光的干涉应用衍射优秀课件.ppt

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1、光的干涉应用衍射光的干涉应用衍射第1页，本讲稿共33页薄膜干涉的应用（一）薄膜干涉的应用（一）检查表面的平整程度检查表面的平整程度取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，形成一个楔形空气膜，用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹从反射光中就会看到干涉条纹标准样板标准样板待检部件待检部件空气薄层空气薄层第2页，本讲稿共3

2、3页楔性空气薄层楔性空气薄层标准样板标准样板标准样板标准样板被检测平面被检测平面被检测平面被检测平面光在空气层的上下表面发生反光在空气层的上下表面发生反光在空气层的上下表面发生反光在空气层的上下表面发生反射射射射,这两束反射光发生干涉这两束反射光发生干涉这两束反射光发生干涉这两束反射光发生干涉.如果被检测表面的平整的如果被检测表面的平整的如果被检测表面的平整的如果被检测表面的平整的,将看到与底线平行的干涉条纹将看到与底线平行的干涉条纹将看到与底线平行的干涉条纹将看到与底线平行的干涉条纹.原因是厚度相等的地方，光程差一样、干涉情况一样，原因是厚度相等的地方，光程差一样、干涉情况一样，原因是厚度相

3、等的地方，光程差一样、干涉情况一样，原因是厚度相等的地方，光程差一样、干涉情况一样，即某一处反射回来的两列波叠加，若光振动加强，产即某一处反射回来的两列波叠加，若光振动加强，产即某一处反射回来的两列波叠加，若光振动加强，产即某一处反射回来的两列波叠加，若光振动加强，产生亮点，那些与此处厚度相等的地方都是亮点，这些生亮点，那些与此处厚度相等的地方都是亮点，这些生亮点，那些与此处厚度相等的地方都是亮点，这些生亮点，那些与此处厚度相等的地方都是亮点，这些亮点组成彼此平行的亮纹亮点组成彼此平行的亮纹亮点组成彼此平行的亮纹亮点组成彼此平行的亮纹,反之反之反之反之是暗纹是暗纹是暗纹是暗纹第3页，本讲稿共3

4、3页第4页，本讲稿共33页薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用（二）（二）增透膜增透膜镀层镀层薄膜薄膜在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁一般用氟化镁)。当薄。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程度恰好等于膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程度恰好等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜增透膜。第5页，本讲稿共33页增透膜增透膜由能量守恒可知，入射光总强度由能量守恒可知，入射光总强度=反射光总强度反射光总强度+透射光

5、总强度。透射光总强度。光的强度由光的振幅决定。当满光的强度由光的振幅决定。当满足增透膜厚度足增透膜厚度d=d=介介/4/4时，两束反时，两束反射光恰好实现波峰与波谷相叠加，射光恰好实现波峰与波谷相叠加，实现干涉相消，使其合振幅接近于实现干涉相消，使其合振幅接近于零，即反射光的总强度接近于零，零，即反射光的总强度接近于零，从总效果上看，相当于光几乎不发从总效果上看，相当于光几乎不发生反射而透过薄膜，因而大大减少生反射而透过薄膜，因而大大减少了光的反射损失，增强了透射光的了光的反射损失，增强了透射光的强度。强度。第6页，本讲稿共33页1、增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？、增透的条件是什

6、么？即镀层薄膜的厚度至少多大？2、是否对所有颜色的光都有增透的作用？、是否对所有颜色的光都有增透的作用？薄膜的厚度至少是入射光在薄膜的厚度至少是入射光在薄膜薄膜中波长的中波长的1/41/4。（。（why?why?）因为人眼对绿光最敏感，所以一般增因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿光的透射，即强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的在薄膜中波长的1/41/4。由于其它色光不。由于其它色光不能被有效透射，故反射较强，这样的能被有效透射，故反射较强，这样的镜头呈淡紫色。镜头呈淡紫色。薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用（二）（二）增透膜增透膜第7页，本讲稿共33页为什么一般的照相机的

7、镜头成淡紫色？为什么一般的照相机的镜头成淡紫色？增透膜只对人眼或感光胶片上最敏感的绿光增透膜只对人眼或感光胶片上最敏感的绿光起增透作用。当白光照到起增透作用。当白光照到(垂直垂直)增透膜上，绿光增透膜上，绿光产生相消干涉，反射光中绿光的强度几乎是零。产生相消干涉，反射光中绿光的强度几乎是零。这时其他波长的光这时其他波长的光(如红光和紫光如红光和紫光)并没有被完全并没有被完全抵消。因此，增透膜呈绿光的互补色抵消。因此，增透膜呈绿光的互补色淡紫淡紫色。色。薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用（二）（二）增透膜增透膜第8页，本讲稿共33页水波的衍射S1 13.513.5光的衍射光的衍射第9页，本讲稿共33页

8、l既然光是一种波,为什么我们日常生活中观察不到光的衍射现象,而常常看到的是光沿着直线传播的呢?第10页，本讲稿共33页光的直线传播S第11页，本讲稿共33页光的衍射S定义：定义：光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现象。的现象。第12页，本讲稿共33页2.小孔衍射小孔衍射光通过小孔光通过小孔(小到一定程度小到一定程度)在屏上会出现：在屏上会出现：中间中间较亮，周围明暗相间的圆环较亮，周围明暗相间的圆环，且亮度小且亮度小这些圆环达到的范围远远超过根据光的直线传播这些圆环达到的范围远远超过根据光的直线传播所应照明的面积。所应照明的面积。第13页，本讲稿共33页

9、单缝衍射实验单缝衍射实验第14页，本讲稿共33页波长一定时，单缝越窄，现象越波长一定时，单缝越窄，现象越明显，中央亮纹越宽越暗。明显，中央亮纹越宽越暗。单缝衍射实验单缝衍射实验光的明显衍射条件：障碍物或孔的尺寸小于波长或障碍物或孔的尺寸小于波长或者和波长差不多。者和波长差不多。第15页，本讲稿共33页衍射现象衍射现象衍射屏衍射屏(障碍物障碍物)第16页，本讲稿共33页三泊松亮斑三泊松亮斑 不不只只是是狭狭缝缝和和圆圆孔孔，各各种种不不同同形形状状的的物物体体都都能能使使光光发发生生衍射，历史上曾有一个著名的衍射图样衍射，历史上曾有一个著名的衍射图样泊松亮斑泊松亮斑实验：在光束中放一个不透明圆盘

10、实验：在光束中放一个不透明圆盘现象：在不透明圆盘的阴影后面，出现现象：在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。了一个亮斑。第17页，本讲稿共33页泊松亮斑在其影子的中心有一个亮斑第18页，本讲稿共33页单缝衍射实验单缝衍射实验分析归纳三幅衍射图样分析归纳三幅衍射图样单缝不变，波长越大，衍射越单缝不变，波长越大，衍射越明显，中央亮纹越宽。明显，中央亮纹越宽。条纹不等间距，中央条纹亮而条纹不等间距，中央条纹亮而宽，两侧条纹较暗较窄，对称宽，两侧条纹较暗较窄，对称分布。分布。白光的衍射图样中央是白色白光的衍射图样中央是白色的亮条纹，两边是彩色的条的亮条纹，两边是彩色的条纹，中央亮条纹最宽最亮。纹，中

11、央亮条纹最宽最亮。第19页，本讲稿共33页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央亮条纹中央亮条纹明暗相间明暗相间第20页，本讲稿共33页 为什么平时隔墙可以听见别人的声音却为什么平时隔墙可以听见别人的声音却看不到人？看不到人？声音的波长比光的波长大的多，更容易声音的波长比光的波长大的多，更容易发生明显衍射，即更容易绕过障碍物向发生明显衍射，即更容易绕过障碍物向前传播。前传播。比较:双缝干涉与单缝衍射图样第21页，本

12、讲稿共33页l相同点：由于光的叠加而产生的，明暗相间的。相同点：由于光的叠加而产生的，明暗相间的。l不同点：双缝的条纹是等间距的，各条纹的亮度差别较不同点：双缝的条纹是等间距的，各条纹的亮度差别较小，条纹条数较多。小，条纹条数较多。l 衍射条纹不等间距，中央条纹亮而宽，两侧条纹较暗较窄，衍射条纹不等间距，中央条纹亮而宽，两侧条纹较暗较窄，对称分布。对称分布。衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点：衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点：单缝衍射的条纹比较宽，而且距离中央亮条纹单缝衍射的条纹比较宽，而且距离中央亮条纹比较远，亮度也很低，所以往往不能达到实用要求。比较远，亮度也很低，所以往往不能达

13、到实用要求。如果增加狭缝的个数，衍射条纹宽度变窄，亮度将如果增加狭缝的个数，衍射条纹宽度变窄，亮度将增加。增加。衍射光栅第22页，本讲稿共33页衍射光栅(a)N=1(b)N=2(c)N=3(d)N=4 透射光棚透射光棚:在玻璃片上刻有许多等宽而又间距相等的平行刻痕，刻在玻璃片上刻有许多等宽而又间距相等的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于透光的狭缝痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于透光的狭缝,一般每毫米一般每毫米有几十到几千个狭缝。有几十到几千个狭缝。反射光栅反射光栅:在高反射率的金属上刻痕在高反射率的金属上刻痕.第23页，本讲稿共33页练习1 用单色光照射双缝，在像屏上

14、观察到明暗相间的干用单色光照射双缝，在像屏上观察到明暗相间的干涉条纹，现用遮光板将其中的一个缝挡住，则像屏上观涉条纹，现用遮光板将其中的一个缝挡住，则像屏上观察到察到A、宽度均匀的明暗相间的条纹。、宽度均匀的明暗相间的条纹。B、中央亮而宽，两边窄而暗条纹。、中央亮而宽，两边窄而暗条纹。C、一条亮纹。、一条亮纹。D、一片亮光。、一片亮光。【B】第24页，本讲稿共33页2.某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点：的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点：A.若狭缝与灯丝平行，衍射条纹与狭缝平行若狭缝与

15、灯丝平行，衍射条纹与狭缝平行B.若狭缝与灯丝垂直，衍射条纹与狭缝垂直若狭缝与灯丝垂直，衍射条纹与狭缝垂直C.衍射条纹的疏密程度与狭缝宽度有关衍射条纹的疏密程度与狭缝宽度有关D.衍射条纹的间距与光的波长有关衍射条纹的间距与光的波长有关【ACD】3.在观察光的衍射现象的实验中在观察光的衍射现象的实验中,通过紧靠眼睛的卡尺测通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝脚形成的狭缝,观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝(灯灯管或灯丝都要平行于狭缝管或灯丝都要平行于狭缝),可以看到可以看到 A.黑白相间的直条纹黑白相间的直条纹B.黑白相间的弧形条纹黑白相间的弧形条纹C.彩色的直条纹彩色的

16、直条纹D.彩色的弧形条纹彩色的弧形条纹.【C】练习练习3：动手实验回答问题：动手实验回答问题第25页，本讲稿共33页4.如图所示是用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日光灯如图所示是用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日光灯光源时所看到的四个现象光源时所看到的四个现象.当游标卡尺两测脚间的狭当游标卡尺两测脚间的狭缝宽度从缝宽度从0.8mm逐渐变小时逐渐变小时,所看到的四个图像的顺所看到的四个图像的顺序是序是 .abcd第26页，本讲稿共33页例例5：下列现象属于光的衍射现象的是：下列现象属于光的衍射现象的是：lA.雨后天空出现绚丽的彩虹雨后天空出现绚丽的彩虹lB.阳光下肥皂膜上的彩色条纹阳光下肥皂膜上的彩色条

17、纹lC.太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹lD.对着日光灯从铅笔缝里看到的彩色条纹对着日光灯从铅笔缝里看到的彩色条纹lE.在两块相互压紧的平行玻璃板面上看到的在两块相互压紧的平行玻璃板面上看到的彩色条纹彩色条纹lF.激光防伪商标看起来是彩色的激光防伪商标看起来是彩色的l 答案：答案：D第27页，本讲稿共33页6 6用黄色光照射不透明的圆板时在圆用黄色光照射不透明的圆板时在圆板的背影中恰能观察到黄色光斑，若分板的背影中恰能观察到黄色光斑，若分别用红色光别用红色光,绿色光和紫色光照射圆板绿色光和紫色光照射圆板一定能观察到光斑的是：一定能观察到光斑的是：A A红色光红色光B

18、 B绿色光绿色光C C紫色光紫色光D D三种色光都能三种色光都能A第28页，本讲稿共33页巩固练习1 1、下列现象属于薄膜干涉的有、下列现象属于薄膜干涉的有:（）A.A.在水面上的油膜呈现的彩色花纹在水面上的油膜呈现的彩色花纹;B.B.雨后天空中呈现的彩虹雨后天空中呈现的彩虹;C.C.阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹D.D.肥皂泡上呈现的彩色条纹。肥皂泡上呈现的彩色条纹。2 2、用单色光照射肥皂薄膜、用单色光照射肥皂薄膜:（）A.A.看到的干涉图样是明暗相间的条纹看到的干涉图样是明暗相间的条纹;B.B.从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉从光源发出的光与肥皂膜

19、表面反射的光发生干涉,形成干形成干涉图样。涉图样。C.C.一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别反射出来一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别反射出来,形成两形成两列波列波,这两列波频率相同这两列波频率相同,所以可以产生干涉所以可以产生干涉;D.D.若改用白光照射则看不到干涉条纹。若改用白光照射则看不到干涉条纹。第29页，本讲稿共33页巩固练习3.3.2002（上海卷）（上海卷）如图所示为一显示薄膜干如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，涉现象的实验装置，P P是附有肥皂膜的铁丝是附有肥皂膜的铁丝圈，圈，S S是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的

20、干涉图象应是下后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的（图中的（）A B C D 第30页，本讲稿共33页巩固练习4.(4.(9393年高考题年高考题)如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上表面如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上表面是否平的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生是否平的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由哪两个表面反射的的，检查中所观察到的干涉条纹是由哪两个表面反射的光叠加而成的光叠加而成的()()A Aa a的上表面和的上表面和b b的下表面的下表面B Ba a的上表面和的上表面和b b的上表面的上表面C Ca a的下表面和的下表面和b b

21、的上表面的上表面D Da a的下表面和的下表面和b b的下表面的下表面第31页，本讲稿共33页5 5、2003（上海卷）（上海卷）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1 1所示。将一所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。干涉条纹有如下特点：在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。干涉条纹有如下特点：任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差

22、恒定。现若在装置中抽去相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹将（到的干涉条纹将（）A.A.变稀疏变稀疏 B.B.变紧密变紧密 C.C.不变不变 D.D.消失消失巩固练习第32页，本讲稿共33页6 6、有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是：、有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是：A.A.增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度；增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度；B.B.增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的增透膜的厚度等

23、于入射光在真空中波长的1/41/4；C.C.增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/41/4；D.D.因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度，红光因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度，红光紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色。色。7 7、将波长为、将波长为的单色光从空气垂直入射到折射率为的单色光从空气垂直入射到折射率为n n的透明介质膜的透明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的厚度最少应为（上，要使透射光得到加强，薄膜的厚度最少应为（）A A，/4n/4n；B B，/2n/2n；C C，/4/4；D D，/2/2巩固练习第33页，本讲稿共33页