2017-2018學(xué)年高中物理 第五章 光的波動(dòng)性 第1講 光的干涉課件 教科版選修3-4.ppt

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第1講光的干涉,[目標(biāo)定位]1.知道光的干涉現(xiàn)象，知道光是一種波.2.理解相干光源和產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件.3.理解明暗條紋的成因及出現(xiàn)明暗條紋的條件.4.理解薄膜干涉的成因，知道薄膜干涉的現(xiàn)象和應(yīng)用．,一、雙縫干涉1．1801年，英國(guó)物理學(xué)家托馬斯楊在實(shí)驗(yàn)室里成功地觀察到了光的干涉．2．雙縫干涉：紅色激光束垂直射到兩條狹縫上，在它的后面的屏幕上看到了__________的條紋，且條紋間距相等，這表明兩束光在疊加區(qū)域內(nèi)發(fā)生了干涉．,明暗相間,偶數(shù)倍,整數(shù)倍,頻率,二、薄膜干涉1．原理：以肥皂膜為例，單色光平行入射到肥皂泡液薄膜上，由液膜前后兩個(gè)表面反射回來(lái)的兩列光是相干光，它們相互疊加產(chǎn)生干涉，肥皂泡上就出現(xiàn)了__________的條紋或區(qū)域．2．應(yīng)用：檢查平面的平整程度.,明暗相間,1．實(shí)驗(yàn)裝置示意圖實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，有光源、單縫、雙縫和光屏．,一、雙縫干涉實(shí)驗(yàn),(1)單縫的作用：獲得一個(gè)線光源，使光源有唯一的頻率和振動(dòng)情況．也可用激光直接照射雙縫．(2)雙縫的作用：這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動(dòng)情況完全一致的相干光．2．產(chǎn)生干涉的條件：兩列光的頻率相同、相位相同、振動(dòng)方向相同．本實(shí)驗(yàn)中是靠“一分為二”的方法獲得兩個(gè)相干光源的．,3．干涉圖樣(1)若用單色光作光源，則干涉條紋是等間距的明暗相間的條紋．(2)若用白光作光源，則干涉條紋是彩色條紋，且中間條紋是白色的．4．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：證明光是一種波．,【例1】在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過(guò)紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只能透過(guò)綠光)，已知紅光與綠光頻率、波長(zhǎng)均不相等，這時(shí)()A．只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失B．紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的干涉條紋依然存在C．任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮D．屏上無(wú)任何光亮,解析兩列光波發(fā)生干涉的條件之一是頻率相等，利用雙縫將一束光分成能夠發(fā)生疊加的兩束光，在光屏上形成干涉條紋，但分別用綠色濾光片和紅色濾光片擋住兩條縫后，紅光和綠光頻率不等，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋，但仍有光亮．答案C借題發(fā)揮明確兩列光波發(fā)生干涉的條件，知道不同色光的頻率不同，是對(duì)此類問(wèn)題作出正確判斷的關(guān)鍵.,二、雙縫干涉圖樣中出現(xiàn)亮、暗條紋的條件,【例2】如圖2所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，使用波長(zhǎng)為600nm的橙色光源照射單縫S，在光屏中央P處觀察到亮條紋，在位于P點(diǎn)上方的P1點(diǎn)出現(xiàn)第一條亮條紋中心(即P1到S1、S2的路程差為一個(gè)波長(zhǎng))，現(xiàn)換用波長(zhǎng)為400nm的紫光源照射單縫，則()A．P和P1處仍為亮條紋B．P處為亮條紋，P1處為暗條紋C．P處為暗條紋，P1處為亮條紋D．P、P1處均為暗條紋,解析從單縫S射出的光波被S1、S2兩縫分成兩束相干光，由題意知屏中央P點(diǎn)到S1、S2距離相等，即分別由S1、S2射出的光到P點(diǎn)的路程差為零，因此中心是亮條紋，因而，無(wú)論入射光是什么顏色的光，波長(zhǎng)多大，P點(diǎn)都是中央亮條紋．而分別由S1、S2射出的光到P1點(diǎn)的路程差剛好是橙光的一個(gè)波長(zhǎng)，即|P1S1－P1S2|＝600nm＝λ橙，則兩列光波到達(dá)P1點(diǎn)振動(dòng)情況完全一致，振動(dòng)得到加強(qiáng)，因此，出現(xiàn)亮條紋．,答案B借題發(fā)揮判斷屏上某點(diǎn)為亮條紋還是暗條紋，要看該點(diǎn)到兩個(gè)光源(雙縫)的路程差與半波長(zhǎng)的比值，要記住路程差等于半波長(zhǎng)偶數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，等于半波長(zhǎng)奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋，還要注意這一結(jié)論成立的條件是：兩個(gè)光源情況完全相同．,針對(duì)訓(xùn)練如圖3所示，用頻率為f的單色光(激光)垂直照射雙縫，在光屏的P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋，已知光速為c，則P到雙縫S1、S2的距離之差|r1－r2|應(yīng)為(),1．現(xiàn)象：光照到薄膜上，從膜的前表面和后表面反射回來(lái)的光再次相遇而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象．兩反射光的路程差等于膜厚度的2倍．2．圖樣：以光照射肥皂泡為例，如果是單色光照射肥皂泡，肥皂泡上就會(huì)出現(xiàn)明暗相間的條紋或區(qū)域；如果是白光照射肥皂泡，液膜上就會(huì)出現(xiàn)彩色條紋，且每一條紋呈水平分布．3．應(yīng)用：用干涉法檢查平面的平整程度；光學(xué)鏡頭上的增透膜．,三、對(duì)薄膜干涉的理解,【例3】關(guān)于薄膜干涉，下列說(shuō)法中正確的是()A．只有厚度均勻的薄膜，才會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象B．只有厚度不均勻的楔形薄膜，才會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象C．厚度均勻的薄膜會(huì)形成干涉條紋D．觀察肥皂液膜的干涉現(xiàn)象時(shí)，觀察者應(yīng)和光源在液膜的同一側(cè),解析當(dāng)光從薄膜的一側(cè)照射到薄膜上時(shí)，只要前后兩個(gè)面反射回來(lái)的光波的路程差滿足振動(dòng)加強(qiáng)的條件，就會(huì)出現(xiàn)明條紋，滿足振動(dòng)減弱的條件就會(huì)出現(xiàn)暗條紋．這種情況在薄膜厚度不均勻時(shí)才會(huì)出現(xiàn)；當(dāng)薄膜厚度均勻時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋，但也發(fā)生干涉現(xiàn)象．觀察肥皂液膜的干涉現(xiàn)象時(shí)，觀察者應(yīng)和光源在液膜的同一側(cè)．答案D,