高三物理光的干涉

光的波動(dòng)性第一節(jié)：光的干預(yù)(gānyù)第一頁，共24頁。1第一個(gè)問題光到底(dàodǐ)是什么？17世紀(jì)形成了兩種學(xué)說：*微粒說------認(rèn)為光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒，在均勻介質(zhì)中以一定的速度傳播。代表(dàibiǎo)人物：牛頓〔英國(guó)〕能解釋(jiěshì)-----光的直進(jìn)現(xiàn)象、光的反射；不能解釋(jiěshì)-----同時(shí)發(fā)生反射和折射、幾束光相遇而互不干擾。波動(dòng)說------認(rèn)為光是在空間傳播的某種波。代表人物：惠更斯〔荷蘭〕能解釋-----同時(shí)發(fā)生反射和折射、幾束光相遇而互不干擾；不能解釋-----光的直進(jìn)現(xiàn)象。由于早期的波動(dòng)說不能用數(shù)學(xué)作嚴(yán)格的表達(dá)和分析、牛頓在物理界的威望，微粒說一直占上風(fēng)。第二頁，共24頁。2*19世紀(jì)初，在實(shí)驗(yàn)中觀察到光的干預(yù)(gānyù)和衍射現(xiàn)象，不能用微粒說解釋，因而證明了波動(dòng)說的正確性。是什么(shénme)波？19世紀(jì)60年代性，麥克斯韋(màikèsīwéi)預(yù)言電磁波存在，光也是一種電磁波，赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)這種學(xué)說。波動(dòng)說得到了公認(rèn)。*19世紀(jì)末，發(fā)現(xiàn)了新現(xiàn)象----光電效應(yīng)，用波動(dòng)說無法解釋。愛因斯坦于20世紀(jì)初提出光子說，認(rèn)為光具有粒子性，從而解釋了光電效應(yīng)。這兒的粒子不同于牛頓所說的微粒。光到底是什么？*現(xiàn)在人們認(rèn)識(shí)到：光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性。本章介紹光的波動(dòng)性，下章要介紹光的量子性。干預(yù)、衍射是波特有的現(xiàn)象！第三頁，共24頁。3第一節(jié)光的干預(yù)(gānyù)

一、雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)(shíyàn)裝置第四頁，共24頁。4第一節(jié)光的干預(yù)(gānyù)1、裝置特點(diǎn)(tèdiǎn)：雙縫S1、S2的距離很近，縫很窄2、①用單色激光②雙縫的作用：相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)(zhèndòng)情況完全相同的光源，雙孔的作用是獲得相干光源

實(shí)驗(yàn)介紹：一、雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)雙縫屏S1S2激光第五頁，共24頁。5相干光無干涉現(xiàn)象s12s不是相干(xiānggān)光源第六頁，共24頁。62.產(chǎn)生干預(yù)的條件：由振動(dòng)情況完全相同的光源發(fā)出的光互相疊加，才能干預(yù)現(xiàn)象(xiànxiàng)。雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，狹縫S1、S2相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的波源。兩個(gè)獨(dú)立光源發(fā)出的光，不可能是相干波源(bōyuán)。必須是同一點(diǎn)光源〔或線光源〕發(fā)出的一束光分成兩束，才能得到相干光。第七頁，共24頁。7第一節(jié)光的干預(yù)(gānyù)1、裝置(zhuāngzhì)特點(diǎn)：〔1〕雙縫很近〔2〕雙縫S1、S2與單縫S的距離相等2、①濾色片作用：獲得單色光②單縫的作用：是獲得線光源③雙縫的作用：相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)情況(qíngkuàng)完全相同的光源，雙孔的作用是獲得相干光源

實(shí)驗(yàn)介紹：一、楊氏雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干預(yù)分波面法獲得相干光源單縫雙縫紅濾色片S1SS2屏幕普通光源第八頁，共24頁。8分波面法在點(diǎn)光源發(fā)出的光的某一波面上，取兩個(gè)子波源，他們發(fā)出的光可產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象，此法稱為(chēnɡwéi)分波面法。如楊氏雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)。pS

*第九頁，共24頁。9第三個(gè)問題：雙縫干預(yù)〔紅光〕實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(xiànxiàng)分析：見書本P彩頁結(jié)論(jiélùn)：光是一種波!第十頁，共24頁。10單色光雙縫干預(yù)圖樣條紋的特點(diǎn)：〔1〕明暗相間〔2〕條紋等寬等距〔3〕條紋亮度(liàngdù)相同〔4〕兩縫S1、S2中垂線與屏幕相交位置是亮條紋---中央亮紋問題：〔1〕為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的圖象？〔2〕怎樣用波動(dòng)理論進(jìn)行(jìnxíng)解釋？第十一頁，共24頁。11S1S2Pδ=0由于從S1S2發(fā)出的光是振動(dòng)情況完全相同，又經(jīng)過相同的路程到達(dá)P點(diǎn)，其中一條光傳來的是波峰，另一條傳來的也一定是波峰，其中一條光傳來的是波谷，另一條傳來的也一定是波谷，確信(quèxìn)在P點(diǎn)激起的振動(dòng)，振幅A＝A1+A2為最大，P點(diǎn)總是振動(dòng)加強(qiáng)的地方，故應(yīng)出現(xiàn)亮紋，這一條亮紋叫中央亮紋?！灿纸辛慵?jí)亮紋〕P中央(zhōngyāng)亮紋雙縫S1S2屏幕(píngmù)P點(diǎn)在S、S2的垂直平分線上注意：直線只表示光源到P的距離，沒有箭頭，因?yàn)樵诓▌?dòng)說中沒有光線的概念。在波動(dòng)說中有“波長(zhǎng)〞的概念。第十二頁，共24頁。12P1

第一(dìyī)亮紋雙縫S1S2屏幕S1S2P1

λλδ=λ第十三頁，共24頁。13雙縫S1S2屏幕(píngmù)P1第一亮紋δ=λP

中央亮紋δ=0P2第二亮紋δ=2λP3/

第三亮紋δ=3λP3第三亮紋δ=3λP3/

第二亮紋δ=2λP3/

第一亮紋δ=λQ2第二暗紋Q

1

第一暗紋Q3第三暗紋Q3/

第三暗紋Q2/

第二暗紋Q1/

第一暗紋δ=5λ/2δ=λ/2δ=3λ/2δ=5λ/2δ=3λ/2δ=λ/2第十四頁，共24頁。14總結(jié)(zǒngjié)規(guī)律2.出現(xiàn)加強(qiáng)、減弱點(diǎn)的條件：路程差δ=（k=1,2,3,…）路程差δ=kλ（k=1,2,…）0,亮紋暗紋1.路程(lùchéng)差3.干預(yù)條紋(tiáowén)間距：?x=dLλ第十五頁，共24頁。15三、干預(yù)條紋(tiáowén)的間距與哪些因素有關(guān)?1、什么是干預(yù)條紋(tiáowén)的間距?雙縫S1S2屏幕(píngmù)△x△x

★條紋間距的含義：亮紋或暗紋之間的距離總是相等的，亮紋和亮紋之間的距離或暗紋和暗紋之間的距離叫做條紋間距。

★我們所說的亮紋是指最亮的地方，暗紋是最暗的地方，從最亮到最暗有一個(gè)過渡，條紋間距實(shí)際上是最亮和最亮或最暗和最暗之間的距離。

第十六頁，共24頁。16實(shí)驗(yàn)：在兩縫間距離d以及檔板和屏的距離L一定的情況(qíngkuàng)下，用不同的單色光做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果如右：四、波長(zhǎng)(bōcháng)和頻率見書本彩頁想一想：紅、藍(lán)、紫光的波長(zhǎng)大小是什么(shénme)關(guān)系？1.紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，紫光的波長(zhǎng)最短。

白光的干預(yù)圖樣是什么樣？白光的干預(yù)圖樣是彩色的零級(jí)亮紋中央是白色的。見書本彩頁。第十七頁，共24頁。172、波長(zhǎng)越長(zhǎng)(yuèchánɡ)頻率越小，波長(zhǎng)越短頻率越大。波長(zhǎng)和頻率的乘積等于波速：v=λf不同的色光在真空中的傳播速度相同。所以(suǒyǐ)：波長(zhǎng)越長(zhǎng)頻率越小，波長(zhǎng)越短頻率越大。光的

顏色波長(zhǎng)λ(nm)頻率f

(1014Hz)光的

顏色波長(zhǎng)λ(nm)頻率f

(1014Hz)紅770～6203.9～4.8綠580～4905.2～6.1橙620～6004.8～5.0藍(lán)－靛490～4506.1～6.7黃600～5805.0～5.2紫450～4006.7～7.51nm=10-9m第十八頁，共24頁。181、在真空中波長(zhǎng)為6×10-7m的是黃光，波長(zhǎng)為4×10-7m的是紫光，現(xiàn)有一束頻率為5×1014HZ的單色光，它在折射率的無色透明玻璃(bōlí)中的波長(zhǎng)是多少？它在玻璃(bōlí)中呈什么顏色？解：該色光(sèguāng)在真空中的波長(zhǎng)

是黃光(huánɡɡuānɡ)該色光在真空中為黃光，進(jìn)入玻璃后頻率不變，因而仍為黃光。[例題]×10-10m

可得在玻璃中的波長(zhǎng)為=4000

×10-10m

由lllloo===ffvcn第十九頁，共24頁。19解：2.在楊氏干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)兩狹縫間距為1mm，雙縫到屏的距離為20cm，屏上得到的干預(yù)圖樣(túyàng)如圖，請(qǐng)根據(jù)圖中的測(cè)量數(shù)據(jù)。求出該單色光的波長(zhǎng)和頻率。

由ldlx=Dcmcmx==D1.055.0∴=5×10-7mf第二十頁，共24頁。20[練習(xí)]1、關(guān)于光的干預(yù)，以下說法中正確的選項(xiàng)是A、兩列不同(bùtónɡ)顏色的光不可能發(fā)生干預(yù)B、兩列強(qiáng)度不同(bùtónɡ)的光不可能發(fā)生干預(yù)C、兩列強(qiáng)度不同(bùtónɡ)的光可能發(fā)生干預(yù)D、兩列顏色相同的光不可能發(fā)生干預(yù)〔〕AC2、用白光做雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)時(shí)，觀察到的干預(yù)圖樣中央為白色明紋，兩側(cè)出現(xiàn)(chūxiàn)彩色的條紋。這是因?yàn)椋骸病矨、各種色光的波長(zhǎng)不同B、各種色光的傳播速度不同C、各種色光的色散不同D、各種色光的溫度不同A第二十一頁，共24頁。213、在雙縫干預(yù)實(shí)驗(yàn)中，要增大相鄰(xiānɡlín)兩條明紋的間距，需要：

A、增大入射光的頻率B、增大入射光的強(qiáng)度C、減小入射光的頻率D、減小入射光的強(qiáng)度〔〕CC4、在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)用波長(zhǎng)為λ1的單色光照射時(shí)，觀察到屏上P點(diǎn)處恰為從光屏中心O點(diǎn)數(shù)起第三條亮紋，當(dāng)換用波長(zhǎng)為的單色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)，從O點(diǎn)數(shù)起第三條亮紋的位置（A）在P