4.3 光的干涉（教学课件）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第一册）

第三节 光的干涉 主讲老师： 20XX.XX.XX 目录 03 薄膜干涉 01 02 干涉条纹和光的波长之间的关系 光的双缝干涉 课堂引入 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？ 课堂引入 两列频率相同的水波(相干波)相遇时,在某些区域振动加强,而在某些区域振动减弱;且振动加强的区域与振动减弱的区域相互间隔。这种现象叫波的干涉。 干涉现象是波动独有的特征，光是一种电磁波，那么光也应该能发生干涉现象。怎样才能观察光的干涉现象呢？ 第一部分：光的双缝干涉 （一）问题与思考 光要发生干涉现象需要满足什么条件？ 频率和振动情况一致 相干光源 有没有什么方法可以获得相干光—频率相同的光呢？ 天才的设想 巧妙解决了相干光问题 光束 单缝 双缝 红滤色片 (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。 （二）光的双缝干涉 演示实验：观察光的干涉现象 （二）光的双缝干涉 实验现象分析 一束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。狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，这两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。振动加强的地方出现亮条纹，振动减弱的地方出现暗条纹。 S 1 S 2 * * 屏幕 单色激光束 （二）光的双缝干涉 什么时候出现亮条纹，什么时候又出现暗条纹呢？ 红滤色片 单缝 S 1 S 2 S * * * 屏幕 （二）光的双缝干涉 S1 S2 P δ=0 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，确信在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。 实验现象解读——亮纹 P 中央亮纹 双缝 S1 S2 屏幕 （二）光的双缝干涉 实验现象解读——亮纹 S1 S2 P1 λ δ=λ 取P点上方的点P1，从S1S2发出的光到P1点的光程差就不同，若这个光程差正好等于波长的整数倍，比如δ= S1－S2=λ，出现第一条亮纹。 P1 第一亮纹 双缝 S1 S2 屏幕 （二）光的双缝干涉 P2 第二 亮纹 双缝 S1 S2 屏幕 2λ 实验现象解读——亮纹 P3 第三 亮纹 双缝 S1 S2 屏幕 3λ 屏上P1点的上方还可以找到δ= S1－S2＝4λ的P2点，δ= S1－S2＝5λ的P3点……等处的第四条、第五条……亮纹；在中央明纹P的下方可找到δ= S1－S2＝λ的P1/点，δ= S1－S2＝2λ的P2/点，δ= S1－S2＝3λ的P3/点等处与中央明纹为对称的第一、第二、第三…，第n条亮纹。 （二）光的双缝干涉 由此可以得出出现亮条纹的规律是什么？ 双缝 S1 S2 屏幕 P1 第一亮纹 δ=λ P 中央亮纹 δ=0 P2 第二亮纹 δ=2λ P3 / 第三亮纹 δ=3λ P3 第三亮纹 δ=3λ P2 / 第二亮纹 δ=2λ P1 / 第一亮纹 δ=λ n=0、1、2、3…… 亮纹规律： 光程差是半波长的的偶数倍或波长的整数倍时出现亮条纹。 （二）光的双缝干涉 实验现象解读——暗纹 Q1 第一暗纹 双缝 S1 S2 屏幕 λ/2 P 中央亮纹 S1 S2 P1 λ/2 取P点上方的点Q1，与两个狭缝S1、S2路程差δ= S1－S2＝λ/2，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q1点激起的振动总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q1点总是振动减弱的地方，故应出现暗纹。 （二）光的双缝干涉 实验现象解读——暗纹 Q2 第二暗纹 双缝 S1 S2 屏幕 3λ/2 Q1 P 中央亮纹 屏上Q1点的上方还可以找到δ= S1－S2＝3λ/2的Q2点出现第二条暗纹。同样可以找到第三条暗纹Q3……，在中央明纹下方也可以找到对称的Q1/、Q2/、Q3/……等暗纹。 （二）光的双缝干涉 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 δ=5λ/2 δ=λ/2 δ=3λ/2 δ=5λ/2 δ=3λ/2 δ=λ/2 双缝 S1 S2 屏幕 P1 第一亮纹 δ=λ P 中央亮纹 δ=0 P2 第二亮纹 δ=2λ P3 / 第三亮纹 δ=3λ P3