理化生高中物理选修光干涉.pptx

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1、光光 是什么 17世纪的两种学说牛顿的微粒说惠更斯的波动说对光本性的认识，人类经历对光本性的认识，人类经历了十分漫长的过程，牛顿认了十分漫长的过程，牛顿认识光是一种粒子流，与牛顿识光是一种粒子流，与牛顿同时代的惠更斯则认为光是同时代的惠更斯则认为光是波，他开创了光的波动论。波，他开创了光的波动论。第1页/共40页 假如你认为光是波，假如你认为光是波，准备通过哪些物理现象准备通过哪些物理现象来证明呢？来证明呢？第2页/共40页假设假设光真的是一种波光真的是一种波我们必然能看到波特有的现象我们必然能看到波特有的现象第3页/共40页1801年，英国物理学家托马斯杨和菲涅耳在实验室里成功的观察到了光的

2、干涉现象对光本性的认识，人类经对光本性的认识，人类经历了十分漫长的过程，牛历了十分漫长的过程，牛顿认识光是一种粒子流，顿认识光是一种粒子流，与牛顿同时代的惠更斯则与牛顿同时代的惠更斯则认为光是波，他开创了光认为光是波，他开创了光的波动论。的波动论。第4页/共40页单单色色光光屏屏S1S2双缝双缝探究探究1：光是一种波：光是一种波 第5页/共40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6页/共4

3、0页亮条纹亮条纹亮条纹亮条纹探究探究2：出现明暗相间条纹的条件出现明暗相间条纹的条件S1S2第7页/共40页第8页/共40页亮条纹亮条纹出现亮条纹的条件出现亮条纹的条件（n=0，1，2，3）第9页/共40页暗条纹暗条纹探究探究2：出现明暗相间条纹的条件出现明暗相间条纹的条件S1S2/2第10页/共40页第11页/共40页亮条纹亮条纹暗条纹暗条纹出现亮条纹和暗条纹的条件出现亮条纹和暗条纹的条件（n=0，1，2，3）（n=0，1，2，3）第12页/共40页光的干涉光的干涉双缝干涉激光束双缝屏屏上看到明暗相间的条纹屏上看到明暗相间的条纹结论:光是一种波第13页/共40页观察思考？观察思考？1 1、改

4、变光屏到双缝的距离、改变光屏到双缝的距离L L，观察干涉条纹的间，观察干涉条纹的间距有何变化？距有何变化？2 2、改变双缝的间距、改变双缝的间距d d，观察干涉条纹的间距有何，观察干涉条纹的间距有何变化？变化？3 3、分别用红光和紫光照射双缝，观察干涉条纹、分别用红光和紫光照射双缝，观察干涉条纹的间距有什么不同？的间距有什么不同？想一想，双缝干部涉条纹的间距可能与哪些因素想一想，双缝干部涉条纹的间距可能与哪些因素有关？有关？第14页/共40页第15页/共40页白光干涉图样分析干涉图样分析红光蓝光亮暗相间彩色条纹第16页/共40页结论：结论：1 1、改变光屏到双缝的距离、改变光屏到双缝的距离L

5、L，观察干涉条纹的间，观察干涉条纹的间距有何变化？距有何变化？2 2、改变双缝的间距、改变双缝的间距d d，观察干涉条纹的间距有何，观察干涉条纹的间距有何变化？变化？3 3、分别用红光和紫光照射双缝，观察干涉条纹、分别用红光和紫光照射双缝，观察干涉条纹的间距有什么不同？的间距有什么不同？想一想，双缝干部涉条纹的间距可能与哪些因素想一想，双缝干部涉条纹的间距可能与哪些因素有关？有关？随随双缝的间距双缝的间距d增大而减小增大而减小随随光屏到双缝的距离光屏到双缝的距离L增大而增大增大而增大红光波长长干涉条纹的间距大红光波长长干涉条纹的间距大第17页/共40页用一根吸管蘸一点肥皂用一根吸管蘸一点肥皂溶

6、液，可以吹出一串肥溶液，可以吹出一串肥皂泡，每个肥皂泡都呈皂泡，每个肥皂泡都呈现出现出五五颜颜六六色色，你能，你能解释这个现象吗？解释这个现象吗？二、薄膜干涉二、薄膜干涉第18页/共40页第19页/共40页产生原因是当肥皂膜竖直放置，由于重力作用，膜上薄下厚。光照射到肥皂膜上，经前后膜两次反射，又叠加在一起，后膜反射光的路程比前膜反射多2倍膜厚。若膜厚度2倍等于波长整数倍，两列光波加强，呈现明纹。若某种膜厚度2倍等于半个波长奇数倍，此处两处两列波互相减弱，出现暗纹。膜厚度变化是连续的，就了现明暗相间条纹。薄膜干涉：产生原因第20页/共40页光的干涉现象在技术中的应用光的干涉现象在技术中的应用用

7、干涉法检查各种用干涉法检查各种镜面的平整程度。镜面的平整程度。如果被测平面是平如果被测平面是平的，干涉条纹就是的，干涉条纹就是一组平行的。如果一组平行的。如果干涉条纹发生弯曲，干涉条纹发生弯曲，就表明被测表面不就表明被测表面不平的。平的。第21页/共40页第22页/共40页增增透透膜膜第23页/共40页b.增透膜 原理：当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的时，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，达到减小反射光，增大透射光的作用思考：增透膜能否将所有反射光都抵消 思考：那么，怎样来确定增透膜的厚度？第24页/共40页因为人的视觉最敏感的色光为绿光，所以增透膜的厚度为绿光在

8、增透膜中波长的1/4。以增大绿光的透射强度。因为红光与紫光反射强度大，所以照相机的镜头常呈淡紫色或蓝色照相机和望远镜第25页/共40页【例例1 1】关于光的干涉，下列说法正确的是关于光的干涉，下列说法正确的是A.A.只有频率相同的两列光波才能产生干涉只有频率相同的两列光波才能产生干涉B.B.频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定C.C.两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹D.D.两个完全相同

9、的相干光源做双缝干涉实验时，从两个两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹A、C第26页/共40页【标准解答标准解答】选选A A、C.C.两列波产生干涉时，频率必须相同，两列波产生干涉时，频率必须相同，否则不可能产生干涉现象，而不是干涉不稳定，故否则不可能产生干涉现象，而不是干涉不稳定，故A A正确、正确、B B错错.两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出

10、现亮条纹；若该路程差是光半波长的奇数倍时出现暗条纹（注纹；若该路程差是光半波长的奇数倍时出现暗条纹（注意是半波长而不是波长），故意是半波长而不是波长），故C C正确、正确、D D错错.第27页/共40页【例【例2 2】（】（20102010福州高二检测）关于杨氏双缝干涉实验，福州高二检测）关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A.A.用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B.B.用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹C.C.用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上用红光照射一条狭缝，

11、用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹将呈现彩色条纹D.D.照射单缝的单色光的波长越短，光屏上出现的条纹宽照射单缝的单色光的波长越短，光屏上出现的条纹宽度越宽度越宽B第30页/共40页【自主解答自主解答】选选B.B.用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，故呈现彩色条纹，故A A错错.用红光作光源，屏上将呈现红色用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，故亮条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，故B B正确正确.红光和紫红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，故光频率不同，不能产生干涉条纹，故C C错错.单色光的波长单色光的波长越短，光屏上出现的

12、条纹越窄，故越短，光屏上出现的条纹越窄，故D D错错.第31页/共40页【典例典例2 2】在双缝干涉实验中，双缝到光屏上在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P P点的距点的距离之差为离之差为0.6 m,0.6 m,若分别用频率为若分别用频率为f f1 1=5.010=5.0101414HzHz和和f f2 2=7.510=7.5101414Hz Hz 的单色光垂直照射双缝，则的单色光垂直照射双缝，则P P点出现明、点出现明、暗条纹的情况是暗条纹的情况是A.A.单色光单色光f f1 1和和f f2 2分别照射时，均出现明条纹分别照射时，均出现明条纹B.B.单色光单色光f f1 1和和f f2 2分别照

13、射时，均出现暗条纹分别照射时，均出现暗条纹C.C.单色光单色光f f1 1照射时出现明条纹，单色光照射时出现明条纹，单色光f f2 2照射时出现暗照射时出现暗条纹条纹D.D.单色光单色光f f1 1照射时出现暗条纹，单色光照射时出现暗条纹，单色光f f2 2照射时出现明照射时出现明条纹条纹第32页/共40页【自主解答自主解答】选选C.C.单色光单色光f f1 1的波长的波长1 1=m=0.610=m=0.610-6-6m=0.6mm=0.6m，单色光单色光f f2 2的波长的波长2 2=m=0.410=m=0.410-6-6m=0.4mm=0.4m，因因P P点到双缝的距离之差点到双缝的距离之

14、差x=0.6m=x=0.6m=1 1,所以用所以用f f1 1照照射时射时P P点出现亮条纹点出现亮条纹.x=0.6m=.x=0.6m=2 2,所以用所以用f f2 2照照射时射时P P点出现暗条纹，故选项点出现暗条纹，故选项C C正确正确.【思路点拨思路点拨】判断屏上某点是亮条纹还是暗条纹，要判断屏上某点是亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源看该点到两个光源(双缝双缝)的路程差与波长的比值的路程差与波长的比值.第33页/共40页【例【例3 3】关于光在竖直肥皂液薄膜上产生的干涉现象，下】关于光在竖直肥皂液薄膜上产生的干涉现象，下列说法中正确的是（列说法中正确的是（）A.A.干涉条纹的产生是由

15、于光在薄膜前后两表面发生反射，干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面发生反射，形成的两列光波叠加的结果形成的两列光波叠加的结果B.B.若出现明暗相间的条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度若出现明暗相间的条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀的是均匀的C.C.用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射间用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射间距小距小D.D.薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的A、C第34页/共40页【典例【典例2 2】如图所示】如图所示,劈尖干涉是一种薄膜干涉劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图其装置如图(a)(a)所示所示.将一块平板玻璃放置在另一块平板

16、玻璃之上将一块平板玻璃放置在另一块平板玻璃之上,在一在一端夹入两张纸片端夹入两张纸片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜薄膜.当光垂直入射后当光垂直入射后,从上往下看到的干涉条纹如图从上往下看到的干涉条纹如图(b)(b)所所示示.现若在图现若在图(a)(a)装置中抽去一张纸片装置中抽去一张纸片,则当光垂直入射到新则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后的劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹（从上往下观察到的干涉条纹（）A.A.变疏变疏 B.B.变密变密 C.C.不变不变 D.D.消失消失A第35页/共40页【标准解答标准解答】选选A A、C.C.要想产生

17、干涉现象，必须有两列相要想产生干涉现象，必须有两列相干光源干光源.在肥皂膜干涉中，薄膜前后两表面反射的光正好在肥皂膜干涉中，薄膜前后两表面反射的光正好是两个相干光源，它们相互叠加形成干涉条纹，所以选是两个相干光源，它们相互叠加形成干涉条纹，所以选项项A A正确正确.肥皂膜在重力作用下，上面薄、下面厚，厚度是不均匀肥皂膜在重力作用下，上面薄、下面厚，厚度是不均匀的，并且厚度均匀的薄膜是不会出现干涉条纹的（若厚的，并且厚度均匀的薄膜是不会出现干涉条纹的（若厚度相同，路程差处处相等，两列波叠加后，若是加强，度相同，路程差处处相等，两列波叠加后，若是加强，处处光线加强，若是减弱，处处光线减弱，不会出现

18、明处处光线加强，若是减弱，处处光线减弱，不会出现明暗相间条纹），所以选项暗相间条纹），所以选项B B错误错误.第36页/共40页波长越短的光波，对同一装置，干涉条纹越窄波长越短的光波，对同一装置，干涉条纹越窄.绿光的波绿光的波长小于黄光的波长，所以绿色光照射薄膜产生的干涉条长小于黄光的波长，所以绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射的间距小纹间距比黄光照射的间距小.选项选项C C正确正确.出现亮、暗条纹的位置与薄膜厚度有关，对于某位置，出现亮、暗条纹的位置与薄膜厚度有关，对于某位置，若光线叠加后加强，则与此等厚度的位置反射光线叠加若光线叠加后加强，则与此等厚度的位置反射光线叠加都加强，从而形成亮条纹都加强，从而形成亮条纹.对暗条纹也是一样道理对暗条纹也是一样道理.由于由于薄膜同一水平线上的厚度相同，因此干涉条纹基本上是薄膜同一水平线上的厚度相同，因此干涉条纹基本上是水平的，所以选项水平的，所以选项D D错误错误.故选故选A A、C.C.第37页/共40页感谢您的观看！第40页/共40页