【课件】光的干涉+课件高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

一、一、历史回顾历史回顾三、三、光的衍射光的衍射7.1 7.1 光的干涉、衍射和偏振光的干涉、衍射和偏振二、二、光的干涉光的干涉四、四、光的偏振光的偏振世世界界上上如如果果没没有有光光就就会会变变成成一一片片黑黑暗暗，但但是是光光究究竟竟是是什么呢什么呢?人人类类对对光光的的本本性性的的认认识识,经经历历了了漫漫长长而而曲曲折折的的道道路路，到到了了17世世纪纪，基基本本上上形形成成了了两两种种学学说说：一一种种以以牛牛顿顿为为代代表表的微粒说，另一种是以惠更斯为代表的波动说。的微粒说，另一种是以惠更斯为代表的波动说。与与牛牛顿顿同同时时代代的的荷荷兰兰物物理理学学家家惠惠更更斯斯首首先先提提出出光光的的波波动动说说。当当时时牛牛顿顿反反对对光光的的波波动动说说，主主要要是是因因为为当当时时光光的的波波动动说说还还不不能能很很好好解解释释光光的的直直线线传传播播这这一一基基本本事事实实，也也不不能能解解释释光光的的偏偏振振现现象象。直直到到1801年年，英英国国物物理理学学家家托托马马斯斯杨杨进进行行了了著著名名的的杨杨氏氏干干涉涉实实验验，1815年年法法国国物物理理学学家家菲菲涅涅耳耳进进行行的的“菲菲涅涅耳耳双双镜镜”实实验验，才才令令人人信信服服地地证证明明了了光光具具有有波动性。波动性。一、历史回顾一、历史回顾1 1、实验装置、实验装置相干光源：相干光源：把点光源发出的一束光分成两束，能保证它把点光源发出的一束光分成两束，能保证它们具有相同的频率和恒定的相差。们具有相同的频率和恒定的相差。杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 二、光的干涉二、光的干涉S1S2S*杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验像像屏屏双双缝缝屏屏 杨氏干涉杨氏干涉 波波源源S发发出出球球面面波波,同同时时到到达达S1和和S2这这两两个个狭狭缝缝，S1和和S2可可视视为为相相干干波波源源,相相干干波波源源发发出出的的频频率率相相同同、振振动方向一致的相干光，动方向一致的相干光，同时传播到光屏上。叠加的结果是产生明暗相间的干同时传播到光屏上。叠加的结果是产生明暗相间的干涉条纹。在波峰与波峰、波谷与波谷叠加的地方，光波互涉条纹。在波峰与波峰、波谷与波谷叠加的地方，光波互相加强，形成明条纹。在波峰与波谷叠加的地方，光波互相加强，形成明条纹。在波峰与波谷叠加的地方，光波互相抵消或削弱，形成暗条纹。相抵消或削弱，形成暗条纹。单色光的双缝干涉的实验现象：单色光的双缝干涉的实验现象：1 1、等宽度、等间距的明暗条纹。、等宽度、等间距的明暗条纹。2 2、波峰与波峰波峰与波峰、波谷与波谷波谷与波谷叠加的区域振动最强，即出现叠加的区域振动最强，即出现明明条纹条纹。波峰与波谷波峰与波谷叠加的区域振动最弱，即出现叠加的区域振动最弱，即出现暗条纹暗条纹。白白 光光 的的 杨杨 氏氏 干干 涉涉 图图单色光的杨氏干涉图单色光的杨氏干涉图当当相相干干光光在在空空间间相相遇遇时时，光光波波产产生生了了稳稳定定的的加加强强或或减减弱弱，并并在在相相遇遇的的空空间间形形成成明明暗暗相相间间的的条条纹纹，这这种种的的现现象象叫叫光的干涉光的干涉。光的干涉证明了光是一种波。光的干涉证明了光是一种波。思考：若用绿光在同样的装置中做双缝思考：若用绿光在同样的装置中做双缝干涉实验，会得到什么图样呢？干涉实验，会得到什么图样呢？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：从两张照片中可以看出：红光的条纹间距（宽红光的条纹间距（宽度）比绿光大度）比绿光大，那么，不同单色光的干涉条纹的，那么，不同单色光的干涉条纹的间距（宽度）与哪些因素有关间距（宽度）与哪些因素有关?(应用应用)你能否根据所学的知识，设计一测量你能否根据所学的知识，设计一测量某种可见某种可见光光波长的方案？波长的方案？测量测量(1)(1)双缝的间距双缝的间距d d(2)(2)光屏到挡板的距离光屏到挡板的距离L L(3)(3)相邻两条条纹的间距相邻两条条纹的间距x x实例：（应用）实例：（应用）(1)(1)双缝的间距双缝的间距 d=0.18mmd=0.18mm(2)(2)光屏到挡板的距离光屏到挡板的距离L=90cmL=90cm(3)(3)相相邻邻两两条条条条纹纹的的间间距距x=3.50mmx=3.50mm求求：此此单单色色光光的的波波长长为为多多大大?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nmnm光的光的颜色颜色波长波长nmnm红红770770620620绿绿580580490490橙橙620620600600蓝靛蓝靛490490450450黄黄600600580580紫紫450450400400红光红光波长最波长最大大，紫光波长最紫光波长最小小光的波长的测定：光的波长的测定：条纹间距的含义：相邻的亮纹或暗纹之间条纹间距的含义：相邻的亮纹或暗纹之间的距离总是相等的，相邻的亮纹和亮纹之的距离总是相等的，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做条间的距离或暗纹和暗纹之间的距离叫做条纹间距。纹间距。三、条纹间距及离中心条纹距离三、条纹间距及离中心条纹距离条纹中心的位置条纹中心的位置：明纹明纹暗暗纹纹S1S2*L特征量特征量红光红光紫光紫光干涉条纹干涉条纹间距间距（x x）真空中的真空中的波长（波长（）频率频率（）折射率折射率（n n）七种单色光的综合性质对比七种单色光的综合性质对比由大到小由大到小由大到小由大到小由小到大由小到大光的折射光的折射由小到大由小到大双缝干涉（结论）双缝干涉（结论）单色光，白光在同样的装置中做双缝干涉实验，实验现单色光，白光在同样的装置中做双缝干涉实验，实验现象象（1 1）不同单色光：）不同单色光：屏中央出现亮纹，两侧出现间距相等的亮暗屏中央出现亮纹，两侧出现间距相等的亮暗相间的条纹。相间的条纹。（2 2）白光：）白光：屏中央出现白色亮纹，两侧出现彩色条纹，屏中央出现白色亮纹，两侧出现彩色条纹，紫光最靠近中央，边缘为红光。紫光最靠近中央，边缘为红光。相干光源（发生干涉的条件）相干光源（发生干涉的条件）(1)(1)频率相同频率相同(2)(2)相位差恒定相位差恒定(3)(3)振动方向相同振动方向相同 薄膜干涉薄膜干涉如如图图，点点着着酒酒精精灯灯，在在其其火火焰焰上上洒洒一一些些食食盐盐，使使酒酒精精灯灯便便发发出出黄黄色色的的火火焰焰。把把带带肥肥皂皂液液薄薄膜膜的的金金属属圈圈放放在在酒酒精精灯灯旁旁适适当当的的位位置置，使使眼眼睛睛恰恰能能看看到到由由薄薄膜膜反反射而生成的黄色火焰的射而生成的黄色火焰的虚虚像像。当当肥肥皂皂薄薄膜膜下下垂垂到到一一定定程程度度，就就在在虚虚像像上上出出现现了了明明暗相间的干涉条纹。暗相间的干涉条纹。(a)明明暗暗明明(b)干干涉涉条条纹纹形形成成的的原原因因：竖竖立立的的肥肥皂皂薄薄膜膜在在重重力力作作用用下下形形成成了了上上薄薄下下厚厚的的楔楔形形。当当酒酒精精灯灯的的火火焰焰照照射射到到薄薄膜膜上上时时，分分别别从从膜膜的的前前表表面面和和后后表表面面反反射射的的两两列列光光波波，它它们们频频率率相相同同，方方向向一一致致，能能产产生生干干涉涉。在在薄薄膜膜的的某某些些地地方方，两两列列光光波波反反射射回回来来时时，恰恰是是波波峰峰和和波波峰峰叠叠加加，波波谷谷和和波波谷谷叠叠加加，使使光光波波的的振振动动加加强强，形形成成亮亮条条纹纹；而而在在另另一一些些地地方方，两两列列光光波波的的波波峰峰和和波波谷谷叠叠加加，使使光光波波的的振振动动互互相相抵抵消消，形形成成暗暗条纹。条纹。明明暗暗明明薄膜干涉薄膜干涉 1 1）现象：）现象：水平水平明暗相明暗相间条纹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 光波光波相互叠加产生相互叠加产生干涉干涉 3.其他干涉现象其他干涉现象牛顿环牛顿环激光通过双狭缝时的激光通过双狭缝时的干涉图样干涉图样激光通过十字形狭缝激光通过十字形狭缝时的干涉图样时的干涉图样单色光单色光标准样板标准样板薄片薄片被检测平面被检测平面(1)干涉法检查精密部件的表面干涉法检查精密部件的表面取取一一个个透透明明的的标标准准样样板板，放放在在待待检检查查的的部部件件表表面面并并在在一一端端垫垫一一薄薄片片，使使样样板板的的平平面面与与被被检检查查的的平平面面间间形形成成一一个个楔楔形形空空气气膜膜，用用单单色色光光从从上上面面照照射射，入入射射光光从从空空气气层层的的上上下下表表面面反反射射出出两两列列光光形形成成相相干干光光，从从反反射射光光中中就就会会看看到到干干涉条纹，如图所示。涉条纹，如图所示。4.光的干涉在技术上的应用光的干涉在技术上的应用如如果果被被检检表表面面是是平平的的，产产生生的的干干涉涉条条纹纹就就是是平平行行的的,如如图图（b）所所示示；如如果果观观察察到到的的干干涉涉条条纹纹如如图图（c）所所示示，则则表表示示被被检检测测表表面面微微有有凸凸起起或或凹凹下下，这这些些凸凸起起或或凹凹下下的的地地方方的的干干涉涉条条纹纹就就弯弯曲曲。从从弯弯曲曲的的程程度度就就可可以了解被测表面的平整情况。以了解被测表面的平整情况。(a)(b)(c)单色光单色光标准样板标准样板薄片薄片被检测平面被检测平面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，所以增透膜的厚度增透膜的厚度为绿光在增透膜中波长的为绿光在增透膜中波长的1/41/4。以增大绿光的透射强度。以增大绿光的透射强度。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，所以照相机的镜头常呈淡照相机的镜头常呈淡紫色或蓝色紫色或蓝色照相机和望远镜照相机和望远镜 练练 习习 1.什什么么是是光光的的干干涉涉现现象象和和衍衍射射现现象象？为为什什么么说说这这些些现现象说明了光具有波动性？象说明了光具有波动性？2.被被太太阳阳光光照照射射的的肥肥皂皂泡泡呈呈现现出出彩彩色色花花纹纹，是是由由于于什什么引起的？么引起的？3 3、如图是双缝干涉的实验装置，其光屏上、如图是双缝干涉的实验装置，其光屏上P P处发现明条纹，处发现明条纹，则双缝到光屏上则双缝到光屏上P P点的距离之差为点的距离之差为()A A光波的半波长的奇数倍光波的半波长的奇数倍B B光波的波长的奇数倍光波的波长的奇数倍C C光波的半波长的偶数倍光波的半波长的偶数倍D D光波的波长的偶数倍光波的波长的偶数倍C