4.3光的干涉 课件 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

1、干涉的条件 (1)两波源的频率相同。 (3)振动方向相同。 (2)相位差恒定。 振动加强点的位置 振动减弱点的位置 2、加强点和减弱点的判断 复习回顾 第四章 光 3、光的干涉 CONTENTS 01 02 干涉条纹和波长之间的关系 03 04 目录 典型例题 光的双缝干涉 了解薄膜干涉 3 1.光要发生干涉现象需要满足什么条件？ 2.该怎样获得相干光呢？ 频率相同，振动方向相同，相位差恒定 思考：怎样才能观察到光的干涉现象呢？ 光到底是波还是粒子，人们对此进行了很长时间的争论 人们知道，干涉是波特有的性质，只要是波都可以发生干涉 托马斯·杨 英国物理学家托马斯-杨，首次利用双缝实验得到了光的干涉图样 颜色相同 同一束光 一、光的双缝干涉 1801年托马斯·杨寻找到的相干光源 (1)单缝作用：获得一束线光源，使光源有唯一频率(单色光)和振动情况，也可用激光直接照射双缝。 (2)双缝作用：把一束光分成两列频率相同、相位差恒定、振动方向相同的相干光。双缝间距为 0.1mm。 光束 单缝 双缝 红滤色片 (激光) 屏幕 s0 s1 s2 2005年 杨氏双缝实验被评为历史上十大最美丽实验之一。 单缝的作用（见教材） 5 实验过程 如图，让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近，两条狭缝就产生两个光源，它们的振动情况总是相同的，两光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。 双缝干涉的示意图 实验结论：证明光是一种波 1.实验现象：屏上形成的明暗相间条纹叫做干涉图样 2.干涉图样的特点： 等间距、 中央为亮条纹 明暗相间、 讨论1：为什么有的地方亮一些有些地方暗一些？ 红滤色片 单缝 S 1 S 2 S * * * 屏幕 实验现象解读 亮条纹为波峰与波峰（波谷与波谷）相遇，即振动加强点 暗条纹为波峰波谷相遇，即振动减弱点 双缝 S1 S2 屏幕 P1 第一亮纹 Δr=λ P 中央亮纹 Δr=0 P2 第二亮纹 Δr=2λ P3 / 第三亮纹 Δr=3λ P3 第三亮纹 Δr=3λ P3 / 第二亮纹 Δr=2λ P3 / 第一亮纹 Δr=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 Δr=5λ/2 Δr=λ/2 Δr=3λ/2 Δr=5λ/2 Δr=3λ/2 Δr=λ/2 讨论2：亮纹和暗纹依次出现满足什么规律呢？ 振动加强点条件：（亮条纹） 振动减弱点条件： （暗条纹） P 中央亮纹 由于从S1S2发出的光是振动情况完全相同，又经过相同的路程到达P点，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的也一定是波谷，在P点激起的振动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，故应出现亮纹，这一条亮纹叫中央亮纹。 双缝 S1 S2 屏幕 讨论3：中央P处为什么一定是亮纹 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，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差|r1－r2|应为（　　） B 二、干涉条纹和光的波长之间的关系 双缝 S1 S2 屏幕 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。 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： 相邻明（暗）纹间的距离大小的影响因素： （2）双缝之间的距离d: （3）双缝与屏间的距离 l : S1 S2 P1 P l 波长越大，相邻的亮纹间距越大 （1）波长λ: d越小，相邻的亮纹间距越大 L越大，相邻的亮纹间距越大 d 1、双缝干涉亮（暗）纹间距的公式 13 （2）不同颜色的光频率不同：f红<f橙<f黄<f绿<f青<