高中物理25波的干涉和衍射课件教科版选修3-4.ppt

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1、选修-4系列课件2.5波的干涉教学目标教学目标 一、知识目标一、知识目标1.知道波的叠加原理。2.知道什么是波的干涉现象和干涉图样。3.知道干涉现象也是波特有的现象。二、能力目标二、能力目标培养学生的空间想象能力。三、德育目标三、德育目标通过波的叠加原理，使学生认识到事物之间的普遍联系。教学重点波的叠加原理和波的干涉现象。教学难点波的干涉中加强点和减弱点的位移和振幅的区别。教学方法实验法、电教法、训练法。教学用具实物投影仪、CAI课件、波的干涉实验仪。课时安排1课时 干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是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一种波，就必然会观

2、察到光的干涉现象 英国医生和物理学家。对物理学的贡献，除英国医生和物理学家。对物理学的贡献，除了提出了提出“能能”的概念（的概念（1807年）和杨氏弹性系数年）和杨氏弹性系数之外，最大的成就就是之外，最大的成就就是1801提出光的干涉理论。提出光的干涉理论。18011801年，托马斯年，托马斯杨在实验室里杨在实验室里成功的观察到了光的干涉成功的观察到了光的干涉一、杨氏干涉实验一、杨氏干涉实验产生相干光源的方法产生相干光源的方法将一束光分为两束将一束光分为两束将一束光分为两束将一束光分为两束 ；利用激光。利用激光。利用激光。利用激光。激激光光束束双双缝缝屏屏屏上看到明暗相间的条纹屏上看到明暗相间

3、的条纹结论结论:光的确是一种波光的确是一种波S1S2P1PP1PrP1S2P1S1=r光程差光程差P2P2相干波源相干波源S1、S2距离屏幕的中心越远路程差越大距离屏幕的中心越远路程差越大能产生干涉的两个光源能产生干涉的两个光源二、决定条纹间距的条件二、决定条纹间距的条件S S1 1S S2 2P PP=0=0中央亮纹中央亮纹中央亮纹中央亮纹 由于从由于从由于从由于从S S S S1 1 1 1S S S S2 2 2 2发出的光是振动情况完发出的光是振动情况完发出的光是振动情况完发出的光是振动情况完全相同，又经过相同的路程到达全相同，又经过相同的路程到达全相同，又经过相同的路程到达全相同，又

4、经过相同的路程到达P P P P点，点，点，点，其中一条光传来的是波峰，另一条其中一条光传来的是波峰，另一条其中一条光传来的是波峰，另一条其中一条光传来的是波峰，另一条传来的也一定是传来的也一定是传来的也一定是传来的也一定是波峰，其中一波峰，其中一波峰，其中一波峰，其中一双缝双缝双缝双缝S1S2屏幕屏幕屏幕屏幕条条条条光传来的是波谷光传来的是波谷光传来的是波谷光传来的是波谷,另一条传来的也一定是波谷另一条传来的也一定是波谷另一条传来的也一定是波谷另一条传来的也一定是波谷,在在在在P P点激起的点激起的点激起的点激起的振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇振

5、动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇,振幅振幅振幅振幅A AA A1 1+A+A2 2为为为为最大最大最大最大,P,P点总是振动加强的地方点总是振动加强的地方点总是振动加强的地方点总是振动加强的地方,故应出现亮纹故应出现亮纹故应出现亮纹故应出现亮纹,这一条亮纹叫中这一条亮纹叫中这一条亮纹叫中这一条亮纹叫中央亮纹央亮纹央亮纹央亮纹.P1 第一亮纹第一亮纹第一亮纹第一亮纹双缝双缝双缝双缝S S1 1S S2 2屏幕屏幕屏幕屏幕S S1 1S S2 2P P1 1 取取取取P P P P点上方的点点上方的点点上方的点点上方的点P P P P1 1 1 1，从，从

6、，从，从S S S S1 1 1 1S S S S2 2 2 2发出的光到发出的光到发出的光到发出的光到P P P P1 1 1 1点的光程差就不点的光程差就不点的光程差就不点的光程差就不同，若这个光程差正好等于波长的整数倍，比如同，若这个光程差正好等于波长的整数倍，比如同，若这个光程差正好等于波长的整数倍，比如同，若这个光程差正好等于波长的整数倍，比如=S=S=S=S1 1 1 1S S S S2 2 2 2=，出现第一条亮纹。，出现第一条亮纹。，出现第一条亮纹。，出现第一条亮纹。=P P2 2 第二亮纹第二亮纹第二亮纹第二亮纹双缝双缝双缝双缝S S1 1S S2 2屏幕屏幕屏幕屏幕 屏上屏

7、上屏上屏上P P1 1点的上方还可以找点的上方还可以找点的上方还可以找点的上方还可以找到到到到=S=S1 1S S2 222的的的的P P2 2点出现第点出现第点出现第点出现第二条亮纹。二条亮纹。二条亮纹。二条亮纹。2P P3 3 第三亮纹第三亮纹第三亮纹第三亮纹双缝双缝S S1 1S S2 2屏幕屏幕屏幕屏幕 屏屏屏屏上上上上P P1 1点点点点的的的的上上上上方方方方还还还还可可可可以以以以找找找找到到到到=S S1 1S S2 244的的的的P P2 2点点点点，=S S1 1S S2 255的的的的P P3 3点点点点等等等等处处处处的的的的第第第第四四四四条条条条、第第第第五五五五条

8、条条条亮亮亮亮纹纹纹纹；在在在在中中中中央央央央明明明明纹纹纹纹P P的的的的下下下下方方方方可可可可找找找找到到到到=S S1 1S S2 2 的的的的P P1 1/点点点点，=S S1 1S S2 222的的的的P P2 2/点点点点，=S S1 1S S2 233的的的的P P3 3/点点点点等等等等处处处处与与与与中中中中央央央央明明明明纹纹纹纹为为为为对对对对称称称称的的的的第第第第一一一一、第第第第二二二二、第第第第三三三三，第第第第n n条条条条亮纹。亮纹。亮纹。亮纹。33双缝双缝S S1 1S S2 2屏幕屏幕屏幕屏幕P P1 1 第一亮纹第一亮纹第一亮纹第一亮纹 =P P 中

9、央亮纹中央亮纹中央亮纹中央亮纹 =0=0P P2 2 第二亮纹第二亮纹第二亮纹第二亮纹 =2=2P P3 3/第三亮纹第三亮纹第三亮纹第三亮纹 =3=3P P3 3 第三亮纹第三亮纹第三亮纹第三亮纹 =3=3P P3 3/第二亮纹第二亮纹第二亮纹第二亮纹 =2=2P P3 3/第一亮纹第一亮纹第一亮纹第一亮纹 =Q1 第一暗纹第一暗纹第一暗纹第一暗纹双缝双缝S1S S2 2屏幕屏幕屏幕屏幕S S1 1S S2 2P P1 1 取取取取P P P P点上方的点点上方的点点上方的点点上方的点Q Q Q Q1 1 1 1，与两个狭缝，与两个狭缝，与两个狭缝，与两个狭缝S S S S1 1 1 1、S

10、 S S S2 2 2 2路程差路程差路程差路程差=S=S=S=S1 1 1 1S S S S2 2 2 2/2/2/2/2，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，是波峰，是波峰，是波峰，Q Q Q Q1 1 1 1点激起的振动总是波峰与波谷相遇，振幅最点激起的振动总是波峰与波谷

11、相遇，振幅最点激起的振动总是波峰与波谷相遇，振幅最点激起的振动总是波峰与波谷相遇，振幅最小，小，小，小，Q Q Q Q1 1 1 1点总是振动减弱的地方，故应出现暗纹。点总是振动减弱的地方，故应出现暗纹。点总是振动减弱的地方，故应出现暗纹。点总是振动减弱的地方，故应出现暗纹。/2/2/2/2P P中央亮纹中央亮纹QQ2 2 第二暗纹第二暗纹第二暗纹第二暗纹双缝双缝S S1 1S S2 2屏幕屏幕 屏上屏上屏上屏上QQ1 1点的上方还可以找到点的上方还可以找到点的上方还可以找到点的上方还可以找到=S=S1 1S S2 23/23/2的的的的QQ2 2点点点点出现第二条暗纹。同样可以找到第三条暗纹

12、出现第二条暗纹。同样可以找到第三条暗纹出现第二条暗纹。同样可以找到第三条暗纹出现第二条暗纹。同样可以找到第三条暗纹QQ3 3，在，在，在，在中央明纹下方也可以找到对称的中央明纹下方也可以找到对称的中央明纹下方也可以找到对称的中央明纹下方也可以找到对称的QQ1 1/、QQ2 2/、QQ3 3/等暗等暗等暗等暗纹。纹。纹。纹。3/23/2QQ1 1 第一暗纹第一暗纹第一暗纹第一暗纹P P P P 中央亮纹中央亮纹双缝双缝双缝双缝S S1 1S S2 2屏幕屏幕屏幕屏幕P P1 1 第一亮纹第一亮纹第一亮纹第一亮纹 =P P 中央亮纹中央亮纹中央亮纹中央亮纹 =0=0P P2 2 第二亮纹第二亮纹第

13、二亮纹第二亮纹 =2=2P P3 3/第三亮纹第三亮纹第三亮纹第三亮纹 =3=3P P3 3 第三亮纹第三亮纹第三亮纹第三亮纹 =3=3P P3 3/第二亮纹第二亮纹第二亮纹第二亮纹 =2=2P P3 3/第一亮纹第一亮纹第一亮纹第一亮纹 =Q Q2 2 第二暗纹第二暗纹Q Q 1 1 第一暗纹第一暗纹Q Q3 3 第三暗纹第三暗纹Q Q3 3/第三暗纹第三暗纹Q Q2 2/第二暗纹第二暗纹Q Q1 1/第一暗纹第一暗纹=5/2=5/2=/2=/2=3/2=3/2=5/2=5/2=3/2=3/2=/2=/2（1 1 1 1）空间的某点距离光源空间的某点距离光源空间的某点距离光源空间的某点距离光

14、源S S S S1 1 1 1和和和和S S S S2 2 2 2的路程差为的路程差为的路程差为的路程差为0 0 0 0、1 1 1 1、2222、3333、等、等、等、等波长的整数倍（半波波长的整数倍（半波波长的整数倍（半波波长的整数倍（半波长的偶数倍）长的偶数倍）长的偶数倍）长的偶数倍）时，该点为振时，该点为振时，该点为振时，该点为振动加强点。动加强点。动加强点。动加强点。（2 2 2 2）空间的某点距离光）空间的某点距离光）空间的某点距离光）空间的某点距离光源源源源S S S S1 1 1 1和和和和S S S S2 2 2 2的路程差为的路程差为的路程差为的路程差为/2/2/2/2、3

15、/23/23/23/2、5/25/25/25/2、等、等、等、等半波长半波长半波长半波长的奇数倍的奇数倍的奇数倍的奇数倍时，该点为振动时，该点为振动时，该点为振动时，该点为振动减弱点。减弱点。减弱点。减弱点。总结规律总结规律光程差光程差光程差光程差 =k=k=k=k（k=0k=0k=0k=0，1 1 1 1，2 2 2 2，等），等），等），等）光程差光程差 =（2k-1)/2 2k-1)/2 (k=1,2,3,(k=1,2,3,等）等）亮纹亮纹暗纹暗纹结论结论 由同一光源发出的光经两狭缝后形成两列光波由同一光源发出的光经两狭缝后形成两列光波由同一光源发出的光经两狭缝后形成两列光波由同一光源发

16、出的光经两狭缝后形成两列光波叠加产生干涉当这两列光波到达某点的路程差为叠加产生干涉当这两列光波到达某点的路程差为叠加产生干涉当这两列光波到达某点的路程差为叠加产生干涉当这两列光波到达某点的路程差为波长的整数倍时，该处的光互相加强，出现亮条纹；波长的整数倍时，该处的光互相加强，出现亮条纹；波长的整数倍时，该处的光互相加强，出现亮条纹；波长的整数倍时，该处的光互相加强，出现亮条纹；当到达某点的路程差为半波长奇数倍时，该点光互当到达某点的路程差为半波长奇数倍时，该点光互当到达某点的路程差为半波长奇数倍时，该点光互当到达某点的路程差为半波长奇数倍时，该点光互相消弱，出现暗条纹。相消弱，出现暗条纹。相消

17、弱，出现暗条纹。相消弱，出现暗条纹。用白光作双缝干涉实验时，屏的中央是白色亮用白光作双缝干涉实验时，屏的中央是白色亮用白光作双缝干涉实验时，屏的中央是白色亮用白光作双缝干涉实验时，屏的中央是白色亮纹，两边是彩色条纹，离中央白色亮纹最近的是紫纹，两边是彩色条纹，离中央白色亮纹最近的是紫纹，两边是彩色条纹，离中央白色亮纹最近的是紫纹，两边是彩色条纹，离中央白色亮纹最近的是紫色亮纹。色亮纹。色亮纹。色亮纹。例例例例题题题题:在双在双在双在双缝缝缝缝干涉干涉干涉干涉实验实验实验实验中中中中,双双双双缝缝缝缝到光屏上到光屏上到光屏上到光屏上P P P P点的距离点的距离点的距离点的距离之差之差之差之差0

18、.6m,0.6m,0.6m,0.6m,若分若分若分若分别别别别用用用用频频频频率率率率为为为为f f f f1 1 1 1=5.0=5.0=5.0=5.01010101014141414HzHzHzHz和和和和f f f f2 2 2 2=7.5=7.5=7.5=7.51010101014141414HzHzHzHz的的的的单单单单色光垂直照射双色光垂直照射双色光垂直照射双色光垂直照射双缝缝缝缝,则则则则P P P P点出点出点出点出现现现现明、暗条明、暗条明、暗条明、暗条纹纹纹纹的情况是（）的情况是（）的情况是（）的情况是（）A A A A单单单单色光色光色光色光f f f f1 1 1 1

19、和和和和f f f f2 2 2 2分分分分别别别别照射照射照射照射时时时时,均出均出均出均出现现现现明条明条明条明条纹纹纹纹B B B B单单单单色光色光色光色光f f f f1 1 1 1和和和和f f f f2 2 2 2分分分分别别别别照射照射照射照射时时时时,均出均出均出均出现现现现暗条暗条暗条暗条纹纹纹纹c c c c单单单单色光色光色光色光f f f f1 1 1 1照射照射照射照射时时时时出出出出现现现现明条明条明条明条纹纹纹纹,单单单单色光色光色光色光f f f f2 2 2 2照射照射照射照射时时时时出出出出现现现现暗暗暗暗条条条条纹纹纹纹D D D D单单单单色光色光色光

20、色光f f f f1 1 1 1照射照射照射照射时时时时出出出出现现现现暗条暗条暗条暗条纹纹纹纹,单单单单色光色光色光色光f f f f2 2 2 2照射照射照射照射时时时时出出出出现现现现明条明条明条明条纹纹纹纹 解析：如图解析：如图解析：如图解析：如图,双缝双缝双缝双缝S S S S1 1 1 1、S S S S2 2 2 2，到光屏上任一点，到光屏上任一点，到光屏上任一点，到光屏上任一点P P P P的路程之差的路程之差的路程之差的路程之差 S S S S2 2 2 2 S S S S2 2 2 2,单色光单色光单色光单色光f f f f1 1 1 1的波长为的波长为的波长为的波长为1 1 1 1C C C Cf f f f1 1 1 10.6m0.6m0.6m0.6m，单色光单色光单色光单色光f f f f2 2 2 2的波长为的波长为的波长为的波长为2 2 2 2C C C Cf f f f2 2 2 20.4m,0.4m,0.4m,0.4m,可见可见可见可见=1 1 1 1、=3=3=3=31 1 1 1/2/2/2/2 答案：答案：答案：答案：C C C C