高二物理++第二十章++光的波動性+第一節(jié)+光的干涉

1、光的干涉光的干涉南莊中學(xué)南莊中學(xué) 張雷軍張雷軍光的直線傳播海市蜃樓海市蜃樓光到底是什么？光到底是什么？1717世紀(jì)明確形成世紀(jì)明確形成了兩大對立學(xué)說了兩大對立學(xué)說牛頓牛頓惠更斯惠更斯微粒說微粒說波動說波動說1919世紀(jì)初證明了世紀(jì)初證明了波動說的正確性波動說的正確性由于波動說沒有由于波動說沒有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及牛數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及牛頓的威望使得微頓的威望使得微粒說一直占上風(fēng)粒說一直占上風(fēng)光是一種什么樣的波光是一種什么樣的波?依據(jù)：光的反射、折依據(jù)：光的反射、折射現(xiàn)象；不足之處：射現(xiàn)象；不足之處：無法解釋影子的形成無法解釋影子的形成光到底是一種什么樣的波？光到底是一種什么樣的波？麥克斯韋光的本質(zhì)是一種電磁波

2、光的本質(zhì)是一種電磁波依據(jù)：真空中光速與電依據(jù)：真空中光速與電磁波傳播速度非常接近磁波傳播速度非常接近赫茲在實驗中證實了這種假說赫茲在實驗中證實了這種假說光的波動說遇到的困難光的波動說遇到的困難光電效應(yīng)現(xiàn)象光電效應(yīng)現(xiàn)象在空間傳播的光是不連在空間傳播的光是不連續(xù)的，是一份一份的，續(xù)的，是一份一份的，每一份即一個光子每一份即一個光子依據(jù)：光電效應(yīng)現(xiàn)象依據(jù)：光電效應(yīng)現(xiàn)象對光的認識的結(jié)論對光的認識的結(jié)論:光既具有波動性,又具有粒子性一、光的干涉一、光的干涉 回憶機械波的干涉圖樣假設(shè)假設(shè)光真的是一種波光真的是一種波我們必然能看到波特有的現(xiàn)象我們必然能看到波特有的現(xiàn)象回顧:機械波發(fā)生干涉的條件?a兩列波的頻

3、率必須相同;b相差恒定托馬斯托馬斯楊楊177318291801年，英國物理學(xué)年，英國物理學(xué)家托馬斯家托馬斯楊在實驗楊在實驗室里成功的觀察到室里成功的觀察到了光的干涉現(xiàn)象了光的干涉現(xiàn)象光的干涉光的干涉單色光單色光屏屏S1S2雙縫雙縫探究探究1：光是一種波：光是一種波 單色激光束單色激光束屏屏等間距等間距雙縫干涉圖樣雙縫干涉圖樣圖樣有何特征？圖樣有何特征？S1S2亮條紋的中心線亮條紋的中心線亮條紋的中心線亮條紋的中心線暗條紋的中心線暗條紋的中心線暗條紋的中心線暗條紋的中心線雙縫雙縫中央亮條紋中央亮條紋明暗相間明暗相間1801年，英國物理學(xué)家托馬斯楊在實驗室里成功的觀察到了光的干涉單擊畫面觀看錄像光

4、的干涉光的干涉亮條紋亮條紋亮條紋亮條紋探究探究2： 出現(xiàn)明暗相間條紋的條件出現(xiàn)明暗相間條紋的條件S1S2亮條紋亮條紋出現(xiàn)亮條紋的條件出現(xiàn)亮條紋的條件22ns（ n=0，1，2，3）暗條紋暗條紋 /2探究探究2： 出現(xiàn)明暗相間條紋的條件出現(xiàn)明暗相間條紋的條件S1S2亮條紋亮條紋暗條紋暗條紋出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的條件出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的條件22ns212ns（ n=0，1，2，3）（ n=0，1，2，3）對比白光的干涉圖樣對比白光的干涉圖樣光的干涉光的干涉雙縫干涉各種色光的干涉條紋A.A.紅光紅光第二級明紋第一級明紋中央明紋 第一級明紋第二級明紋現(xiàn)象：紅光條紋間距大，藍光條紋間距小，白光條紋彩色。

5、原因：各種色光的波長（或頻率）不同，條紋間距就不同，波長長條紋間距大；用白光做雙縫干涉實驗，由于白光內(nèi)各種單色光的干涉條紋間距不同，在屏上會出現(xiàn)彩色條紋B.B.藍光藍光C.C.白光白光光的干涉光的干涉雙縫干涉 問題：在雙縫實驗中，屏離開擋板越遠，條紋間的距離越大，另一方面，實驗所用光波的波長越大，條紋間的距離也越大，這是為什么？dlx 分析：運用幾何知識，相鄰兩個兩條紋之間的距離為其中，波長用 表示，d表示兩個狹縫之間的距離，l為擋板與屏間的距離S1S2P1Pl光的干涉光的干涉雙縫干涉例題1：關(guān)于光的波動性下 列 現(xiàn) 象 中 說 明 光 具 有 波 動 性 的 是（ ）A光的干涉 B光的衍射C

6、光的反射 D光電效應(yīng)答案：A 、B例題2：關(guān)于相干光的條件兩只相同的燈泡（如都發(fā)出相同的紅光）它們發(fā)出的光束相遇會發(fā)生干涉現(xiàn)象嗎？答案：不能，它們的頻率相同，但它們的相位差不是恒定的光的干涉光的干涉雙縫干涉 例題3：關(guān)于單色光的干涉條紋用單色光做雙縫干涉實驗時，屏上出現(xiàn)明暗相間的干涉條紋，屏上某處到兩狹鍵的距離之差滿足 時，該處出現(xiàn)亮條紋；屏上某處到兩縫的距離之差滿足_ _ _ _ _ _時，該處出現(xiàn)暗條紋半波長的偶數(shù)倍半波長的奇數(shù)倍光的干涉光的干涉雙縫干涉abc例題4：關(guān)于條紋的寬度 如圖所示是兩種不同色光用同一個雙縫干涉裝置做實驗得到的干涉圖樣。（陰影部分表示亮紋，空白處表示暗紋）下列說法

7、中正確的有 A.左圖對應(yīng)的色光的頻率較低 B.左圖對應(yīng)的色光的波長較小 C.右圖中短線ac間的距離就是相鄰亮紋間的距離 D.右圖中短線bc間的距離就是相鄰亮紋間的距離光的干涉光的干涉雙縫干涉答案：A 、C 例題5：關(guān)于白光的干涉條紋用白光做雙縫干涉實驗時，得到彩色的干涉條紋，下列正確的說法是：A、干涉圖樣的中央亮紋是白色的；B、在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紅色條紋；C、在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的是紫色條紋；D、在靠近中央亮紋兩側(cè)最先出現(xiàn)的彩色條紋的顏 色與雙縫間距離有關(guān)。答案：A 、C光的干涉光的干涉雙縫干涉 例題6：關(guān)于白光的雙縫干涉實驗在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏上觀察到彩色干

8、涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片紅色濾光片只能透過紅光），另一縫前放一綠色濾光片綠色濾光片（只能透過綠光），這時： A、只有紅色和綠色的干涉條紋，其它顏色的雙縫干涉條紋消失 B、紅色和綠色的干涉條紋消失，其它顏色的干涉條紋仍然存在 C、任何顏色的干涉條紋都不存在，但屏上仍有亮光 D、屏上無任何亮光答案：C 光的干涉光的干涉雙縫干涉光的干涉光的干涉薄膜干涉 (1)定義：讓一束光經(jīng)薄膜的兩個表面反射后，形成的兩束反射光疊加而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象叫薄膜干涉 （2）常見的薄膜干涉：肥皂液膜 、油膜、空氣膜、增透膜等。肥皂液膜的干涉條紋 水面油膜的干涉條紋 d1、定義：、定義：由薄膜前后表面反射的兩列

9、光波疊加而成由薄膜前后表面反射的兩列光波疊加而成光的干涉光的干涉薄膜干涉（3）實驗：用肥皂液薄膜觀察薄膜干涉現(xiàn)象 現(xiàn)象：液膜中有燈焰的像，像上有亮暗相間的條紋原因:豎立的肥皂膜在重力的作用下形成上薄下厚的楔形，當(dāng)光照在薄膜上時，從膜的前后表面各反射回一列光波，這兩列波即是頻率相同的相干光波，由于薄膜的厚度不同，這兩列光波的路程差不同當(dāng)路程差為光波波長的整數(shù)倍時，則為波峰與波峰相遇，波谷與波谷相遇，使光波的振動加強，形成亮條紋；當(dāng)光波的路程差為半波長的奇數(shù)倍時，則波峰與波谷相遇，光波的振動減弱，形成暗條紋光的干涉光的干涉薄膜干涉(4)注意: 在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定，

10、所以薄膜干涉中同一明條紋（暗條紋）應(yīng)出現(xiàn)在膜的厚度相等的地方由于光波波長極短，所以薄膜干涉時，介質(zhì)膜應(yīng)足夠薄，才能觀察到干涉條紋 用手緊壓兩塊玻璃板看到彩色條紋，陽光下的肥皂泡和水面飄浮油膜出現(xiàn)彩色等都是薄膜干涉(5)應(yīng)用:薄膜于涉在技術(shù)上可以檢查鏡面和精密部件表面形狀；精密光學(xué)過鏡上的增透膜（當(dāng)增透膜的厚度是入射光在膜中波長的1/4時，透鏡上透光損失的能量最小，增強了透鏡的透光能力）（2）檢查平面的平整程度檢查平面的平整程度光的干涉光的干涉薄膜干涉(6)增透膜原理:在透鏡、棱鏡等光學(xué)元件表面涂的一層氟化鎂薄膜當(dāng)薄膜的兩個表面上反射光的路程差等于半個波長時，反射回來的光抵消從而增強了透射光的強

11、度 厚度:增透膜的最小厚度應(yīng)該等于光在該介質(zhì)中波長的1/4 由能量守恒可知：入射光總強度反射光總強度透射光總強度 光的強度由光的振幅決定，當(dāng)滿足增透膜厚度 時，兩束反射光恰好實現(xiàn)波峰與波谷相疊加，實現(xiàn)干涉相消，使其合振幅接近于零，即反射光的總強度接近于零，從總效果上看，相當(dāng)于光幾乎不發(fā)生反射而透過薄膜，因而大大減少了光的反射損失，增強了透射光的強度光的干涉光的干涉薄膜干涉薄膜干涉典型習(xí)題分析例題例題8 8：關(guān)于光干涉現(xiàn)象的應(yīng)用：關(guān)于光干涉現(xiàn)象的應(yīng)用 如圖中所示是用于干涉法檢查某塊厚玻璃的上表面是如圖中所示是用于干涉法檢查某塊厚玻璃的上表面是否平的裝置，所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的，否平的裝置，所用單色光是用普通光源加濾光片產(chǎn)生的，檢查中所觀察到的干涉條紋，是由下列哪個表面反射的檢查中所觀察到的干涉條紋，是由下列哪個表面反射的光線疊加而成的（光線疊加而成的（ ）A、a的上表面和的上表面和b的下表面；的下表面； B、a的上表面和的上表面和b的上表面；的上表面；C、a的下表面和的下表面和b的上表面；的上表面； D、a的下表面和的下表面和b的下表面的下表面答案：C 光的干涉光的干涉薄膜干涉薄膜干涉典型習(xí)題分析在用如圖所示