【物理】光的干涉 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

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1、光的干涉光的干涉光的干涉光的干涉思考：思考：肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。这些彩色条纹或图样是怎样形成的？也经常显现出彩色条纹。这些彩色条纹或图样是怎样形成的？光到底是什么？光到底是什么？17世纪明确形成了两大对立学说牛顿惠更斯微粒说波动说 光的干涉，衍射光的干涉，衍射说明光具有说明光具有波动性波动性 光电效应说明光光电效应说明光具有具有粒子性粒子性光具有波动性，又具有光具有波动性，又具有粒子性（波粒二象性）粒子性（波粒二象性）思考思考：光要发生干涉现象需要满足什么条件？1 1、两列机械波（如声

2、波、水波）发生干涉的条、两列机械波（如声波、水波）发生干涉的条件是什么？件是什么？2 2、两列波、两列波(振动情况步调相同）干涉时，振动振动情况步调相同）干涉时，振动最强的点和振动最弱的点分别在哪？最强的点和振动最弱的点分别在哪？1.1.光发生干涉的条件是什么？光发生干涉的条件是什么？2.2.怎样才能获取相干光呢怎样才能获取相干光呢?一、光的干涉一、光的干涉杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验光的干涉P中央亮纹中央亮纹双缝双缝S1S2屏幕屏幕P1 第一亮纹第一亮纹双缝双缝屏幕屏幕杨氏双缝杨氏双缝干涉实验干涉实验S1S2屏幕P1 第一亮纹第一亮纹 =P 中央亮纹中央亮纹 =0P2 第二亮纹第二亮纹

3、=2P3/第三亮纹第三亮纹 =3P2/第二亮纹第二亮纹 =2P1/第一亮纹第一亮纹 =中间的暗条纹是如何形成？光的干涉双缝S1S2屏幕P1 第一亮纹第一亮纹 =P 中央亮纹中央亮纹 =0P2 第二亮纹第二亮纹 =2P3/第三亮纹第三亮纹 =3P3 第三亮纹第三亮纹 =3P3/第二亮纹第二亮纹 =2P3/第一亮纹第一亮纹 =Q2 第二暗纹第二暗纹Q 1 第一暗纹第一暗纹Q3 第三暗纹第三暗纹Q3/第三暗纹第三暗纹Q2/第二暗纹第二暗纹Q1/第一暗纹第一暗纹=5/2=/2=3/2=5/2=3/2=/2光程差：S1S2P1Plk=0、1、2、3暗纹:k=0、1、2、3亮纹:r1r2出现亮条纹和暗条纹

4、的条件条纹间距与什么有关？思考：条纹间距是什么？干涉条纹和光的波长之间的关系干涉条纹和光的波长之间的关系 由由0于于l远远大于远远大于d，l远远大于远远大于x，因此因此 干涉条纹和光的波长之间的关系对于出现亮纹的点，有：对于出现亮纹的点，有：所以相邻两条所以相邻两条亮条纹或暗条纹间的距离：亮条纹或暗条纹间的距离：x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nm光的光的颜色颜色波长波长nm红红770620绿绿580490橙橙620600蓝靛蓝靛490450黄黄600580紫紫450400红光波长最大，紫光波长最小红光波长最大，紫光波长最小白光红光兰光亮暗相间彩色条纹亮暗相间

5、彩色条纹(2)(2)、白光的干涉图样是：、白光的干涉图样是：中央是白色条纹，两侧是彩色条纹(1)(1)、单色光的干涉图样是：、单色光的干涉图样是：明暗相间的条纹，相邻明 纹的间距相同，强弱相同3.3.光的干涉条纹的特点光的干涉条纹的特点:小结小结小结小结 1、产生、产生稳定的干涉条纹稳定的干涉条纹的条件：两光频率相同。的条件：两光频率相同。2、（、（1）半波长的偶数倍时半波长的偶数倍时出现亮条纹出现亮条纹；（2）半波长的奇数倍时半波长的奇数倍时出现暗条纹出现暗条纹S1S2P1P4 4、干涉条纹的特点是等间距的，明暗相间的；、干涉条纹的特点是等间距的，明暗相间的；单色光和单色光和 白光的条纹不同

6、。白光的条纹不同。3 3、同样条件的双缝实验，用不同的色、同样条件的双缝实验，用不同的色 光得到的光得到的相邻亮（暗）条纹间相邻亮（暗）条纹间的宽的宽 度不等。度不等。生活中我们经常见到光的干涉现象生活中我们经常见到光的干涉现象生活中我们经常见到光的干涉现象生活中我们经常见到光的干涉现象肥皂泡呈彩色肥皂泡呈彩色肥皂泡呈彩色肥皂泡呈彩色水上的油膜呈彩色水上的油膜呈彩色水上的油膜呈彩色水上的油膜呈彩色昆虫的翅膀呈彩色昆虫的翅膀呈彩色昆虫的翅膀呈彩色昆虫的翅膀呈彩色某些金属的表面呈彩色某些金属的表面呈彩色某些金属的表面呈彩色某些金属的表面呈彩色压紧两块小玻璃片可看到彩色环压紧两块小玻璃片可看到彩色环

7、压紧两块小玻璃片可看到彩色环压紧两块小玻璃片可看到彩色环1 1关于杨氏实验，下列论述中正确的是（关于杨氏实验，下列论述中正确的是（）A A实验证明，光的确是一种波。实验证明，光的确是一种波。B B双缝的作用是获得两个振动情况总是相同的相干光源双缝的作用是获得两个振动情况总是相同的相干光源C C在光屏上距离两个小孔的路程差等于半波长的整数倍处出现暗在光屏上距离两个小孔的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹条纹D D在光屏上距离两个小孔的路程差等于波长的整数倍处出现亮条在光屏上距离两个小孔的路程差等于波长的整数倍处出现亮条纹纹AB2.频率为61014Hz的单色光从S1和S2投射到屏上，并且S1与S

8、2振动相同若屏上的点P到S1与P到S2的路程差为310-6m，问 P点是亮条纹还是暗条纹？设O为到S1和S2路程相等的点，则PO间有几条暗纹？几条亮纹？P点为亮纹，6条暗纹，5条亮纹三三、薄膜干涉薄膜干涉1.1.定义：薄膜前后两表面的反射光叠加产生的干涉，称为薄膜干涉定义：薄膜前后两表面的反射光叠加产生的干涉，称为薄膜干涉.观察薄膜干涉时观察者与光源应在薄膜同侧观察薄膜干涉时观察者与光源应在薄膜同侧薄膜干涉薄膜干涉4.4.4.4.像上出现明暗相间的黄色条纹像上出现明暗相间的黄色条纹像上出现明暗相间的黄色条纹像上出现明暗相间的黄色条纹1 1、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。、点燃酒精灯，

9、并在酒精灯火焰里洒一些食盐。、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。3 3、在火焰的同侧观察火焰的反射像。、在火焰的同侧观察火焰的反射像。、在火焰的同侧观察火焰的反射像。、在火焰的同侧观察火焰的反射像。2 2、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。现象解释现象解释前表面前表面前表面前表面后表面后表面后表面后表面2.2.薄膜干涉成因薄膜干涉成因由于重力的作用由于重力的作用,肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔

10、形.光在薄膜的前后两个表面发生反射光在薄膜的前后两个表面发生反射,相遇时产生干涉相遇时产生干涉.薄膜干涉尝试解释下？等厚干涉/劈尖干涉光程差：明条纹暗条纹相邻两暗（明）纹的间距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光在空气层的上下光在空气层的上下光在空气层的上下表面发生反射表面发生反射表面发生反射表面发生反射,这两这两这两这两束反射光发生干涉束反射光发生干涉束反射光发生干涉束反射光发生干涉.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,将看到与将看到与将看到与将看到与底线平行的

11、干涉条纹底线平行的干涉条纹底线平行的干涉条纹底线平行的干涉条纹.检查物体表面的平整程度检查物体表面的平整程度利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度如图(a)所示，现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图(b)所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处，下列判断中正确的是()A.N的上表面A处向上凸起B.N的上表面B处向下凹陷C.若减少薄片的厚度，则干涉条纹间距会减小D.条纹的cd点对应处的薄膜厚度相同小试牛刀D光的干涉在技术上的应用光的干涉在技术上的应用2.检查物体表面的平整程度检查物体表面的平整程度1.1.增透膜增透膜增透膜增透膜另一种实现光的干涉装置

12、另一种实现光的干涉装置 牛顿环牛顿环拓展：拓展：干涉装置干涉装置牛顿环小结一、产生稳定的干涉条纹的条件：两光频率相同。二、干涉规律 （1 1）半波长的偶数倍时出现亮条纹；）半波长的偶数倍时出现亮条纹；（2 2）半波长的奇数倍时出现暗条纹）半波长的奇数倍时出现暗条纹三、同样条件的双缝实验，用不同的色光得到的相邻亮（暗）条纹间的宽度不等。S1S2P1P红光红光兰光兰光白光白光如图所示，甲、乙两幅图分别是a、b两束单色光，经过单缝的衍射图样。这下列说法正确的是()A.在真空中，a光的波长比b光小B.在同一介质中传播，a光的传播速度比b光小C.两束单色光分别入射到同一双缝干涉装置时，在光屏上b光亮纹的条数更多D.当两束光从空气中射向玻璃时，a光不发生全反射，但b光可能发生全反射小试牛刀C