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

4.3 光的干涉 第四章 光 人教版（2019）选修 第一册 1.了解相干光源，知道光的干涉条件，知道杨氏干涉实验的设计原理。 2.通过光的双缝干涉实验，认识双缝干涉图样的特征。 3.知道光的路程差的概念，知道产生明暗条纹的条件和相邻两个亮（暗）条纹中心间距与波长的关系。 4.知道薄膜干涉的原理并能解释一些现象。 学习目标 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？ 肥皂膜 导入新课 请观察 思考：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？ 实验设计 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，两光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。 一、光的双缝干涉 演示：光的双缝干涉 狭缝间距大小对条纹间距有什么影响？ 该实验证明了光是粒子还是波？ 干涉图样有什么特征？ 观察思考： 相邻明（暗）条纹间距相等） 中央是亮条纹 明暗相间 明条纹强弱相同 干涉图样 单缝 双缝 S1 S S2 屏 ③用单色光 ②双缝很近 0.1mm ①双缝S1、S2到单缝S的距离相等 获得相干光源 ⑤双缝的作用 ④单缝的作用 获得线光源 装置： 光源、双缝和光屏。 另一设计：杨氏双缝干涉实验 日光照射，单缝前放置滤光片，可获得单色光。 ⑴“中央明条纹” S1 S2 P 结论：光的路程差⊿r=0，S1、S2步调一致，该点振动加强。 ⊿r=∣PS2-PS1∣=0 实验现象分析——明暗条纹形成 相干光源： 狭缝S1 和S2 相当于两个频率、相位和振动方向都相同的波源。 S1 S2 P1 P 结论：光的路程差⊿r= λ/2 ，S1、S2在P1处步调相反，该点振动减弱。 ⑵第一条暗条纹 ⊿r=∣P1S2-P1S1∣=λ/2 ⊿r S1 S2 P2 ⊿r =λ/2 ⑶第一条亮条纹 S1 S2 P2 P ⊿r S1 S2 P2 ⊿r =λ 结论：光的路程差⊿r = λ，S1、S2在P2处步调一致，该点振动加强。 ⊿r=∣P2S2-P2S1∣=λ 光的路程差： S1 S2 P1 P l n =0，±1，±2…… 暗条纹： n =0，±1，±2…… 亮条纹： 新课讲授 r1 r2 总结：双缝干涉规律 10 二、干涉条纹和光的波长之间的关系 思考：光的双缝干涉条纹特征，如条纹间距、宽度等，能反映出光的波长、频率等信息吗？ 波长 λ 双缝之间的距离 d 双缝与屏间的距离 l 猜想：影响相邻亮（暗）条纹间距的因素 △x △x △x：相邻亮（暗）条纹间距 r2－r1＝S2M=dsin θ (令∠S2S1M＝θ) ① 由于d<<l，则有：x＝ltanθ≈lsinθ ② 计算光的路程差: 由①、②得 r2－r1＝ 如图，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，设两缝与P1的距离P1 S1＝r1， P1 S2＝r2。 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。 S1 S2 P1 P l d x r2 r1 M 公式推导 12 相邻两个明条纹之间的距离为 亮条纹位置 当两列波的路程差为波长的整数倍，即 时才会出现亮条纹,解得 结论：相邻两个明(或暗)条纹之间的距离△x与波长λ成正比，与屏到双缝间的距离l成正比，与两缝中心间的距离d成反比。 应用：测量单色光的波长 白光 红光 蓝光 λ蓝=470nm 亮暗相间彩色条纹． 中央是白色条纹，两侧是彩色条纹 思考：在屏到双缝距离和双缝间距不时，不同颜色的单色光产生的干涉条纹 有什么不同？ 如果是白光，则干涉图样是怎样的？ 针对练 如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm 的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则 （ ） A.P和P1仍为亮条纹 B.P为亮条纹，P1为暗条纹 C.P为暗条纹，P1为亮条纹 D.P、P1均为暗条纹 B 做一做 三、薄膜干涉 演示：肥皂膜的干涉 思考： 应该在薄膜哪侧观察？ 看到的像是怎样的？ 与平面镜中的像有什么不同？ 为什么有明暗相间的条纹呢？ 是哪两列波发生干涉的？ 观察条纹的方向，是竖直还是水平？为什么？ 请观察 前表面 后表面 薄膜形状： 1.实验分析 由于重力的作用，肥皂薄膜形成上薄下厚的楔