高二物理《光的干涉》.ppt

2012年上学期制作 06光的干涉光的干涉2012年上学期制作 06光到底是什么？光到底是什么？2012年上学期制作 06光到底是什么？光到底是什么？17世纪明确形成世纪明确形成了两大对立学说了两大对立学说2012年上学期制作 06光到底是什么？光到底是什么？17世纪明确形成世纪明确形成了两大对立学说了两大对立学说牛顿牛顿惠更斯惠更斯2012年上学期制作 06光到底是什么？光到底是什么？17世纪明确形成世纪明确形成了两大对立学说了两大对立学说牛顿牛顿惠更斯惠更斯微粒说微粒说波动说波动说2012年上学期制作 06光到底是什么？光到底是什么？17世纪明确形成世纪明确形成了两大对立学说了两大对立学说牛顿牛顿惠更斯惠更斯微粒说微粒说波动说波动说由于波动说没有数学基由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风微粒说一直占上风2012年上学期制作 06光到底是什么？光到底是什么？17世纪明确形成世纪明确形成了两大对立学说了两大对立学说牛顿牛顿惠更斯惠更斯微粒说微粒说波动说波动说由于波动说没有数学基由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风微粒说一直占上风19世纪初证明了世纪初证明了波动说的正确性波动说的正确性2012年上学期制作 06光到底是什么？光到底是什么？17世纪明确形成世纪明确形成了两大对立学说了两大对立学说牛顿牛顿惠更斯惠更斯微粒说微粒说波动说波动说19世纪初证明了世纪初证明了波动说的正确性波动说的正确性由于波动说没有数学基由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风微粒说一直占上风19世纪末光电效应现象使得世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在爱因斯坦在20世纪初提出了世纪初提出了光子说：光具有粒子性光子说：光具有粒子性2012年上学期制作 062012年上学期制作 06干涉现象是波动独有的特征，如果光真的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。是一种波，就必然会观察到光的干涉现象。2012年上学期制作 06思考思考1：如果我们先假设光是一种波，如果我们先假设光是一种波，那么按照我们所学的波动知识，光要发生那么按照我们所学的波动知识，光要发生干涉现象需要满足什么条件？干涉现象需要满足什么条件？2012年上学期制作 06（频率相同，相位差一定）（频率相同，相位差一定）思考思考1：如果我们先假设光是一种波，如果我们先假设光是一种波，那么按照我们所学的波动知识，光要发生那么按照我们所学的波动知识，光要发生干涉现象需要满足什么条件？干涉现象需要满足什么条件？2012年上学期制作 06思考思考1：如果我们先假设光是一种波，如果我们先假设光是一种波，那么按照我们所学的波动知识，光要发生那么按照我们所学的波动知识，光要发生干涉现象需要满足什么条件？干涉现象需要满足什么条件？思考思考2：有没有什么方法可以获得相干有没有什么方法可以获得相干光光频率相同的光呢？频率相同的光呢？（频率相同，相位差一定）（频率相同，相位差一定）2012年上学期制作 06相干波源相干波源如果两个光源发出的光能够产生干涉，这如果两个光源发出的光能够产生干涉，这样的两个光源叫做相干光源。样的两个光源叫做相干光源。我们在上一章学过，两列波要产生干涉，它我们在上一章学过，两列波要产生干涉，它们的频率必须相同，而且相位差要保持不变。只们的频率必须相同，而且相位差要保持不变。只有这样，一旦它们在空间某点产生的震动相互加有这样，一旦它们在空间某点产生的震动相互加强，才会一直是相互加强的关系，否则不可能出强，才会一直是相互加强的关系，否则不可能出现干涉现象。现干涉现象。室内的白炽灯是各种独立的光源，不符合室内的白炽灯是各种独立的光源，不符合产生干涉的条件。所以房间里的两盏灯发出的光产生干涉的条件。所以房间里的两盏灯发出的光不会发生干涉。不会发生干涉。2012年上学期制作 06天才的设想天才的设想巧妙解决了相干光问题巧妙解决了相干光问题2012年上学期制作 06光光束束双缝双缝单缝单缝屏幕屏幕S1S2S红滤色片红滤色片 (激光激光)天才的设想天才的设想巧妙解决了相干光问题巧妙解决了相干光问题2012年上学期制作 06托马斯托马斯杨杨光光束束双缝双缝单缝单缝屏幕屏幕S1S2S红滤色片红滤色片 (激光激光)天才的设想天才的设想巧妙解决了相干光问题巧妙解决了相干光问题2012年上学期制作 06托马斯托马斯杨杨18011801年，英国物理学家托年，英国物理学家托马斯马斯杨在实验室里成功杨在实验室里成功的的观察到了光的干涉现象。观察到了光的干涉现象。光光束束双缝双缝单缝单缝屏幕屏幕S1S2S红滤色片红滤色片 (激光激光)杨氏双缝实验被评杨氏双缝实验被评为十大物理实验之一。为十大物理实验之一。天才的设想天才的设想巧妙解决了相干光问题巧妙解决了相干光问题2012年上学期制作 06实验演示：实验演示：用氦氖激光器演用氦氖激光器演示光的双缝干涉示光的双缝干涉请播放请播放光的干涉光的干涉.asf2012年上学期制作 06现象：现象：出现明暗相间条纹。出现明暗相间条纹。实验演示：实验演示：用氦氖激光器演用氦氖激光器演示光的双缝干涉示光的双缝干涉2012年上学期制作 06现象：现象：出现明暗相间条纹。出现明暗相间条纹。实验演示：实验演示：思考思考3：为什么有的为什么有的地方亮一些有些地方暗一地方亮一些有些地方暗一些？请用我们所学的波动些？请用我们所学的波动知识来解释。知识来解释。用氦氖激光器演用氦氖激光器演示光的双缝干涉示光的双缝干涉2012年上学期制作 06现象：现象：出现明暗相间条纹。出现明暗相间条纹。实验演示：实验演示：思考思考3：为什么有的为什么有的地方亮一些有些地方暗一地方亮一些有些地方暗一些？请用我们所学的波动些？请用我们所学的波动知识来解释。知识来解释。叠加（振动）加强的地方叠加（振动）加强的地方出现亮条纹，振动减弱的地方出现亮条纹，振动减弱的地方出现暗条纹。出现暗条纹。用氦氖激光器演用氦氖激光器演示光的双缝干涉示光的双缝干涉2012年上学期制作 06讨论：讨论：明和暗为什么相间（依次出现）呢？明和暗为什么相间（依次出现）呢？P1PP2S1S2dP1PP22012年上学期制作 06讨论：讨论：明和暗为什么相间（依次出现）呢？明和暗为什么相间（依次出现）呢？P1PP2P1S2P1S1=dS1S2dP1PP22012年上学期制作 06讨论：讨论：明和暗为什么相间（依次出现）呢？明和暗为什么相间（依次出现）呢？P1PP2P1S2P1S1=d光程差光程差S1S2dP1PP22012年上学期制作 06讨论：讨论：明和暗为什么相间（依次出现）呢？明和暗为什么相间（依次出现）呢？P1PP2P1S2P1S1=d光程差光程差思考：思考：当当P1 点外移点外移时光程差怎么变？时光程差怎么变？S1S2dP1PP22012年上学期制作 06讨论：讨论：明和暗为什么相间（依次出现）呢？明和暗为什么相间（依次出现）呢？P1PP2P1S2P1S1=d光程差光程差思考：思考：当当P1 点外移点外移时光程差怎么变？时光程差怎么变？（变大）（变大）S1S2dP1PP22012年上学期制作 06S1S2dP2012年上学期制作 06S1S2dPS1S2P2012年上学期制作 06S1S2dPS1S2PS1PPS12012年上学期制作 06S1S2dPS1S2PS1PPS1S2PPS22012年上学期制作 06S1S2dPS1S2PS1PPS1S2PPS2光程差光程差d=0，S1、S2步调一致，该点振动加强。（明）步调一致，该点振动加强。（明）2012年上学期制作 06S1S2dPP12012年上学期制作 06S1S2dPP1S1S2P12012年上学期制作 06S1S2dPP1S1S2P1d/22012年上学期制作 06S1S2dPP1S1S2P1d/2S1P1S1S2P1S2P1dP12012年上学期制作 06光程差光程差d=/2，S1、S2在在P1处步调相反，该点振动处步调相反，该点振动减弱。减弱。(暗）暗）S1S2dPP1S1S2P1d/2S1P1S1S2P1S2P1dP12012年上学期制作 06S1S2dPP22012年上学期制作 06S1S2dPP2S1S2P22012年上学期制作 06S1S2dPP2S1S2P2d=2012年上学期制作 06S1S2dPP2S1S2P2d=S1P1S1S2P1S2P2dP22012年上学期制作 06光程差光程差d=，S1、S2在在P2处步调一致，该点振动加处步调一致，该点振动加强。（明）强。（明）S1S2dPP2S1S2P2d=S1P1S1S2P1S2P2dP22012年上学期制作 06双缝干涉图样分析双缝干涉图样分析单单色色激激光光束束S1S2 SP1P1S2P1S1=S（1）出现亮条纹和暗条纹的条件）出现亮条纹和暗条纹的条件亮条纹亮条纹光程差光程差暗条纹暗条纹2012年上学期制作 06双缝干涉图样分析双缝干涉图样分析单单色色激激光光束束S1S2 SP1P1S2P1S1=S（1）出现亮条纹和暗条纹的条件）出现亮条纹和暗条纹的条件亮条纹亮条纹暗条纹暗条纹光程差光程差2012年上学期制作 06双缝干涉图样双缝干涉图样图样有何特征？图样有何特征？单单色色激激光光束束双缝双缝S1S2屏屏2012年上学期制作 06双缝干涉图样双缝干涉图样单单色色激激光光束束双缝双缝S1S2屏屏亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线图样有何特征？图样有何特征？2012年上学期制作 06双缝干涉图样双缝干涉图样图样有何特征？图样有何特征？单单色色激激光光束束双缝双缝S1S2屏屏暗条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线2012年上学期制作 06双缝干涉图样双缝干涉图样图样有何特征？图样有何特征？中央亮条纹，明中央亮条纹，明暗相间，等间距暗相间，等间距单单色色激激光光束束双缝双缝S1S2屏屏暗条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线2012年上学期制作 06【探究探究1】相邻两条亮条纹（或暗条纹）相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距的间距 x与什么有关？与什么有关？2012年上学期制作 06【探究探究1】相邻两条亮条纹（或暗条纹）相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距的间距 x与什么有关？与什么有关？亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线2012年上学期制作 06【探究探究1】相邻两条亮条纹（或暗条纹）相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距的间距 x与什么有关？与什么有关？亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线【探究探究1】d减小，其他条件不变，减小，其他条件不变，x如何变化？如何变化？2012年上学期制作 06【探究探究1】d减小，其他条件不变，减小，其他条件不变，x如何变化？如何变化？请播放请播放光的干涉动画光的干涉动画.swf2012年上学期制作 06【探究探究2】L增大，其他条件不变，增大，其他条件不变，x如何变化如何变化?2012年上学期制作 06【探究探究2】L增大，其他条件不变，增大，其他条件不变，x如何变化如何变化?d2012年上学期制作 06【探究探究2】L增大，其他条件不变，增大，其他条件不变，x如何变化如何变化?屏屏BdL22012年上学期制作 06【探究探究2】L增大，其他条件不变，增大，其他条件不变，x如何变化如何变化?屏屏A屏屏BdL1L22012年上学期制作 06【探究探究3】波长增大，其他条件不变，波长增大，其他条件不变，x如何变化如何变化?2012年上学期制作 06【探究探究3】波长增大，其他条件不变，波长增大，其他条件不变，x如何变化如何变化?探究工具：干涉图样、直尺、记号笔。探究工具：干涉图样、直尺、记号笔。2012年上学期制作 06亮亮【探究探究3】波长增大，其他条件不变，波长增大，其他条件不变，x如何变化如何变化?探究工具：干涉图样、直尺、记号笔。探究工具：干涉图样、直尺、记号笔。2012年上学期制作 06亮亮亮亮【探究探究3】波长增大，其他条件不变，波长增大，其他条件不变，x如何变化如何变化?探究工具：干涉图样、直尺、记号笔。探究工具：干涉图样、直尺、记号笔。2012年上学期制作 06亮亮亮亮亮亮【探究探究3】波长增大，其他条件不变，波长增大，其他条件不变，x如何变化如何变化?探究工具：干涉图样、直尺、记号笔。探究工具：干涉图样、直尺、记号笔。2012年上学期制作 06亮亮亮亮亮亮亮亮【探究探究3】波长增大，其他条件不变，波长增大，其他条件不变，x如何变化如何变化?探究工具：干涉图样、直尺、记号笔。探究工具：干涉图样、直尺、记号笔。2012年上学期制作 06亮亮亮亮亮亮L亮亮【探究探究3】波长增大，其他条件不变，波长增大，其他条件不变，x如何变化如何变化?探究工具：干涉图样、直尺、记号笔。探究工具：干涉图样、直尺、记号笔。2012年上学期制作 06【探究探究3】波长增大，其他条件不变，波长增大，其他条件不变，x如何变化如何变化?探究工具：干涉图样、直尺、记号笔。探究工具：干涉图样、直尺、记号笔。亮亮亮亮L亮亮亮亮L2012年上学期制作 06【结论结论】双缝的间距双缝的间距d越小，屏到挡板间的距离越小，屏到挡板间的距离L越大，光的波长越大，光的波长 越大则相邻两条亮条纹（或越大则相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距暗条纹）的间距 x越大。越大。2012年上学期制作 06【结论结论】双缝的间距双缝的间距d越小，屏到挡板间的距离越小，屏到挡板间的距离L越大，光的波长越大，光的波长 越大则相邻两条亮条纹（或越大则相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距暗条纹）的间距 x越大。越大。单单色色激激光光束束S1S2 SP12012年上学期制作 06【结论结论】双缝的间距双缝的间距d越小，屏到挡板间的距离越小，屏到挡板间的距离L越大，光的波长越大，光的波长 越大则相邻两条亮条纹（或越大则相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距暗条纹）的间距 x越大。越大。单单色色激激光光束束S1S2 SP1理论上可以证明理论上可以证明: