高中物理-13.2《光的干涉》课件优秀PPT.ppt

13.2光的干涉教学目标教学目标 一、学问目标一、学问目标1.通过试验视察相识光的干涉现象，知道从光的干涉现象说通过试验视察相识光的干涉现象，知道从光的干涉现象说明光是一种波明光是一种波.2.驾驭光的双缝干涉现象是如何产生的，何处出现亮条纹，驾驭光的双缝干涉现象是如何产生的，何处出现亮条纹，何处出现暗条纹何处出现暗条纹.3.驾驭明条纹（或暗条纹）间距的计算公式及推导过程驾驭明条纹（或暗条纹）间距的计算公式及推导过程.4.知道不同色光的频率不同，驾驭波长、波速、频率的关系知道不同色光的频率不同，驾驭波长、波速、频率的关系.5.通过试验初步相识薄膜干涉现象，了解其应用通过试验初步相识薄膜干涉现象，了解其应用.二、实力目标二、实力目标1.通过了解杨氏把一个点光源发出的一束光分成两束，理解通过了解杨氏把一个点光源发出的一束光分成两束，理解相干光源的设计思想相干光源的设计思想.2.通过依据波动理论分析单色光双缝干涉，培育学生比较推通过依据波动理论分析单色光双缝干涉，培育学生比较推理，探究学问的实力理，探究学问的实力.3.在细致视察试验事实的基础上，加强抽象思维实力的培育在细致视察试验事实的基础上，加强抽象思维实力的培育.三、德育目标三、德育目标通过对光的本性的初步相识，建立辩证唯物主义的通过对光的本性的初步相识，建立辩证唯物主义的世界观世界观.教学重点教学重点双缝干涉图象的形成试验及分析双缝干涉图象的形成试验及分析教学难点教学难点1.亮纹（或暗纹）位置的确定亮纹（或暗纹）位置的确定.2.亮纹（或暗纹）间距公式的推导亮纹（或暗纹）间距公式的推导.教学方法教学方法通过机械波干涉现象的复习，过渡到光波的叠加，通过机械波干涉现象的复习，过渡到光波的叠加，进而提出问题，引发思索，在试验视察的基础上通进而提出问题，引发思索，在试验视察的基础上通过探究现象成因，总结规律，完成本节课的教学目过探究现象成因，总结规律，完成本节课的教学目标，最终通过对薄膜干涉成因的分析达到拓展应用，标，最终通过对薄膜干涉成因的分析达到拓展应用，提高实力的目的提高实力的目的.1、两列机械波（如声波、水波）发、两列机械波（如声波、水波）发生干涉的条件是什么？生干涉的条件是什么？复习回顾：复习回顾：2、如何获得两列相干的机械波？、如何获得两列相干的机械波？3、两列波干涉时，振动最强的点和、两列波干涉时，振动最强的点和振动最弱的点条件是什么？振动最弱的点条件是什么？光究竟是什么？1717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牛顿顿惠惠更更斯斯微粒说微粒说波动说波动说1919世纪初证明白世纪初证明白波动说的正确性波动说的正确性由于波动说没有由于波动说没有数学基础以及牛数学基础以及牛顿的威望使得微顿的威望使得微粒说始终占上风粒说始终占上风爱因斯坦在爱因斯坦在2020世纪世纪初提出了光子说初提出了光子说麦克斯韦麦克斯韦电磁说电磁说光的波粒二象性光的波粒二象性其次节光的干涉托马斯托马斯杨杨177318291801年，英国物理学年，英国物理学家托马斯家托马斯杨在试杨在试验室里成功的视察验室里成功的视察到了光的干涉现象到了光的干涉现象二、光的干涉二、光的干涉单单色色光光屏屏S1S2双缝双缝探究探究1：光是一种波：光是一种波 单单色色激激光光束束屏屏等间距等间距双缝干涉图样双缝干涉图样图样有何特征？图样有何特征？S1S2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双缝双缝中心亮条纹中心亮条纹明暗相间明暗相间S1S2S*二、杨氏双缝试验二、杨氏双缝试验杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉像像屏屏双双缝缝屏屏 视察视察试验，试验，概括实概括实现象，现象，并说明并说明出这种出这种现象的现象的缘由？缘由？三、单色光的双缝干涉的试验现象：三、单色光的双缝干涉的试验现象：1、等宽度、等间距的明暗条纹。、等宽度、等间距的明暗条纹。2、波峰与波峰波峰与波峰、波谷与波谷波谷与波谷叠加叠加的区域振动最强，即出现的区域振动最强，即出现明条纹明条纹。波峰与波谷波峰与波谷叠加的区域振动最弱，叠加的区域振动最弱，即出现即出现暗条纹暗条纹。思索：若用绿光在同样的装思索：若用绿光在同样的装置中做双缝干涉试验，会得置中做双缝干涉试验，会得到什么图样呢？到什么图样呢？不同单色光的双缝图样干涉比较不同单色光的双缝图样干涉比较红光红光蓝光蓝光 从两张照片中可以看出：红光的条从两张照片中可以看出：红光的条纹间距（宽度）比绿光大，那么，纹间距（宽度）比绿光大，那么，不同单色光的干涉条纹的间距（宽不同单色光的干涉条纹的间距（宽度）与哪些因素有关度）与哪些因素有关?提出问题：提出问题：S1S2S*P思索思索1：下图中：下图中P点为明条纹还是暗条纹？点为明条纹还是暗条纹？P1思索思索2：设单色光的波长为：设单色光的波长为，若，若P1为靠近为靠近中心最近的明条纹，则：中心最近的明条纹，则：P1S2P1S1=？Q1思索思索3：若：若Q1为为PP1的中点，则的中点，则Q1是明条是明条纹还是暗条纹？纹还是暗条纹？Q1S2Q1S1=？Q2 由于l远远大于d，l远远大于x，条纹中心的位置条纹中心的位置：明纹明纹暗纹暗纹1、条纹间距的含义：相邻的亮纹或暗纹、条纹间距的含义：相邻的亮纹或暗纹之间的距离总是相等的，相邻的亮纹和亮之间的距离总是相等的，相邻的亮纹和亮纹之间的距离或暗纹和暗纹之间的距离叫纹之间的距离或暗纹和暗纹之间的距离叫做条纹间距。做条纹间距。2、单色光的相干的特征：等宽度等间、单色光的相干的特征：等宽度等间距的明暗条纹距的明暗条纹（指相邻明纹与明纹之间或暗纹与暗纹之间）（指相邻明纹与明纹之间或暗纹与暗纹之间）条纹中心的位置条纹中心的位置：明纹明纹暗纹暗纹四、单色光的双缝间距或宽度与波长的关系：四、单色光的双缝间距或宽度与波长的关系：视察不同单视察不同单色光的双缝干色光的双缝干涉条纹的状况，涉条纹的状况，说说你的思索说说你的思索？各色光在真空中的波长各色光在真空中的波长光的光的颜色颜色波长波长nm光的光的颜色颜色波长波长nm红红770620绿绿580490橙橙620600蓝靛蓝靛490450黄黄600580紫紫450400红光红光波长最波长最大大，紫光波长最紫光波长最小小五、光的波长的测定：五、光的波长的测定：五、进一步探讨：五、进一步探讨：不同的色光在真空中的传播速度相同。不同的色光在真空中的传播速度相同。波长和频率的乘积等于波速：波长和频率的乘积等于波速：v=f，波长波长越长频率越小，波长越短频率越大。越长频率越小，波长越短频率越大。光的光的颜色颜色波长波长(nm)频率频率 f(1014Hz)光的光的颜色颜色波长波长(nm)频率频率 f(1014Hz)红红7706203.94.8绿绿5804905.26.1橙橙6206004.85.0蓝靛蓝靛4904506.16.7黄黄6005805.05.2紫紫4504006.77.51nm=10-9m特征量特征量红光红光紫光紫光干涉条纹间干涉条纹间距（距（x）由大到小由大到小真空中的波真空中的波长（长（）由大到小由大到小频率（频率（）由小到大由小到大七种单色光的综合性质对比一览表七种单色光的综合性质对比一览表思索思索4：七种单色光在同一种装置中的双缝：七种单色光在同一种装置中的双缝干涉条纹间距是从大到小的。但它们在双干涉条纹间距是从大到小的。但它们在双缝正对的像屏的中心缝正对的像屏的中心P处旁边均为亮条纹还处旁边均为亮条纹还是暗条纹？是暗条纹？拓展拓展1、若用白光在同样的装置中做双缝、若用白光在同样的装置中做双缝干涉试验，其干涉图样是什么条纹？干涉试验，其干涉图样是什么条纹？拓展拓展2、分析说明用白光做杨氏双缝试验、分析说明用白光做杨氏双缝试验时，中心亮纹的边缘是什么颜色？时，中心亮纹的边缘是什么颜色？拓展拓展3、分析说明用白光做杨氏双缝试验、分析说明用白光做杨氏双缝试验时，离中心最近的一条亮纹是什么颜色？时，离中心最近的一条亮纹是什么颜色？红红紫紫白光白光蓝光蓝光红光红光单色光的合成单色光的合成六、白光的双缝干涉：六、白光的双缝干涉：中心明条纹中心明条纹七、薄膜干涉七、薄膜干涉 思索：肥皂泡看起来常常是彩色的，雨后马路思索：肥皂泡看起来常常是彩色的，雨后马路积水上面漂移的油膜，看起来也是彩色的。这些积水上面漂移的油膜，看起来也是彩色的。这些现象是这样形成的？现象是这样形成的？1 1）现象：）现象：水平水平明暗相间条纹明暗相间条纹）相干光的来源：相干光的来源：肥皂薄膜前肥皂薄膜前表面反射光波表面反射光波 与与后表面反射后表面反射 光波光波相互相互叠加产生干涉叠加产生干涉在薄膜的厚度为在薄膜的厚度为d处，前后表面反射光处，前后表面反射光的光程差为的光程差为d，则，则当时，出现暗条纹当时，出现暗条纹当时，出现亮条纹当时，出现亮条纹假如薄膜厚度匀整变更，用单色光照射条假如薄膜厚度匀整变更，用单色光照射条纹间距相等纹间距相等用白光照射在同一厚度某一波长的光反射后增用白光照射在同一厚度某一波长的光反射后增加，另一波长的光反射后减弱，所以出现彩色条加，另一波长的光反射后减弱，所以出现彩色条纹纹例例1、如图、如图4-4所示，竖直的肥皂液膜的横截面，所示，竖直的肥皂液膜的横截面，右侧受到一束平行光的照射，关于肥皂液膜产生右侧受到一束平行光的照射，关于肥皂液膜产生干涉条纹的说法正确的是干涉条纹的说法正确的是()A.在右侧视察到的干涉条纹是由光线在肥皂液薄在右侧视察到的干涉条纹是由光线在肥皂液薄膜左右两个表面反射的两列波迭加生成的膜左右两个表面反射的两列波迭加生成的B.在左侧也能视察到类似的条纹在左侧也能视察到类似的条纹C.视察到的条纹可能是黑白相间的也可能是色调视察到的条纹可能是黑白相间的也可能是色调相间的相间的D.视察到的条纹可能是水平的也可能是竖直的视察到的条纹可能是水平的也可能是竖直的薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用a.a.干涉法检查平面干涉法检查平面 原理：在被检平面与透亮样板间垫一个薄片，使其间原理：在被检平面与透亮样板间垫一个薄片，使其间形成一个楔形的空气薄层当用单色光从上面照射时，形成一个楔形的空气薄层当用单色光从上面照射时，入射光从空气层的上、下表面反射出两列光波，于是入射光从空气层的上、下表面反射出两列光波，于是从反射光中看到干涉条纹从反射光中看到干涉条纹b.b.增透膜增透膜 原理：原理：当当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的的时时，在薄膜的两个面上的反射光，光，在薄膜的两个面上的反射光，光程差恰好等于半波长，因而相互抵消，达到程差恰好等于半波长，因而相互抵消，达到减小反射光，增大透射光的作用减小反射光，增大透射光的作用思索：增透膜能否将全部反射光都抵消思索：增透膜能否将全部反射光都抵消 思索：那么，怎样来确定增透膜的厚度？思索：那么，怎样来确定增透膜的厚度？因为人的视觉最敏感的色光为绿光，所以因为人的视觉最敏感的色光为绿光，所以增透膜的增透膜的厚度为绿光在厚度为绿光在增透膜中波长增透膜中波长的的1/4。以增大绿光的。以增大绿光的透射强度。透射强度。因为红光与紫光反射强度大，所以因为红光与紫光反射强度大，所以照相机的镜头照相机的镜头常呈淡紫色或蓝色常呈淡紫色或蓝色照相机和望远镜照相机和望远镜牛顿环干涉图样：中心疏干涉图样：中心疏边沿密的同心圆环边沿密的同心圆环光的色散光的色散色散色散白光透过棱镜以后被分解为红、橙、黄、白光透过棱镜以后被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫气种颜色的光绿、蓝、靛、紫气种颜色的光 （1）光的颜色由频率来确定。红光频率最小，）光的颜色由频率来确定。红光频率最小，紫光频率最大；在不同的介质中，光的频率不变紫光频率最大；在不同的介质中，光的频率不变 （2）不同频率的光在真空中的传播速度相同，）不同频率的光在真空中的传播速度相同，但在介质中不同但在介质中不同 （3）同一介质对不同光的折射率不同，一般）同一介质对不同光的折射率不同，一般有有“频率越高，折射率越大频率越高，折射率越大”（4）光在介质中传播时间速发生变更，波长）光在介质中传播时间速发生变更，波长也发生变更：同一色光在不同介质中，折射率大的也发生变更：同一色光在不同介质中，折射率大的光速小，波长短；不同色光在同一介质中，频率高光速小，波长短；不同色光在同一介质中，频率高的折射率大，光速小，波长短的折射率大，光速小，波长短（03全国）一束单色光从空气射入玻璃中，全国）一束单色光从空气射入玻璃中，则其则其 A频率不变，波长变长频率不变，波长变长 B 频率变大，频率变大，彼长不变彼长不变C 频率不变，波长变短频率不变，波长变短 D 频率变小，波频率变小，波长不变长不变（0404全国春季）全国春季）对于单色光，玻璃的折射率比水大，则此光在玻璃中传播时（）A、其速度比在水中的大，其波长比在水中的长B、其速度比在水中的大，其波长比在水中的短C C、其速度比在水中的小，其波长比在水中的短D、其速度比在水中的小，其波长比在水中的长紫光由折射率为紫光由折射率为n n的棱镜进入空气，则下列的棱镜进入空气，则下列说法中正确的是说法中正确的是()()A.A.频率为原来的频率为原来的n n倍，波长为原来的倍，波长为原来的1/n1/nB.B.波长为原来的波长为原来的n n倍，波速为原来的倍，波速为原来的n n倍倍C.C.频率为原来的频率为原来的n n倍，波长为原来的倍，波长为原来的n n倍倍D.D.频率为原来的频率为原来的1/n1/n，波长为原来的，波长为原来的n n倍倍B一束白光从顶角为的三棱镜的一侧，以较大一束白光从顶角为的三棱镜的一侧，以较大的入射角射入棱镜后，经棱镜折射在光屏的入射角射入棱镜后，经棱镜折射在光屏P P上上可得到彩色光带，如图所示，当入射角渐渐可得到彩色光带，如图所示，当入射角渐渐减小到减小到0 0的过程中，假如屏上的彩色光带先后的过程中，假如屏上的彩色光带先后消逝，则消逝，则()()A.A.红光最先消逝，紫光最终消逝红光最先消逝，紫光最终消逝B.B.紫光最先消逝，紫光最先消逝，红光最终消逝红光最终消逝C.C.红光最先消逝，红光最先消逝，黄光最终消逝黄光最终消逝D.D.紫光最先消逝，紫光最先消逝，黄光最终消逝黄光最终消逝B