光的干涉及应用优秀课件.ppt

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1、光的干涉及应用第1页，本讲稿共35页彩虹摄于西藏阿里高原彩虹摄于西藏阿里高原 第2页，本讲稿共35页地上的油膜地上的油膜肥皂泡肥皂泡第3页，本讲稿共35页第4页，本讲稿共35页光是在空间传播的某种波光是在空间传播的某种波光是一种物质微粒光是一种物质微粒惠更斯惠更斯1629162916691669牛顿牛顿光的本质是什么？光的本质是什么？光的本质是什么？光的本质是什么？你赞同谁的观点？你赞同谁的观点？第5页，本讲稿共35页 干涉现象是波独有的特征，假设干涉现象是波独有的特征，假设光真的是一种波，就必然会观察到光光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象的干涉现象频率相同频率相同第6页，本讲稿共35

2、页18011801年，英国物理学家托马斯年，英国物理学家托马斯杨杨在实验室里成功的观察到了光的干涉在实验室里成功的观察到了光的干涉托马斯托马斯杨杨17731829如果要观察到光的干涉现象需要什么条件？如果要观察到光的干涉现象需要什么条件？相同的两个光源发出的光相同的两个光源发出的光 这样的光叫这样的光叫相干光束相干光束演示演示1 1演示演示2 2第7页，本讲稿共35页单单色色光光挡挡板板屏屏双缝干涉示意图双缝干涉示意图S S1 1S S2 2相当于两个相当于两个完全相同的光源完全相同的光源S S1 1S S2 2光的干涉光的干涉1 1 实验原理实验原理 一、杨氏双缝干涉一、杨氏双缝干涉S第8页

3、，本讲稿共35页单单色色激激光光束束挡挡板板屏屏亮暗相间等距的条纹亮暗相间等距的条纹双缝干涉示意图双缝干涉示意图你观察到了什么？你观察到了什么？S S1 1S S2 2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如果你是托马斯如果你是托马斯杨，你该如何解释光屏上出杨，你该如何解释光屏上出现的亮条纹（或暗条纹）？现的亮条纹（或暗条纹）？讨论：讨论：S第9页，本讲稿共35页光的干涉光的干涉1 1 实验原理实验原理 2 2 双缝干涉现象：双缝干涉现象：明暗相间且等距的条纹明暗相间且等距的条纹 1 1）明暗相间的条纹；）明暗相间的条纹

4、；2 2）相邻的明条纹（或暗条纹）等距）相邻的明条纹（或暗条纹）等距中央亮纹中央亮纹 一、杨氏双缝干涉一、杨氏双缝干涉第10页，本讲稿共35页S S1 1S S2 2P P1 1SSP P1 1S S2 2P P1 1S S1 1=S=S光程差光程差相当于完全相相当于完全相同的波源同的波源S S1 1、S S2 2双缝干涉双缝干涉亮条纹亮条纹暗条纹暗条纹单单色色激激光光束束相干光束相干光束第11页，本讲稿共35页光的干涉光的干涉1 1 实验原理实验原理 2 2 双缝干涉现象：双缝干涉现象：明暗相间且等距的条纹明暗相间且等距的条纹 1 1）明暗相间的条纹；）明暗相间的条纹；2 2）相邻的明条纹（

5、或暗条纹）等距）相邻的明条纹（或暗条纹）等距中央亮纹中央亮纹 3 3波动理论解释波动理论解释1 1）当）当SSkk（k=0,1,2k=0,1,2）P P1 1为加强点，该点则出现亮条为加强点，该点则出现亮条纹纹2 2）当）当SS(2k(2k1)/21)/2（k=0,1,2k=0,1,2）P P1 1为减弱点，该点为减弱点，该点则出现暗条纹则出现暗条纹 一、杨氏双缝干涉一、杨氏双缝干涉第12页，本讲稿共35页探究：探究：相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距xx与什么与什么有关？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第13页，本讲稿共35页小结：

6、小结：双缝的间距双缝的间距d d越小，屏到挡板间的距离越小，屏到挡板间的距离L L越大，光的越大，光的波长波长越大则越大则相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距x x越大。越大。理论上可以证明：理论上可以证明：第14页，本讲稿共35页光的干涉光的干涉1 1 实验原理实验原理 2 2 双缝干涉现象：双缝干涉现象：明暗相间且等距的条纹明暗相间且等距的条纹 1 1）明暗相间的条纹；）明暗相间的条纹；2 2）相邻的明条纹（或暗条纹）等距）相邻的明条纹（或暗条纹）等距中央亮纹中央亮纹 3 3波动理论解释波动理论解释1 1）当）当SSkk（k=0,1,2k=0,1,2）P P为加

7、强点，该点则出现亮条纹为加强点，该点则出现亮条纹2 2）当）当SS(2k(2k1)/21)/2（k=0,1,2k=0,1,2）P P为减弱点，该点则为减弱点，该点则 出现暗条纹出现暗条纹 一、杨氏双缝干涉一、杨氏双缝干涉4 4相邻两条明纹相邻两条明纹(或暗纹或暗纹)间的距离间的距离xx L L：屏到挡板间的距离：屏到挡板间的距离L L d d：双缝的间距：双缝的间距:光的波长光的波长第15页，本讲稿共35页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光某种可见光波长的方案波长的方案?（1 1）双缝的间距双缝的间距d d（2 2）光屏到挡板间的距离）光屏到挡板间的距离

8、L L测量测量（3 3）相邻两条亮条纹的间距）相邻两条亮条纹的间距xx实例：实例：双缝的间距双缝的间距d d0.18mm0.18mm光屏到挡板间的距离光屏到挡板间的距离L L90cm90cm相邻两条亮条纹的间距相邻两条亮条纹的间距xx3.50mm3.50mm则此单色光的波长为多大？则此单色光的波长为多大？演示演示3 3第16页，本讲稿共35页实验指导装置：光源，滤光片，单缝，双缝，遮光筒，屏，测量头装置：光源，滤光片，单缝，双缝，遮光筒，屏，测量头安装：筒测量头灯泡、透镜、遮光板双缝、单缝、滤安装：筒测量头灯泡、透镜、遮光板双缝、单缝、滤光片光片调节与测量调节与测量、L L螺旋侧微器螺旋侧微器

9、第17页，本讲稿共35页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红光波长最大，紫光波长最小红光波长最大，紫光波长最小第18页，本讲稿共35页白光白光用白光做双缝干涉实验，在屏上会出现什么现象？用白光做双缝干涉实验，在屏上会出现什么现象？红光红光兰光兰光亮暗相间彩色条纹亮暗相间彩色条纹第19页，本讲稿共35页光的干涉光的干涉1 1 实验原理实验原理 2 2 双缝干

10、涉现象：双缝干涉现象：明暗相间且等距的条纹明暗相间且等距的条纹 1 1）明暗相间的条纹；）明暗相间的条纹；2 2）相邻的明条纹（或暗条纹）等距）相邻的明条纹（或暗条纹）等距中央亮纹中央亮纹 3 3波动理论解释波动理论解释1 1）当）当SSkk（k=0,1,2k=0,1,2）P P为加强点，该点则出现亮条纹为加强点，该点则出现亮条纹2 2）当）当SS(2k(2k1)/21)/2（k=0,1,2k=0,1,2）P P为减弱点，该点则为减弱点，该点则 出现暗条纹出现暗条纹 一、杨氏双缝干涉一、杨氏双缝干涉4 4相邻两条明纹相邻两条明纹(或暗纹或暗纹)间的距离间的距离xx L L：屏到挡板间的距离：屏

11、到挡板间的距离L L d d：双缝的间距：双缝的间距:光的波长光的波长第20页，本讲稿共35页光的干涉光的干涉1 1、光的干涉现象光的干涉现象 1 1）定义：两列光波相遇时叠加，在某些地方光被加强而）定义：两列光波相遇时叠加，在某些地方光被加强而某些地方减弱的现象。某些地方减弱的现象。2 2）干涉条件：相干光束）干涉条件：相干光束（光源上同一点分出来的两个光源）（光源上同一点分出来的两个光源）二、光的干涉二、光的干涉注：不同光源或同一光源上不同部分发出的光不会产注：不同光源或同一光源上不同部分发出的光不会产生干涉现象。生干涉现象。第21页，本讲稿共35页 例题例题:18011801年，托马斯年

12、，托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性杨用双缝干涉实验研究了光波的性质质18341834年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果年，洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验称洛埃镜实验)(1)(1)洛埃镜实验的基本装置如图所示，洛埃镜实验的基本装置如图所示，S S为单色光源，为单色光源，M M为一为一平面镜试用平面镜成像作图法在答题卡上画出平面镜试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S S经平面镜反经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域(2)(2)设光源设光源S S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别到平面镜的垂直距离和到光屏的

13、垂直距离分别为为a a和和L L，光的波长为，光的波长为，在光屏上形成干涉条纹写出相，在光屏上形成干涉条纹写出相邻两条亮纹邻两条亮纹(或暗纹或暗纹)间距离间距离x x的表达式的表达式第22页，本讲稿共35页（2 2）（1 1）所以所以因为因为S S/第23页，本讲稿共35页地上的油膜地上的油膜肥皂泡肥皂泡产生原因：光的干涉产生原因：光的干涉（薄膜干涉薄膜干涉）第24页，本讲稿共35页 让让一一束束光光经经薄薄膜膜的的两两个个表表面面反反射射后后，形形成成的的两两束束反射光产生的干涉现象叫反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉薄膜干涉.薄薄膜膜干干涉涉第25页，本讲稿共35页 1 1、在在薄薄膜膜干干涉

14、涉中中，前前、后后表表面面反反射射光光的的路路程程差差由由膜膜的的厚厚度度决决定定，所所以以薄薄膜膜干干涉涉中中同同一一明明条条纹纹（暗暗条条纹纹）应应出出现现在在膜膜的的厚厚度度相相等等的的地地方方由由于于光光波波波波长长极极短短，所所以以微微薄薄膜膜干干涉涉时时，介质膜应足够薄，才能观察到干涉条纹介质膜应足够薄，才能观察到干涉条纹 2 2、用用手手紧紧压压两两块块玻玻璃璃板板看看到到彩彩色色条条纹纹，阳阳光光下下的的肥肥皂皂泡泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉 3 3、薄薄膜膜于于涉涉在在技技术术上上可可以以检检查查镜镜面面和和精精密密部部件件表表面

15、面形形状；精密光学透镜上的增透膜状；精密光学透镜上的增透膜第26页，本讲稿共35页光的干涉光的干涉1 1光的干涉现象光的干涉现象 1 1）定义：两列光波相遇时叠加，在某些地方光被加强而）定义：两列光波相遇时叠加，在某些地方光被加强而 某些地方减弱的现象。某些地方减弱的现象。2 2）干涉条件：相干光束）干涉条件：相干光束（光源上同一点分出来的两个光源）（光源上同一点分出来的两个光源）二、光的干涉二、光的干涉2 2薄膜干涉薄膜干涉注：不同光源或同一光源上不同部分发出的光不会产生干涉现象。注：不同光源或同一光源上不同部分发出的光不会产生干涉现象。1 1）现象：明暗条纹）现象：明暗条纹2 2）应用：）

16、应用：第27页，本讲稿共35页薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用a.a.增增透透膜膜 增透膜的厚度应该是光在薄膜中波长的增透膜的厚度应该是光在薄膜中波长的1/41/4。第28页，本讲稿共35页薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用b.b.干涉法检查平面干涉法检查平面 第29页，本讲稿共35页光的干涉光的干涉1 1光的干涉现象光的干涉现象 1 1）定义：两列光波相遇时叠加，在某些地方光被加强而）定义：两列光波相遇时叠加，在某些地方光被加强而 某些地方减弱的现象。某些地方减弱的现象。2 2）干涉条件：相干光束）干涉条件：相干光束（光源上同一点分出来的两个光源）（光源上同一点分出来的两个光源）二、光的干涉二、光的干

17、涉2 2薄膜干涉薄膜干涉注：不同光源或同一光源上不同部分发出的光不会产生干涉现象。注：不同光源或同一光源上不同部分发出的光不会产生干涉现象。1 1）现象：明暗条纹）现象：明暗条纹2 2）应用：）应用：a.a.干涉法检查平面干涉法检查平面 b.b.增透膜增透膜 第30页，本讲稿共35页1 1彩虹光的色散彩虹光的色散 三、其它光现象三、其它光现象2 2海市蜃楼光的全反射海市蜃楼光的全反射第31页，本讲稿共35页彩虹光的色散彩虹光的色散 第32页，本讲稿共35页海市蜃楼光的全反射海市蜃楼光的全反射中新网中新网20042004年年3 3月月1616日电日电 据日本据日本读卖新闻读卖新闻报道，报道，15

18、15日上午日上午1111时时3030分左右分左右(北北京时间京时间1010时时3030分分)，日本，日本根室市职员谷口博之在北根室市职员谷口博之在北海道根室市海域的根室海海道根室市海域的根室海峡上空，观测到了峡上空，观测到了船悬于船悬于半空的海市蜃楼奇观半空的海市蜃楼奇观，并将其拍摄下来。并将其拍摄下来。第33页，本讲稿共35页练习练习1 1：干涉实验中，用白光做光源，在屏上观察到彩色干涉条干涉实验中，用白光做光源，在屏上观察到彩色干涉条纹若在双缝中的一缝前放一红色滤光片，另一缝前放纹若在双缝中的一缝前放一红色滤光片，另一缝前放一绿色滤光片，这时一绿色滤光片，这时 （）A A在屏上出现红色干涉

19、条纹在屏上出现红色干涉条纹 B B在屏上出现绿色干涉条纹在屏上出现绿色干涉条纹C C在屏上出现红绿相间的干涉条纹在屏上出现红绿相间的干涉条纹 D D无干涉条纹无干涉条纹D第34页，本讲稿共35页练习练习2 2：关于光的干涉现象，下列说法正确的是（关于光的干涉现象，下列说法正确的是（）A A在双缝干涉实验中，亮条纹的宽度是不等的在双缝干涉实验中，亮条纹的宽度是不等的B B在双缝干涉实验中，把入射光由红色光换成紫色在双缝干涉实验中，把入射光由红色光换成紫色光，相邻亮条纹间距变宽光，相邻亮条纹间距变宽C C只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象D D频率不相同的两列光也能发生干涉现象频率不相同的两列光也能发生干涉现象C第35页，本讲稿共35页