相邻的亮纹间距越大 ④白光干涉条纹是彩色的，这是干涉中的 色散现象 二.干涉条纹和光的波长之间的关系 为什么光波长λ越大，相邻的亮纹间距越大？ d l d l 二.干涉条纹和光的波长之间的关系 为什么双缝宽度d越小，相邻的亮纹间距越大？ d l d l 二.干涉条纹和光的波长之间的关系 为什么缝屏间距l越大，相邻的亮纹间距越大？ 问题：条纹间距与波长λ、缝宽d，缝屏间距l存在什么定量关系？ d l lˊ 二.干涉条纹和光的波长之间的关系 θ 二.干涉条纹和光的波长之间的关系 利用这个关系可以测量光的波 长，也可以说明为什么不同颜 色的光发生干涉时条纹间距不 一样。 例1.用两个相同的红灯照射白墙，在墙上会看到( ) A.明暗相间的条纹 B.彩色条纹 C.一片红光 D.晃动的条纹 例2.在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差∆s=0.6μm；若分别用频率为f1=5.0×1014Hz和频率为f2=7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝隙，则P点出现条纹的情况是以下哪种( ) A.用频率f1的单色光照射时，P点出现明条纹 B.用频率f2的单色光照射时，P点出现明条纹 C.用频率f1的单色光照射时，P点出现暗条纹 D.用频率f2的单色光照射时，P点出现暗条纹 C AD 例3.如图所示，用单色光做双缝干涉实验，P处为第二亮条纹，改用频率较高的单色光重做实验,其他条件不变时，则第二亮条纹的位置 ( ) A.仍在P处 B.在P点的上方 C.在P点的下方 D.将不存在亮条纹 C $薄膜干涉 用肥皂膜做薄膜干涉实验 一.薄膜干涉 薄膜干涉：来自薄膜前后两个表面的反射光相互叠加，发生干涉，叫做薄膜干涉。 现象：明暗相间的水平条纹 原理：不同位置的液膜，厚度不同，来自前后两个面的反射光的路程差不同。有些位置两列波叠加后相互加强，出现亮条纹；有些位置，叠加后相互削弱，出现了暗条纹。 条件： 一.薄膜干涉 问题：用白光照射薄膜会观察到什么现象？ 原理：薄膜上不同颜色的光的条纹的明暗位置不同，相互交错叠加。 现象：明暗相间的彩色水平条纹（干涉中的色散） 一.薄膜干涉 彩色的照相机镜头 彩色的油膜 彩色的昆虫翅膀 彩色的金属的表面 二.薄膜干涉的应用 1.检查平面 在被测平面上放一个透明的样板，在样 板的一端垫一个薄片，使样板的标准平 面与被测平面之间形成一个楔形空气薄 层。用单色光从上面照射，空气层的上 下两个表面反射的两列光波发生