4.3 光的干涉 課件-高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊-2

3.光的干涉【復(fù)習(xí)回顧】1.兩列波發(fā)生干涉的條件？①頻率相同；②相位差恒定；③振動方向相同2.兩列波(步調(diào)相同）干涉時，振動加強(qiáng)的點(diǎn)和振動減弱的點(diǎn)如何判斷？振動始終加強(qiáng)點(diǎn)：振動始終減弱點(diǎn)：3.光能不能夠發(fā)生干涉呢？為什么？能，干涉是波特有的現(xiàn)象。4.如果光波發(fā)生干涉，你可能看到一幅什么樣的圖景呢？如何獲取相干光源？干涉現(xiàn)象、衍射現(xiàn)象是波獨(dú)有的特征，如果要證明光是波的話，就應(yīng)觀察到光的干涉現(xiàn)象。1801年英國物理學(xué)家托馬斯·楊在實(shí)驗(yàn)室里成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象.明暗相間的干涉條紋red實(shí)驗(yàn)裝置問題1.濾光片的作用？問題2.單封的作用？問題3.雙封的作用？問題4.屏的作用？【楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象原因】1.波程差：ΔS=PS2－PS1(1)亮條紋的條件：(2)暗條紋的條件：雙縫S1S2光屏條紋命名1.亮條紋條件：P0零級條紋或中央亮紋△s=0P1第1亮紋△s=λP2第2亮紋△s=2λP3第3亮紋△s=3λ,n為條紋級次P'1第1亮紋△s=λP'2第2亮紋△s=2λP'3第3亮紋△s=3λ2.暗條紋條件：,n為條紋級次Q1第1暗紋△s=λ/2Q2第2暗紋△s=3λ/2Q3第3暗紋△s=5λ/2Q'1第1暗紋△s=λ/2Q'2第2暗紋△s=3λ/2Q'3第3暗紋△s=5λ/2問題:相鄰兩條亮條紋(暗條)之間間距如何計(jì)算？ds1s2Ld<<L①②①得：②—相鄰亮（暗）條紋中心間距：L>>x，故S1+S2約為2L各色光在真空中的波長和頻率的范圍見下表：光的顏色波長λ(μm)頻率f

(1014Hz)光的顏色波長λ(μm)頻率f

(1014Hz)紅0.77～0.633.9～4.8青0.50～0.456.0～6.7橙0.63～0.604.8～5.0藍(lán)0.45～0.436.7～7.0黃0.60～0.575.0～5.3紫0.43～0.407.0～7.5綠0.57～0.505.3～6.0波長減小頻率增大紅光亮條紋間距最大，紫光亮條紋間距最小問題:在d與L一定時，紅光的亮條紋中心間距大還是紫光的亮條紋中心間距大？紅光干涉條紋紫光干涉條紋問題：在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果撤去單縫前的濾光片，改用白光入射，能看到什么現(xiàn)象？(1)中央為白色亮條紋,兩側(cè)是明暗相間的彩色條紋；中央是白色條紋，兩側(cè)是彩色條紋,并紅色排在最外側(cè)(3)在每條彩色亮紋中紅光總是在外緣,紫光在內(nèi)線。(2)干涉條紋是以中央亮紋為對稱點(diǎn)排列的；白光為什么會形成這樣條紋呢？1、單縫的作用是什么?

得到一個線光源2、雙縫的作用是什么?得到頻率相等的相干光源3、雙縫的干涉圖樣有什么特點(diǎn)平行于雙縫明暗相間等間距的條紋4、屏上的亮條紋到兩縫的距離滿足什么關(guān)系？到兩縫的距離差等于半波長的偶數(shù)倍5、屏上的暗條紋到兩縫的距離滿足什么關(guān)系？到兩縫的距離差等于半波長的奇數(shù)倍6、相鄰明條紋（或暗條紋）的間距與哪些量有關(guān)，具體是什么關(guān)系？與雙縫間距、雙縫到屏的距離、單色光的波長有關(guān)，與單縫到雙縫的距離無關(guān)。7、白光雙縫干涉的圖樣是什么樣的？平行于雙縫的彩色條紋，中央是白色條紋，彩色條紋的內(nèi)側(cè)是紫色，外側(cè)為紅色。一、雙縫干涉1.某同學(xué)利用如圖所示實(shí)驗(yàn)觀察光的干涉現(xiàn)象，其中A為單縫屏，B為雙縫屏，C為光屏。當(dāng)讓一束陽光照射A屏?xí)r，C屏上并沒有出現(xiàn)干涉條紋,移走B后,C上出現(xiàn)一窄亮斑。分析實(shí)驗(yàn)失敗的原因可能是()A.單縫S太窄B.單縫S太寬C.S到S1和S2距離不相等D.陽光不能作為光源B2.如圖是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置示意圖，使用波長為600nm的橙色光照射時，在光屏中心P點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋，位于P點(diǎn)上方的P1點(diǎn)到S1、S2的路程差恰為600nm?，F(xiàn)改用波長為400nm的紫色光照射，則()A.P和P1處都出現(xiàn)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處和P1處都是暗條紋B【例3】(多選)在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用綠色激光照射在雙縫上，在縫后的屏幕上顯示出干涉圖樣。若要增大干涉圖樣中兩相鄰亮條紋的間距，可選用的方法是()A.改用紅色激光B.減小雙縫間距C.將屏幕向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動D.將光源向遠(yuǎn)離雙縫的位置移動ABC下列關(guān)于雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的說法中正確的是()A.單縫的作用是獲得頻率保持不變的相干光源B.雙縫的作用是獲得兩個振動情況相同的相干光源C.光屏上距兩縫的路程差等于半波長的整數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋D.在光屏上能看到光的干涉圖樣，但在雙縫與光屏之間的空間卻沒有干涉現(xiàn)象發(fā)生B【訓(xùn)練2】用雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置得到紅光的干涉條紋。先增加光源與單縫之間的距離，再將光源與單縫之間的紅色濾光片換為綠色濾光片，下列說法正確的是()A.增加光源與單縫之間的距離后，得到的條紋間距變大B.增加光源與單縫之間的距離后，得到的條紋間距變小C.換為綠色濾光片后，得到的條紋間距變小D.換為綠色濾光片后，得到的條紋間距變大C4、像上出現(xiàn)明暗相間的黃色條紋。5、隨著時間的推移，條紋間距越來大。1、點(diǎn)燃酒精燈，并在酒精燈火焰里灑一些食鹽。3、在火焰的同側(cè)觀察火焰的反射像。2、用金屬環(huán)在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。二、薄膜干涉前表面后表面光程差為波長的整數(shù)倍，形成黃色的明條紋。光程差為半波長的奇數(shù)倍，形成暗條紋。由于重力的作用，肥皂薄膜將形成上薄下厚的楔形。光從薄膜的前后兩個表面反射出來兩個光波，這兩列光波的頻率相同，產(chǎn)生干涉。在重力的作用下，薄膜隨著時間越來越薄，條紋間距變大。白光照射時是彩色條紋現(xiàn)象解釋劈尖干涉(薄膜不等厚)的相鄰亮條紋間距d1d2

Lθθ

亮紋1Δs1=2d1=λ亮紋2Δs2=2d2=2λ結(jié)論:2.λ一定時，劈尖θ角越小,ΔL越大,條紋越稀疏

L與θ,λ有關(guān)

L

L

L3.θ一定時,λ越大,ΔL越大,條紋越稀疏1.λ、θ一定時,相鄰條紋等間距2、薄膜干涉的應(yīng)用①檢驗(yàn)平面平整度劈尖空氣薄層標(biāo)準(zhǔn)樣板待檢部件取一個透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板，放在待檢查的部件表面并在一端墊一薄片，使樣板的平面與被檢查的平面間形成一個楔形空氣膜，用單色光從上面照射，入射光從空氣層的上下表面反射出兩列光形成相干光，從反射光中就會看到干涉條紋。檢測面平整檢測面不平整思考：條紋彎曲的地方是凸起還是凹下？亮亮d1d2θabd2亮若檢測面某處凹下，則對應(yīng)的明條紋提前出現(xiàn)。若檢測面某處凸起，則對應(yīng)的明條紋延后出現(xiàn)。同理可推：檢測面凹下檢測面凸起（2）光盤的表面呈彩色（1）肥皂泡呈彩色、水上的油膜呈彩色生活中我們經(jīng)常見到光的干涉現(xiàn)象:（3）昆蟲的翅膀呈彩色1.產(chǎn)生原因:凸透鏡下表面和玻璃上表面之間形成空氣薄膜，干涉現(xiàn)象是凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光在凸透鏡下表面疊加形成的2.特點(diǎn):牛頓環(huán)(干涉):(1)單色光入射,越往外,相鄰條紋間距越小(2)白色光入射,紅光的相鄰條紋間距最大，紫光最小(單色光)1.如圖所示，豎直放置的肥皂薄膜受到重力作用而形成上薄下厚的薄膜，從膜左側(cè)面水平射入紅光，在左側(cè)面觀察到干涉條紋，則下列說法正確的是()A.干涉條紋是由薄膜左右兩個面的反射光疊加形成的B.干涉條紋是紅黑相間的豎直條紋C.入射光如果換成紫光，相鄰亮條紋間距變大D.薄膜上不同顏色的光的條紋的明暗位置相同A2.(多選)利用薄膜干涉的原理可以檢查平面的平整度和制成鏡頭增透膜。圖1中，讓單色光從上方射入，這時從上方看可以看到明暗相間的條紋，下列說法正確的是()A.圖1中將薄片向著劈尖方向移動使劈角變大時，條紋變疏B.圖1中將樣板微微平行上移，條紋疏密不變C.在圖1中如果看到的條紋如圖2所示，說明被檢平面在此處是凹下D.圖3中鍍了增透膜的鏡頭看起來是有顏色的，那是增透了這種顏色的光的緣故BC鍍膜鏡頭看起來是有顏色的是因該種顏色的光沒有增透造成的3.如圖所示，在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡,在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜，讓一束單色光垂直入射到該裝置上,結(jié)果在上方觀察到同心圓環(huán)狀干涉條紋，稱為牛頓環(huán)。以下說法正確的是()A.干涉現(xiàn)象是凸透鏡下表面反射光和凸透鏡上表面反射光疊加形成的B.干涉現(xiàn)象是