高二物理選修3-4光的干涉課件

1、光的干涉光的干涉1、兩列機械波（如聲波、水波）發(fā)、兩列機械波（如聲波、水波）發(fā)生干涉的條件是什么？生干涉的條件是什么？復習回顧：復習回顧：2、如何獲得兩列相干的機械波？、如何獲得兩列相干的機械波？（以水波為例以水波為例）3、兩列波干涉時，振動最強的點和、兩列波干涉時，振動最強的點和振動最弱的點條件是什么？振動最弱的點條件是什么？210,1,2,rrkk，21210,1,2,2rrkk，思考：思考：1 1、干涉現象是波動獨有的特征，如果光真的是一種干涉現象是波動獨有的特征，如果光真的是一種波，就必然會觀察到光的干涉現象你看見過光的干涉現波，就必然會觀察到光的干涉現象你看見過光的干涉現象嗎？如果真

2、的存在光的干涉現象，那么，光的干涉現象象嗎？如果真的存在光的干涉現象，那么，光的干涉現象的干涉圖樣又是怎么樣？的干涉圖樣又是怎么樣？ 水波的干涉圖樣思考：思考：2 2、為什么我們在日常生活中、為什么我們在日常生活中觀察觀察不到光的干涉現象？不到光的干涉現象？光的干涉：兩列相干光波相疊加，光的干涉：兩列相干光波相疊加，某些區(qū)域的光被加強，某些區(qū)域某些區(qū)域的光被加強，某些區(qū)域的光被減弱，且加強區(qū)與減弱區(qū)的光被減弱，且加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔的現象叫光的干涉現象互相間隔的現象叫光的干涉現象. .產生干涉現象的條件之一是兩列光必須是頻率相同的產生干涉現象的條件之一是兩列光必須是頻率相同的相干光源相干光源

3、. .18011801年，英國物理學家托馬斯年，英國物理學家托馬斯楊（楊（1773182917731829）在實驗室里成功的觀察到了光的干涉在實驗室里成功的觀察到了光的干涉光的干涉光的干涉一一、光的干涉現象、光的干涉現象-楊氏干涉實驗楊氏干涉實驗1 1、裝置特點、裝置特點： （1 1）雙縫很近雙縫很近 0.1mm0.1mm， （2 2）雙縫）雙縫S S1 1、S S2 2與單縫與單縫S S的距離相等，的距離相等，單縫單縫 雙縫雙縫紅濾色片紅濾色片S1SS2屏幕屏幕2 2、要用單色光要用單色光 單孔的作用：單孔的作用：是獲得點光源是獲得點光源 雙孔的作用：雙孔的作用：相當于兩個振相當于兩個振動情

4、況完全相同的光源，雙孔的動情況完全相同的光源，雙孔的作用是獲得相干光源作用是獲得相干光源 用狹縫代替小孔，可以得到同樣清晰，用狹縫代替小孔，可以得到同樣清晰，但明亮得多的干涉條紋。但明亮得多的干涉條紋。得到相干光源：得到相干光源：一分為二一分為二的思想的思想光的干涉光的干涉雙縫干涉雙縫干涉激光束激光束雙縫雙縫屏屏屏上看到明暗相間的條紋屏上看到明暗相間的條紋1.1.科學家成功地觀察到光的干涉和衍射現科學家成功地觀察到光的干涉和衍射現象，光的波動理論才被公認。首先通過實象，光的波動理論才被公認。首先通過實驗觀察到光的干涉現象的科學家是（驗觀察到光的干涉現象的科學家是（ ） A A惠更斯惠更斯 B

5、B麥克斯韋麥克斯韋 C C托馬斯托馬斯楊楊 D D菲涅耳菲涅耳物理學史C 2.從兩支手電筒射出的光照到同一點從兩支手電筒射出的光照到同一點上時，看不到干涉條紋，這是因為上時，看不到干涉條紋，這是因為( ) A、手電筒發(fā)出的光不是單色光、手電筒發(fā)出的光不是單色光 B、干涉圖樣太小、干涉圖樣太小 C、周圍環(huán)境的漫反射光太強、周圍環(huán)境的漫反射光太強 D、 兩個光源是非相干光源兩個光源是非相干光源 光的干涉產生的條件D復習：復習：（1 1）兩列波在波峰和波峰相遇或波谷）兩列波在波峰和波峰相遇或波谷與波谷相遇時振幅變大，說明此點為振與波谷相遇時振幅變大，說明此點為振動加強點動加強點 。 （2 2）兩列波

6、在波峰和波谷相遇時振幅）兩列波在波峰和波谷相遇時振幅變小，說明此點為振動減弱點。變小，說明此點為振動減弱點。 二、運用光的波動理論進行分析二、運用光的波動理論進行分析（3 3）對光發(fā)生干涉時）對光發(fā)生干涉時 若光互相加強，出現亮條紋若光互相加強，出現亮條紋 若光互相削弱，出現暗條紋若光互相削弱，出現暗條紋 紅濾色片紅濾色片單縫單縫 雙縫雙縫S1SS2屏幕屏幕S1S2PP=0中央亮紋中央亮紋 由于從由于從S S1 1S S2 2發(fā)出的光是振動情況完全發(fā)出的光是振動情況完全相同，又經過相同的路程到達相同，又經過相同的路程到達P P點，其中點，其中一條光傳來的是波峰，另一條傳來的也一一條光傳來的是波

7、峰，另一條傳來的也一定是波峰，其中一條光傳來的是波谷，另定是波峰，其中一條光傳來的是波谷，另一條傳來的也一定是波谷，確信在一條傳來的也一定是波谷，確信在P P點激點激起的振動總是波峰與波峰相遇或波谷與波起的振動總是波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇，振幅谷相遇，振幅A AA A1 1+A+A2 2為最大，為最大，P P點總是振點總是振動加強的地方，故應出現亮紋，這一條亮動加強的地方，故應出現亮紋，這一條亮紋叫中央亮紋。紋叫中央亮紋。雙縫雙縫S1S2屏幕屏幕P1 第一亮紋第一亮紋雙縫雙縫S1S2屏幕屏幕S1S2P1 取取P P點上方的點點上方的點P P1 1，從，從S S1 1S S2 2發(fā)出發(fā)出的

8、光到的光到P P1 1點的光程差就不同，若這點的光程差就不同，若這個光程差正好等于波長的整數倍，個光程差正好等于波長的整數倍，比如比如= S= S1 1S S2 2=，出現第一條亮，出現第一條亮紋。紋。 =P2 第二亮紋第二亮紋雙縫雙縫S1S2屏幕屏幕 屏上屏上P P1 1點的上方還可以找到點的上方還可以找到= S= S1 1S S2 222的的P P2 2點出現第點出現第二條亮紋。二條亮紋。 2P3 第三亮紋第三亮紋雙縫雙縫S1S2屏幕屏幕 屏上屏上P P1 1點的上方還可以找到點的上方還可以找到= S= S1 1S S2 244的的P P2 2點，點，= = S S1 1S S2 255的

9、的P P3 3點點等處的等處的第四條、第五條第四條、第五條亮紋；在亮紋；在中央明紋中央明紋P P的下方可找到的下方可找到= = S S1 1S S2 2的的P P1 1/ /點，點，= S= S1 1S S2 222的的P P2 2/ /點，點，= S= S1 1S S2 233的的P P3 3/ /點等處與中央明紋為點等處與中央明紋為對稱的第一、第二、第三對稱的第一、第二、第三，第第n n條亮紋。條亮紋。3雙縫雙縫S1S2屏幕屏幕P1 第一亮紋第一亮紋 =P 中央亮紋中央亮紋 =0P2 第二亮紋第二亮紋 =2P3 / 第三亮紋第三亮紋 =3P3 第三亮紋第三亮紋 =3P3 / 第二亮紋第二亮

10、紋 =2P3 / 第一亮紋第一亮紋 =Q1 第一暗紋第一暗紋雙縫雙縫S1S2屏幕屏幕S1S2P1 取取P P點上方的點點上方的點Q Q1 1，與兩個狹縫，與兩個狹縫S S1 1、S S2 2路程差路程差= S= S1 1S S2 2/2/2，其，其中一條光傳來的是波峰，另一條傳中一條光傳來的是波峰，另一條傳來的就是波谷，其中一條光傳來的來的就是波谷，其中一條光傳來的是波谷，另一條傳來的一定是波峰，是波谷，另一條傳來的一定是波峰，Q Q1 1點激起的振動總是波峰與波谷相點激起的振動總是波峰與波谷相遇，振幅最小，遇，振幅最小，Q Q1 1點總是振動減弱點總是振動減弱的地方，故應出現暗紋。的地方，故

11、應出現暗紋。/2/2P 中央亮紋中央亮紋Q2 第二暗紋第二暗紋雙縫雙縫S1S2屏幕屏幕 屏上屏上Q Q1 1點的上方還可以找到點的上方還可以找到= = S S1 1S S2 23/23/2的的Q Q2 2點出現第二條暗點出現第二條暗紋。同樣可以找到第三條暗紋紋。同樣可以找到第三條暗紋Q Q3 3，在中央明紋下方也可以找，在中央明紋下方也可以找到對稱的到對稱的Q Q1 1/ /、Q Q2 2/ /、Q Q3 3/ /等暗紋。等暗紋。 3/2Q1 第一暗紋第一暗紋P 中央亮紋中央亮紋雙縫雙縫S1S2屏幕屏幕P1 第一亮紋第一亮紋 =P 中央亮紋中央亮紋 =0P2 第二亮紋第二亮紋 =2P3 / 第

12、三亮紋第三亮紋 =3P3 第三亮紋第三亮紋 =3P3 / 第二亮紋第二亮紋 =2P3 / 第一亮紋第一亮紋 =Q2 第二暗紋第二暗紋Q 1 第一暗紋第一暗紋Q3 第三暗紋第三暗紋Q3 / 第三暗紋第三暗紋Q2 / 第二暗紋第二暗紋Q1 / 第一暗紋第一暗紋=5/2=/2=3/2=5/2=3/2=/2（1 1）空間的某點距離光源空間的某點距離光源S1S1和和S2S2的路程差為的路程差為0 0、1 1 、2 2 、3 3 、等、等波長的整數倍（半波波長的整數倍（半波長的奇數倍）長的奇數倍）時，該點為振動時，該點為振動加強點。加強點。 （2 2）空間的某點距離光源）空間的某點距離光源S1S1和和S2

13、S2的路程差為的路程差為 /2 /2、3 3 /2/2、5/25/2、等、等半波長的奇半波長的奇數倍數倍時，該點為振動減弱點。時，該點為振動減弱點?？偨Y規(guī)律總結規(guī)律光程差光程差 =k=k（ k=0k=0，1 1，2 2，等）等）光程差光程差 = =（2k+1)/2 2k+1)/2 (k=0,1,2,3,(k=0,1,2,3,等）等）亮紋亮紋暗紋暗紋表達式表達式： 亮紋：光程差亮紋：光程差 =k =k（ k=0k=0，1 1，2 2，等），等） 暗紋：光程差暗紋：光程差 = =（2k+1)/2 2k+1)/2 (k=0,1,2,3,(k=0,1,2,3,等）等）結論結論： 雙縫干涉條紋的產生雙縫

14、干涉條紋的產生 3.在用在用A、B兩平行狹縫作雙縫干涉實驗的兩平行狹縫作雙縫干涉實驗的裝置中，屏上裝置中，屏上P點出現明條紋，那么雙縫點出現明條紋，那么雙縫A和和B 到屏上到屏上P點的距離之差必為點的距離之差必為 ( ) A、1/2光波波長的奇數倍光波波長的奇數倍 B、一個波長的奇數倍、一個波長的奇數倍 C、1/2光波波長的偶數倍光波波長的偶數倍 D、 1/2光波波長的整數倍光波波長的整數倍C 在雙縫干涉實驗中，雙縫到光屏上在雙縫干涉實驗中，雙縫到光屏上P P點的距點的距離之差離之差d=0.6md=0.6m；若分別用頻率為；若分別用頻率為f f1 1=5.0=5.010101414HzHz和頻

15、率為和頻率為f f2 2=7.5=7.510101414HzHz的單色的單色光垂直照射雙縫隙，則光垂直照射雙縫隙，則P P點出現條紋的情況是點出現條紋的情況是以下哪種以下哪種( )( )A.A.用頻率用頻率f f1 1的單色光照射時，的單色光照射時，P P點出現明條紋點出現明條紋B.B.用頻率用頻率f f2 2的單色光照射時，的單色光照射時，P P點出現明條紋點出現明條紋C.C.用頻率用頻率f f1 1的單色光照射時，的單色光照射時，P P點出現暗條紋點出現暗條紋D.D.用頻率用頻率f f2 2的單色光照射時，的單色光照射時，P P點出現暗條紋點出現暗條紋【解析】根據波的疊加的規(guī)律，【解析】根

16、據波的疊加的規(guī)律，P P點出現條紋的情點出現條紋的情況決定于路程差況決定于路程差d d與波長的關系與波長的關系. .由由c=c= f f，可知兩種，可知兩種單色光的波長：單色光的波長： 1 1=c/f=c/f1 1=0.6=0.6 m m； =c/f=c/f2 2=0.4=0.4 m m：與與d d相比較得：相比較得：d=d= 1 1=3=3 2 2/2/2，則用，則用f1f1光照射時，光照射時，P P點點出現亮條紋，用出現亮條紋，用f f2 2光照射時，光照射時，P P點出現暗條紋，綜點出現暗條紋，綜上所述答案為：上所述答案為：AD.AD. 4.在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏上觀察到了彩色干涉條紋若在雙縫中的一縫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