高中物理 第13章 第3節(jié) 光的干涉課件 新人教版選修3-4.ppt

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成才之路 物理 路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索 人教版 選修3 4 機(jī)械波 第十三章 第三節(jié)光的干涉 第十二章 很多攝影愛好者在掃描貼在玻璃板表面的底片時(shí)常會在掃描后的圖象上看到一圈圈明暗相間的光環(huán) 如圖所示 這就是光的現(xiàn)象 牛頓環(huán) 你知道牛頓環(huán)是怎樣形成的嗎 1 史實(shí)1801年 英國物理學(xué)家 成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象 2 實(shí)驗(yàn)示意圖如圖所示 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 托馬斯 楊 3 實(shí)驗(yàn)過程如圖 讓一束平行的 投射到一個(gè)有兩條狹縫S1和S2的擋板上 狹縫S1和S2相距 兩條狹縫就產(chǎn)生兩個(gè)光源 它們的振動情況總是 兩光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相 4 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在屏上得到 的條紋 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論證明光是一種 單色光 很近 相同的 疊加 明暗相間 波 6 現(xiàn)象解釋當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于半波長的 時(shí) 即恰好等于波長的 時(shí) 兩列光在這點(diǎn)相互加強(qiáng) 這里出現(xiàn) 當(dāng)兩個(gè)光源與屏上某點(diǎn)的距離之差等于 時(shí) 兩列光在這一點(diǎn) 這里出現(xiàn)暗條紋 偶數(shù)倍 整數(shù)倍 亮條紋 半波長的奇數(shù)倍 相互削弱 1 干涉條件兩列光的 相同 方向相同 差恒定 2 相干光源發(fā)出的光能夠發(fā)生 的兩個(gè)光源 光發(fā)生干涉的條件 頻率 振動 相位 干涉 一 對楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的理解1 雙縫干涉的裝置示意圖實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示 有光源 單縫 雙縫和光屏 2 單縫屏的作用獲得一個(gè)線光源 使光源有唯一的頻率和振動情況 3 雙縫屏的作用平行光照射到單縫S上 又照到雙縫S1 S2上 這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動情況完全一致的相干光 4 屏上某處出現(xiàn)亮 暗條紋的條件頻率相同的兩列波在同一點(diǎn)引起的振動的疊加 如亮條紋處某點(diǎn)同時(shí)參與的兩個(gè)振動步調(diào)總是一致 即振動方向總是相同 暗條紋處振動步調(diào)總相反 具體產(chǎn)生亮 暗條紋的條件為 如圖所示 從兩只相同的手電筒射出的光 當(dāng)它們在某一區(qū)域疊加后 看不到干涉圖樣 這是因?yàn)?A 手電筒射出的光不是單色光B 干涉圖樣太細(xì)小看不清楚C 周圍環(huán)境的光太強(qiáng)D 這兩束光為非相干光源答案 D解析 兩束光為非相干光源 不滿足干涉產(chǎn)生的條件 二 雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)1 單色光的干涉圖樣若用單色光作光源 則干涉條紋是明暗相間的條紋 且條紋間距相等 中央為亮條紋 兩相鄰亮紋 或暗紋 間距離與光的波長有關(guān) 波長越大 條紋間距越大 2 白光的干涉圖樣若用白光作光源 則干涉條紋是彩色條紋 且中央條紋是白色的 這是因?yàn)?1 從雙縫射出的兩列光波中 各種色光都形成明暗相間的條紋 各種色光都在中央條紋處形成亮條紋 從而復(fù)合成白色條紋 2 兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比 即紅光的亮紋間寬度最大 紫光亮紋間寬度最小 即除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合 這樣便形成了彩色干涉條紋 特別提醒 用白光做干涉實(shí)驗(yàn) 從紅光到紫光其波長由大到小 它們的干涉條紋間距也是從大到小 屏中央各色光都得到加強(qiáng) 混合成白色 但兩側(cè)因條紋間距不同而分開成彩色 而且同一級條紋內(nèi)紫外紅 在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 如果不用激光光源而用一般的單色光源 為了完成實(shí)驗(yàn)可在雙縫前邊加一單縫獲得線光源 如圖所示 在用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí) 若單縫S從雙縫S1 S2的中央對稱軸位置處稍微向上移動 則 對楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的理解 A 不再產(chǎn)生干涉條紋B 仍可產(chǎn)生干涉條紋 且中央亮紋P的位置不變C 仍可產(chǎn)生干涉條紋 中央亮紋P的位置向上移D 仍可產(chǎn)生干涉條紋 中央亮紋P的位置略向下移解析 本實(shí)驗(yàn)中單縫S的作用是形成頻率一定的線光源 雙縫S1 S2的作用是形成相干光源 稍微移動S后 沒有改變傳到雙縫的光的頻率 由S1 S2射出的仍是相干光 由單縫S發(fā)出的光到達(dá)屏幕上P點(diǎn)下方某點(diǎn)光程差為零 故中央亮紋下移 答案 D 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 只能透過紅光 另一縫前放一綠色濾光片 只能透過綠光 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 屏上無任何光亮答案 C解析 紅光和綠光的頻率不同 不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 故不能產(chǎn)生干涉條紋 如圖所示 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 若用 1 5 10 7m的光照射 屏上O點(diǎn)是中央亮條紋 屏上A點(diǎn)為第二級亮條紋所在處 若換用 2 4 10 7m的光照射時(shí) 屏上O點(diǎn)處是什么情況 屏上A點(diǎn)處又是什么情況 出現(xiàn)明暗條紋的條件 點(diǎn)評 本題主要考查雙縫干涉原理 路程差與波長的數(shù)量關(guān)系 當(dāng)路程差d滿足光波波長的整數(shù)倍時(shí) 該點(diǎn)為亮條紋 當(dāng)路程差d為半波長的奇數(shù)倍時(shí) 該點(diǎn)為暗條紋 如圖所示 用頻率為f的單色光垂直照射雙縫 在光屏上的P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋 已知光速為c 則P點(diǎn)到雙縫的距離之差r2 r1應(yīng)為 答案 D