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 干涉条纹和光的波长之间的关系 薄膜干涉 光的双缝干涉实验 目录 CONTENTS 1 2 3 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？ 3 知识回顾： 两列频率相同的水波(相干波)相遇时,在某些区域振动加强(波峰与波峰、波谷与波谷叠加),而在某些区域振动减弱(波峰与波谷叠加);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。 光是一种电磁波，那么光也应该发生干涉现象，怎样才能观察光的干涉现象呢？ 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（频率相同,振动方向相同,相位差恒定） 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、光的双缝干涉实验 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 7 4、双缝干涉图样特点: 单色激光束 屏 S1 S2 亮条纹的中心线 亮条纹的中心线 暗条纹的中心线 暗条纹的中心线 双缝 等间距 中央亮条纹 明暗相间 P P1S2－P1S1= d 光程差 S1 S2 P1 P 讨论：亮纹和暗纹为什么相间（依次出现）呢？ （1）中央明条纹形成的原因 S1 S2 P P 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P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。 双缝 S1 S2 屏幕 光程差：δ= 0 光程差：δ= S1P－S2P S1 S2 P1 P d S1 S2 P1 P1 P1S1 P1S2 d S1 S2 P1 d =λ/2 光程差d= λ/2 ，S1、S2在P1处步调相反，该点振动减弱。(暗） （2）第一暗纹形成原因 光程差： S1 S2 P1 P l （4）双缝干涉规律 n=0、1、2、3…… 暗纹： n=0、1、2、3…… 亮纹： 二、干涉条纹和光的波长之间的关系 由于，运用几何知识，得出 而形成亮纹的条件： 得： 则相邻两个亮条纹间距为： 激光束 挡板 屏 则亮纹到中心的距离： 13 1、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 : 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 14 2、白光的干涉图样特点： （1）明暗相间的彩色条纹； （2）中央为白色亮条纹； （3）干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的； （4）在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。 三、薄膜干涉 水面上的油膜呈彩色 1、原理 16 2、应用 平滑度检测 镀了增透膜的镜片 增透膜 薄膜厚度 在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长。它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜。 增透膜厚度： 小结： 19 感谢倾听 20 $$