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

第四章 光及其应用 粤教版 选择性必修一 第四节 光的干涉 1 新课导入 这些彩色条纹或图样是怎样形成的？ 肥皂泡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或图样 牛顿 微粒说 光的本性学说的发展史 惠更斯 波动说 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 知识回顾 机械波的干涉 2、产生干涉的条件 １、解释干涉现象 3、重叠区内一质点振动是加强还是减弱，取决于什么？ 水波的干涉 知识回顾 机械波的干涉 水波的干涉 两列频率相同,振动方向相同,相位差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强(波峰与波峰、波谷与波谷叠加)，某些区域的振动始终减弱(波峰与波谷叠加)，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。 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 思考1：光要发生干涉现象需要满足什么条件？ 思考2：有没有什么方法可以获得相干光—频率相同的光呢？ 相干光源（频率和振动情况一致） 一、光的双缝干涉现象 一、光的双缝干涉现象 天才的设想 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。 巧妙解决了相干光问题 一、光的双缝干涉现象 1、装置特点： 1）双缝到单缝的距离相等 2）双缝很近 d=0.1mm 2、单缝作用： 获得线光源，使光源有唯一的频率和振动情况． 3、双缝作用： 获得两个频率相同、振动情况完全相同的光源，叫相干光源 一、光的双缝干涉现象 单缝 双缝 S1 S S2 屏 杨氏双缝干涉实验证明了光是一种波 1801年，英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功的观察到光的干涉 一、光的双缝干涉现象 等间距 4、双缝干涉图样特点： 中央亮条纹 明暗相间 单缝 双缝 S1 S S2 屏 二、对光的双缝干涉现象的解释 1.干涉图样的特点: S1 S2 双缝 屏幕 P0 中央亮纹 由于S1S2到中央亮纹的距离是相等的, 又由于从S1S2发出的光是振动情况完全相同，那么，当其中一条光线传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光线传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在P0点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，故出现亮纹。 光程差δ=S2P0－S1P0=0 S1 S2 P0 二、对光的双缝干涉现象的解释 第一条亮纹的形成原因分析 光程差δ=S2P1－S1P1=λ P1 第一亮纹 双缝 S1 S2 屏幕 S1 S2 P1 λ λ δ=λ 取P0点上方的点P1，若从S1S2发出的光到P1点的光程差，正好等于一个波长 δ = S2P1－S1P1=λ，则当其中一条光线传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在P1点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，P1点总是振动加强的地方，故出现亮纹。 二、对光的双缝干涉现象的解释 P2 第二亮纹 2λ 第二条亮纹的形成原因分析 光程差δ=S2P2－S1P2=2λ 双缝 S1 S2 屏幕 二、对光的双缝干涉现象的解释 双缝 S1 S2 屏幕 P1 第一亮纹 δ=λ P0 中央亮纹 δ=0 P2 第二亮纹 δ=2λ P3 第三亮纹 δ=3λ 当光程差δ= k λ 时出现亮纹 以此类推 光程差 δ=S2Pk－S1Pk=kλ P3 / 第三亮纹 δ= - 3λ P2/ 第二亮纹 δ= - 2λ P1/ 第一亮纹 δ= - λ 二、对光的双缝干涉现象的解释 当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，故出现暗纹。 2.暗条纹形成的原因 取P0点上方的点Q1，与两个狭缝S1、S2光程差δ= S1Q1－S2Q1＝λ/2 Q1 第一暗纹 双缝 S1 S2 屏幕 光程差 δ=S2Q1－S1Q1=𝝀/𝟐 二、对光的双缝干涉现象的解释 取P0点上方的点Q2，与两个狭缝S1、S2光程差δ= S1－S2＝3λ/2 当其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光线传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q2点总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q2点总是振动减弱的地方，故出现暗纹。 Q1 第一暗纹 双缝 S1 S2 屏幕 Q2 第二暗纹 光程差 δ=S2Q1－S1Q1=3𝝀/𝟐 二、对光的双缝干涉现象的解释 双缝 S1 S2 屏幕 Q