内容正文:
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