人教版高中物理 13.3 光的干涉课件 新人教选修34 (2).ppt

《人教版高中物理 13.3 光的干涉课件 新人教选修34 (2).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理 13.3 光的干涉课件 新人教选修34 (2).ppt（49页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一22021/8/9 星期一32021/8/9 星期一42021/8/9 星期一52021/8/9 星期一62021/8/9 星期一72021/8/9 星期一8一、杨氏双缝干涉实验原理透析一、杨氏双缝干涉实验原理透析2021/8/9 星期一91.1.双缝干涉的装置示意图双缝干涉的装置示意图实验装置如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏实验装置如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏.2021/8/9 星期一102.2.单缝屏的作用单缝屏的作用获得一个线光源，使光源有惟一的频率和振动情况，如果用获得一个线光源，使光源有惟一的频率和振动情况，如果用激光直接照射

2、双缝，可省去单缝屏激光直接照射双缝，可省去单缝屏.杨氏那时没有激光，因此杨氏那时没有激光，因此他用强光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生他用强光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光相干光.3.3.双缝屏的作用双缝屏的作用平行光照射到单缝平行光照射到单缝S S上，又照射到双缝上，又照射到双缝S S1 1、S S2 2上，这样一束光上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光.2021/8/9 星期一114.4.屏上某处出现亮、暗条纹的条件屏上某处出现亮、暗条纹的条件频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加，如亮条纹

3、处频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加，如亮条纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致，即振动方向总是相某点同时参与的两个振动步调总是一致，即振动方向总是相同；暗条纹处振动步调总相反同；暗条纹处振动步调总相反.具体产生亮、暗条纹的条件具体产生亮、暗条纹的条件为：为：(1)(1)亮条纹的条件：屏上某点亮条纹的条件：屏上某点P P到两条缝到两条缝S S1 1和和S S2 2的路程差正好的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍是波长的整数倍或半波长的偶数倍.即：即：|PS|PS1 1-PS-PS2 2|=k=2k(k=0|=k=2k(k=0，1 1，2 2，3 3，)k=0k=0时，时，PSPS

4、1 1=PS=PS2 2，此时，此时P P点位于屏上的点位于屏上的O O处，为亮条纹，此处处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹.k.k为亮条纹的级次为亮条纹的级次.2021/8/9 星期一12(2)(2)暗条纹的条件：屏上某点暗条纹的条件：屏上某点P P到两条缝到两条缝S S1 1和和S S2 2的路程差正好的路程差正好是半波长的奇数倍是半波长的奇数倍.即：即：|PS|PS1 1-PS-PS2 2|=(2k-1)(k=1|=(2k-1)(k=1，2 2，3 3，)k k为暗条纹的级次，从第为暗条纹的级次，从第1 1级暗条纹开始向两侧展开级暗条纹开始向两

5、侧展开.(3)(3)时间上的关系时间上的关系亮条纹：亮条纹：t=nT(n=0,1,2,3,)t=nT(n=0,1,2,3,)暗条纹：暗条纹：t=(2n+1)(n=0,1,2,3,)t=(2n+1)(n=0,1,2,3,)式中式中tt表示两列光波到同一点的时间差；表示两列光波到同一点的时间差；T=T=为光波的周期为光波的周期.2021/8/9 星期一13 (1)(1)双缝干涉的条件是必须有相干光源，且双缝双缝干涉的条件是必须有相干光源，且双缝间的间距必须很小间的间距必须很小.(2)(2)光源不同部位发出的光不一定具有相同的频率和恒定的相光源不同部位发出的光不一定具有相同的频率和恒定的相位差，所以

6、一般情况很难观察到光的干涉现象，杨氏双缝干位差，所以一般情况很难观察到光的干涉现象，杨氏双缝干涉实验采用将一束光涉实验采用将一束光“一分为二一分为二”的方法获得相干光源的方法获得相干光源.2021/8/9 星期一14【典例【典例1 1】(2011(2011萍乡高二检测萍乡高二检测)在双缝干涉实验中，光屏上在双缝干涉实验中，光屏上某点某点P P到双缝到双缝S S1 1和和S S2 2的路程差为的路程差为7.5107.510-7-7 m m，如果用频率为，如果用频率为6.0106.0101414 Hz Hz的黄光照射双缝，试问：的黄光照射双缝，试问：(1)(1)该黄光的波长是多少？该黄光的波长是多

7、少？(2)(2)试通过计算分析试通过计算分析P P点出现亮条纹还是暗条纹？点出现亮条纹还是暗条纹？【解题指导】【解题指导】(1)(1)双缝干涉中的加强和减弱的条件双缝干涉中的加强和减弱的条件.(2)(2)第第n n条亮纹处对应的条亮纹处对应的x=n.x=n.(3)(3)第第n n条暗纹处对应的条暗纹处对应的x=x=2021/8/9 星期一15【标准解答】【标准解答】(1)(1)(2)x=(2)x=所以是暗条纹所以是暗条纹.答案：答案：(1)510(1)510-7-7 m (2)m (2)暗条纹暗条纹2021/8/9 星期一16【规律方法】【规律方法】(1)(1)判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，

8、要看该判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源点到两个光源(双缝双缝)的路程差的路程差(光程差光程差)与波长的比值与波长的比值.(2)(2)要记住：路程差等于波长整数倍处出现亮条纹；等于半波要记住：路程差等于波长整数倍处出现亮条纹；等于半波长奇数倍处为暗条纹长奇数倍处为暗条纹.(3)(3)上述结论成立的条件是：两个光源情况完全相同上述结论成立的条件是：两个光源情况完全相同.2021/8/9 星期一19二、双缝干涉图样的特点二、双缝干涉图样的特点1.1.单色光的干涉图样单色光的干涉图样若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条

9、纹间距相等间距相等.中央为亮条纹中央为亮条纹,两相邻亮条纹两相邻亮条纹(或暗条纹或暗条纹)间距离与间距离与光的波长有关光的波长有关,波长越大波长越大,条纹间距越大条纹间距越大.2021/8/9 星期一222.2.白光的干涉图样白光的干涉图样若用白光作光源若用白光作光源,则干涉条纹是彩色条纹则干涉条纹是彩色条纹,且中央条纹是白色且中央条纹是白色的的.这是因为：这是因为：2021/8/9 星期一23(1)(1)从双缝射出的两列光波中从双缝射出的两列光波中,各种色光都能形成明暗相间的各种色光都能形成明暗相间的条纹条纹,各种色光都在中央条纹处形成亮条纹各种色光都在中央条纹处形成亮条纹,从而复合成白色从

10、而复合成白色条纹条纹.(2)(2)两侧条纹间距与各色光的波长成正比两侧条纹间距与各色光的波长成正比,即红光的亮条纹间即红光的亮条纹间距宽度最大，紫光的亮条纹间距宽度最小距宽度最大，紫光的亮条纹间距宽度最小,即除中央条纹以外即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合的其他条纹不能完全重合,这样便形成了彩色干涉条纹这样便形成了彩色干涉条纹.2021/8/9 星期一24 用白光做干涉实验，从红光到紫光其波长由大用白光做干涉实验，从红光到紫光其波长由大到小，它们的干涉条纹间距也是从大到小，屏中央各色光都到小，它们的干涉条纹间距也是从大到小，屏中央各色光都得到加强，混合成白色，但两侧因条纹间距不同而分开成彩

11、得到加强，混合成白色，但两侧因条纹间距不同而分开成彩色，而且同一级条纹内紫外红色，而且同一级条纹内紫外红.2021/8/9 星期一25【典例【典例2 2】(2011(2011福州高二检测福州高二检测)一束白光通过双缝后在屏上一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是其原因是()()A.A.各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹间距不同不同B.B.各色光的速度不同，造成条纹的间距不同各色光的速度不同，造成条纹的间距不同C.C.各色光的强度不同，造

12、成条纹的间距不同各色光的强度不同，造成条纹的间距不同D.D.各色光通过双缝到达一确定点的距离不同各色光通过双缝到达一确定点的距离不同2021/8/9 星期一26 【解题指导】【解题指导】(1)(1)白光和单色光做双缝干涉时的干涉图白光和单色光做双缝干涉时的干涉图样不同样不同.(2)(2)干涉条纹的宽度与单色光的波长的关系干涉条纹的宽度与单色光的波长的关系.2021/8/9 星期一27【标准解答】【标准解答】选选A.A.各色光的频率不同，波长不同，在屏上得各色光的频率不同，波长不同，在屏上得到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色到的干涉条纹的宽度不同，各种颜色的条纹叠加后得到彩色条

13、纹条纹.2021/8/9 星期一28【典例】两盏相同的普通白炽灯发出的光相遇时，下列说法【典例】两盏相同的普通白炽灯发出的光相遇时，下列说法中正确的是中正确的是()()A.A.两盏白炽灯相同，为相干光源，故能产生干涉现象两盏白炽灯相同，为相干光源，故能产生干涉现象B.B.只要两盏灯亮度相同，就能产生干涉现象只要两盏灯亮度相同，就能产生干涉现象C.C.由于两灯光的振动情况不同，故不能产生干涉现象由于两灯光的振动情况不同，故不能产生干涉现象D.D.以上说法都不正确以上说法都不正确2021/8/9 星期一30【解题指导】【解题指导】(1)(1)应知道光产生干涉的条件应知道光产生干涉的条件.(2)(2

14、)生活中任何两个各自独立发光的光源产生的光在空间相叠生活中任何两个各自独立发光的光源产生的光在空间相叠加都不会发生干涉，这是由物体发光机理决定的加都不会发生干涉，这是由物体发光机理决定的.【标准解答】【标准解答】选选C.C.相干光源发出的光频率相同、振动方向相相干光源发出的光频率相同、振动方向相同、相位差恒定，一般情况下，两个不同的光源发出的光或同、相位差恒定，一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一光源的不同部位发出的光振动情况往往是不同的，由点同一光源的不同部位发出的光振动情况往往是不同的，由点光源发出的光或同一列光发出的两列光振动情况是相同的光源发出的光或同一列光发出的两列光振动情况是相

15、同的.2021/8/9 星期一31一、选择题一、选择题1.1.能发生干涉的两束光应是能发生干涉的两束光应是()()A.A.亮度一样亮度一样 B.B.颜色一样颜色一样C.C.频率相等频率相等 D.D.传播方向相同传播方向相同【解析】【解析】选选C.C.产生干涉的条件是两光源的频率相同，振动方产生干涉的条件是两光源的频率相同，振动方向相同，相位差恒定向相同，相位差恒定.2021/8/9 星期一322.2.在杨氏双缝干涉实验中，用红光照射双缝得到的干涉图样在杨氏双缝干涉实验中，用红光照射双缝得到的干涉图样是是()()A.A.一系列明暗相间的同心圆一系列明暗相间的同心圆B.B.一些杂乱无章的点一些杂乱

16、无章的点C.C.平行、等间距的明暗相间的条纹平行、等间距的明暗相间的条纹D.D.条纹中间宽、两边窄条纹中间宽、两边窄【解析】【解析】选选C.C.单色光的双缝干涉条纹为平行、等距、明暗相单色光的双缝干涉条纹为平行、等距、明暗相间的条纹间的条纹.故故C C对，对，A A、B B、D D错错.2021/8/9 星期一33 【方法技巧】【方法技巧】光的干涉条件的分析光的干涉条件的分析生活中任何两个各自独立发光的光源产生的光在空间相叠加生活中任何两个各自独立发光的光源产生的光在空间相叠加都不会产生干涉，这是由物体的发光机理决定的，即任何两都不会产生干涉，这是由物体的发光机理决定的，即任何两个各自独立的光

17、源都不是相干光源个各自独立的光源都不是相干光源.所以杨氏双缝干涉中单缝所以杨氏双缝干涉中单缝的作用就是从同一光源得到线光源，以便能有相同的频率和的作用就是从同一光源得到线光源，以便能有相同的频率和振动规律振动规律.双缝是由同一个狭缝照亮的，所以双缝也就成了一双缝是由同一个狭缝照亮的，所以双缝也就成了一对相干光源对相干光源.光的相干条件中频率相同是光发生干涉的必要条光的相干条件中频率相同是光发生干涉的必要条件，要发生干涉，两光源还必须具有相同的振动方向和恒定件，要发生干涉，两光源还必须具有相同的振动方向和恒定相位差相位差.通常的问题中对相干光源的条件说法比较含蓄，要注通常的问题中对相干光源的条件

18、说法比较含蓄，要注意挖掘意挖掘.2021/8/9 星期一343.3.已知红光、绿光和紫光三种色光的波长大小关系为：红光已知红光、绿光和紫光三种色光的波长大小关系为：红光最长，紫光最短最长，紫光最短.那么我们用包含有红光、绿光、紫光三种色那么我们用包含有红光、绿光、紫光三种色光的复色光做相干光源，所产生的干涉条纹中两相邻条纹间光的复色光做相干光源，所产生的干涉条纹中两相邻条纹间隔最近的干涉条纹是隔最近的干涉条纹是()()A.A.紫色条纹紫色条纹 B.B.绿色条纹绿色条纹C.C.红色条纹红色条纹 D.D.都一样近都一样近【解析】【解析】选选A.A.光的波长越长，干涉条纹间距越大光的波长越长，干涉条

19、纹间距越大.在红光、绿在红光、绿光和紫光三种色光中，紫光的波长最短，其相邻的干涉条纹光和紫光三种色光中，紫光的波长最短，其相邻的干涉条纹中紫光亮条纹间距最小中紫光亮条纹间距最小.故故A A对对.2021/8/9 星期一354.4.光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若用红色和绿色玻璃光通过双缝后在屏上产生彩色条纹，若用红色和绿色玻璃分别挡住双缝，则屏上将出现分别挡住双缝，则屏上将出现()()A.A.黄色的干涉条纹黄色的干涉条纹 B.B.红绿相间的条纹红绿相间的条纹C.C.黑白相间的条纹黑白相间的条纹 D.D.无干涉条纹无干涉条纹【解析】【解析】选选D.D.红光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象，红

20、光和绿光的频率不同，不能产生干涉现象，故不能产生干涉条纹故不能产生干涉条纹.2021/8/9 星期一365.(20115.(2011温州高二检测温州高二检测)如图如图(甲甲)所示为双所示为双缝干涉实验时用绿光进行实验，在屏上观察缝干涉实验时用绿光进行实验，在屏上观察到的条纹情况，到的条纹情况，a a为中央亮条纹，为中央亮条纹，(乙乙)图为换图为换用另一种颜色的单色光做实验时观察到的条纹用另一种颜色的单色光做实验时观察到的条纹情况，情况，aa为中央亮条纹为中央亮条纹.若已知红光、绿光和若已知红光、绿光和紫光的波长大小关系为：红光的波长最长，紫光的波长最短紫光的波长大小关系为：红光的波长最长，紫光

21、的波长最短.则下列说法正确的是则下列说法正确的是()()A.(A.(乙乙)图可能为用红光时产生的条纹，表明红光波长较长图可能为用红光时产生的条纹，表明红光波长较长B.(B.(乙乙)图可能为用紫光时产生的条纹，表明紫光波长较长图可能为用紫光时产生的条纹，表明紫光波长较长C.(C.(乙乙)图可能为用红光时产生的条纹，表明红光波长较短图可能为用红光时产生的条纹，表明红光波长较短D.(D.(乙乙)图可能为用紫光时产生的条纹，表明紫光波长较短图可能为用紫光时产生的条纹，表明紫光波长较短2021/8/9 星期一37【解析】【解析】选选A.A.根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，根据双缝干涉图样的特点

22、，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大，由题意同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大，由题意可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长，因此B B、C C、D D错，错，A A对对.2021/8/9 星期一386.(20116.(2011石家庄高二检测石家庄高二检测)如图所示，在用单色光做双缝干如图所示，在用单色光做双缝干涉实验时，若单缝涉实验时，若单缝S S从双缝从双缝S S1 1、S S2 2的中央对称轴位置处稍微向的中央对称轴位置处稍微向上移动，则上移动，则()()2021/8/9 星期一39A.A.不再产生干涉条纹

23、不再产生干涉条纹B.B.仍可产生干涉条纹，且中央亮纹仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P P的位置不变的位置不变C.C.仍可产生干涉条纹，中央亮纹仍可产生干涉条纹，中央亮纹P P的位置略向上移的位置略向上移D.D.仍可产生干涉条纹，中央亮纹仍可产生干涉条纹，中央亮纹P P的位置略向下移的位置略向下移【解析】【解析】选选D.D.仍能满足干涉条件，所以仍可以产生干涉条纹仍能满足干涉条件，所以仍可以产生干涉条纹.由于单缝稍微向上移动，从双缝射出的光路程相等的位置将由于单缝稍微向上移动，从双缝射出的光路程相等的位置将稍微下移，所以中央亮纹稍微下移，所以中央亮纹P P的位置略向下移，故选项的位置略向下移，故选

24、项D D正确正确.2021/8/9 星期一407.(20117.(2011哈尔滨高二检测哈尔滨高二检测)先后用两种不同的单色光，在相先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同一双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两同的条件下用同一双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大的那种单色光比另一种单色条亮纹间距不同，其中间距较大的那种单色光比另一种单色光光()()A.A.在真空中的波长较短在真空中的波长较短B.B.在玻璃中传播速度较大在玻璃中传播速度较大C.C.在玻璃中传播时，折射率较大在玻璃中传播时，折射率较大D.D.其光子的能量较小其光子的能量较小2021/8/9 星期一41

25、【解析】【解析】选选B B、D.D.干涉条纹间距越大，光波波长越长，频率越干涉条纹间距越大，光波波长越长，频率越小，折射率越小，在介质中传播速度越大，故小，折射率越小，在介质中传播速度越大，故A A、C C错误，错误，B B对；对；频率越小，能量越小，故频率越小，能量越小，故D D对对.2021/8/9 星期一428.(20118.(2011菏泽高二检测菏泽高二检测)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点的距离之差为点的距离之差为0.6 m0.6 m，若分别用频率为，若分别用频率为f f1 1=5.010=5.0101414 Hz Hz和和f f2 2=7.510

26、=7.5101414 Hz 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、暗条点出现明、暗条纹的情况是纹的情况是()()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照射时出现暗条纹照射时出现暗条纹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照射时出现明条纹照射时出现明条纹2021/8/9

27、星期一43【解析】【解析】选选C.C.1 1=0.610=0.610-6-6 m m，2 2=0.410=0.410-6-6 m.m.单单色光色光f f1 1照射时，照射时，s=0.6 m=s=0.6 m=1 1，是明条纹；单色光，是明条纹；单色光f f2 2照射照射时，时，s=0.6 m=s=0.6 m=，是暗条纹，是暗条纹.2021/8/9 星期一44二、非选择题二、非选择题9.(20109.(2010福州高二检测福州高二检测)频率为频率为6106101414 Hz Hz的单色光从的单色光从S S1 1和和S S2 2投射到屏上，并且投射到屏上，并且S S1 1与与S S2 2振动相同振动

28、相同.则这种色光的波长为则这种色光的波长为_；若屏上的点；若屏上的点P P到到S S1 1与与P P到到S S2 2的路程差为的路程差为310310-6-6 m m，则，则P P点是点是_(_(选填选填“亮条纹亮条纹”或或“暗条纹暗条纹”).”).【解析】【解析】=510=510-7-7 m m；x=310 x=310-6-6 m=6 m=6，所以是亮条纹所以是亮条纹.答案：答案：510510-7-7 m m 亮条纹亮条纹2021/8/9 星期一4510.10.如图所示，在双缝干涉中，若用如图所示，在双缝干涉中，若用1 1=5.010=5.010-7-7 m m的光照射，的光照射，屏上屏上O

29、O为中央亮条纹，屏上为中央亮条纹，屏上A A为第二级亮条纹所在处为第二级亮条纹所在处.若换用若换用2 2=4.010=4.010-7-7 m m的光照射时，屏上的光照射时，屏上O O处是什么情况？屏上处是什么情况？屏上A A处又处又是什么情况？是什么情况？2021/8/9 星期一46【解析】【解析】双缝到双缝到O O点的路程差为零，换用点的路程差为零，换用2 2=4.010=4.010-7-7 m m的光的光照射时，屏上照射时，屏上O O处仍是亮条纹处仍是亮条纹.x=2.x=21 1=n=n2 2，解得，解得 即路程差等于两个半波长，所以即路程差等于两个半波长，所以A A处处是第三级暗条纹是第三级暗条纹.2021/8/9 星期一47Thank you!Thank you!2021/8/9 星期一482021/8/9 星期一49