《5.1_光的干涉_5.2光的衍射》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5.1_光的干涉_5.2光的衍射（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、5.1 光的干涉,英国医生和物理学家。对物理学的贡献，除了提出“能”的概念（1807年）和杨氏弹性系数之外，最大的成就就是1801提出光的干涉理论。,科学简史,杨氏双缝实验,杨氏双缝干涉,像屏,双缝屏,将同一光源发出的光(频率相同) 通过一个狭缝（振动方向一致） 再通过一与单缝平行的双缝（相干光源）,光的干涉,双缝干涉,激光束,双缝,屏,屏上看到明暗相间的条纹,结论:光是一种波,亮条纹,亮条纹,探究： 出现明暗相间条纹的条件,S1,S2,亮条纹,出现亮条纹的条件,（ k=0，1，2，3）,暗条纹,探究2： 出现明暗相间条纹的条件,S1,S2,亮条纹,暗条纹,出现亮条纹和暗条纹的条件,（ k=0
2、，1，2，3）,（ k=0，1，2，3）,k=0：0级亮条纹 （中央亮条纹，s=0） k=1：1级亮条纹 k=2：2级亮条纹,k=0：1级暗条纹 k=1：2级暗条纹 k=2：3级暗条纹,单色激光束,屏,等间距,双缝干涉图样,图样有何特征？,S1,S2,亮条纹的中心线,亮条纹的中心线,双缝,中央亮条纹,明暗相间,光的干涉,双缝干涉,1、两个独立的光源发出的光不是相干光，双缝干涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光，在光屏上形成稳定的干涉条纹,2、在双缝干涉实验中，光屏上某点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时，该点出现亮条纹；光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时，该点出现暗条纹,例题:在双缝
3、干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光用只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时 ( ) A、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的双缝干涉条纹消失 B、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条纹仍然存在 C、任何颜色的干涉条纹都不存在，但屏上仍有亮光 D、屏上无任何亮光,C,白光,（2）白光干涉图样分析,红光,蓝光,亮暗相间彩色条纹,1.在单色光的双缝干涉实验中 （ ） A.两列光波波谷和波谷重叠处出现暗条纹 B.两列光波波峰和波峰重叠处出现亮条纹 C.从两个狭缝到达屏上的路程差是波长的整数倍时,出现亮条纹 D.从两个狭缝到达屏
4、上的路程差是波长的奇数倍时,出现暗条纹,BC,薄膜干涉,思考：肥皂泡看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，看起来也是彩色的。这些现象是这样形成的？,1）现象：水平明暗相间条纹,）相干光的来源： 肥皂薄膜前表面反射光波 与后表面反射 光波相互叠加产生干涉,例1、如图4-4所示，竖直的肥皂液膜的横截面，右侧受到一束平行光的照射，关于肥皂液膜产生干涉条纹的说法正确的是() A.在右侧观察到的干涉条纹是由光线在肥皂液薄膜左右两个表面反射的两列波迭加生成的B.在右侧观察到的干涉条纹是由光线在肥皂液薄膜右测表面反射光和原入射光波迭加生成的C.观察到的条纹可能是黑白相间的也可能是色彩相间的D.观察
5、到的条纹可能是水平的 也可能是竖直的,A,薄膜干涉的应用（一） 检查表面的平整程度,取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹,标准样板,待检部件,空气薄层,如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的,如图（b）所示；如果观察到的干涉条纹弯曲，则表示被检测表面微有凸起或凹下。若（a）图的产生条纹如图（c）所示，则弯曲处的下方为凸起，判断依据：同一条纹的波程差相同，对应厚度相同。做题时操作方法：平移厚度。从弯曲的程度就可以了解被测表面的
6、平整情况。这种测量精度可达10-6cm。,注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度,薄膜干涉的应用（一） 检查表面的平整程度,薄膜干涉的应用（一） 检查表面的平整程度 变式,镀层薄膜,在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程度恰好等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。,薄膜干涉的应用（二） 增透膜,增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？,是否对所有颜色的光都有增透的作用？,薄膜的厚度至少是入射光在薄膜中波长的1/4。 r=2d=(2k+1)/2， d=(2k+
7、1)/4（k=0,1,2,3）,因为人眼对绿光最敏感，所以一般增 强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光 在薄膜中波长的1/4。由于其它色光不 能被有效透射，故反射较强，这样的 镜头呈淡紫色。,薄膜干涉的应用（二） 增透膜,三、薄膜干涉,1. 薄膜干涉的成因,2. 薄膜干涉的应用,（1）用干涉法检查表面的平整程度 如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的,；如果观察到的干涉条纹弯曲，则表示被检测表面微有凸起或凹下。依据：同一条纹的波程差相同，对应厚度相同。 做题时操作方法：平移厚度。 （2）增透膜：反射光相互抵消，反射光减弱，折射光增强。 薄膜的厚度至少是入射光在薄膜中波长的1/4。 r=2d=
8、(2k+1)/2， d=(2k+1)/4（k=0,1,2,3） （3）增反膜：反射光加强，折射光减弱。 薄膜的厚度至少是入射光在薄膜中波长的1/2。 r=2d=k， d=k/2（k=0,1,2,3）,巩固练习,1、下列现象属于薄膜干涉的有: （ ） A.在水面上的油膜呈现的彩色花纹; B.雨后天空中呈现的彩虹; C.阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹 D.肥皂泡上呈现的彩色条纹。,2、用单色光照射肥皂薄膜:（ ） 看到的干涉图样是明暗相间的条纹; 从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉,形成干涉图样。 一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别反射出来,形成两列波,这两列波频率相同,所以可以产生干涉
9、; 若改用白光照射则看不到干涉条纹。,AD,AC,巩固练习,3. 2002（上海卷）如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，P是附有肥皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的（ ）,A B C D,D,巩固练习,4.(93年高考题)如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上表面是否平的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由哪两个表面反射的光叠加而成的( )Aa的上表面和b的下表面 Ba的上表面和b的上表面Ca的下表面和b的上表面Da的下表面和b的下表面,C,5、2003（上海卷）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1所示
10、。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。干涉条纹有如下特点：任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹将（ ） A.变稀疏 B.变紧密 C.不变 D.消失,巩固练习,A,两板的夹角越小（厚度变化率越小），条纹的间距越大（条纹越疏）。,6、有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是：A. 增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度；B. 增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的1/4；C. 增透膜
11、的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4； D. 因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度，红光紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色。,7、将波长为的单色光从空气垂直入射到折射率为n的透明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的厚度最少应为（ ） A，/4n； B，/2n； C，/4； D，/2,巩固练习,ACD,A,5.2 光的衍射,光的干涉现象反映了光的波动性，而波动性的另一特征是波的衍射现象，光是否具有衍射现象呢？如果有衍射现象，为什么在日常生活中我们没有观察到光的衍射现象呢？,水波、声波都会发生衍射现象，它们发生衍射的现象特征是什么？,光的衍射,一切波都能发生衍射，通
12、过衍射把能量传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多,取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处放一个像屏 ,激光束,调节狭缝宽窄,像屏,光的衍射,单缝衍射条纹的特征,光的衍射,1、中央亮纹 宽而亮,2、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗,光的衍射,观察下列衍射图样，分析衍射规律：,光的衍射,1、波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大,2、单缝不变时，光波波长大的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大,3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮条纹为白色，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，内侧为紫色,单缝衍射规律,光的衍射,A,B
13、,S,1、 孔较大时屏上出现清晰的光斑,2、 孔较小时屏上出现衍射花样,光的衍射,不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果历史上曾有一个著名的衍射图样泊松亮斑(影的中心为亮斑）,圆屏衍射,圆孔衍射,钢针的衍射,衍射光栅,衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离的排列起来形成的光学仪器。可分为透射光栅和反射光栅,干涉现象与衍射现象产生的原因及区别 1.产生原因 干涉现象和衍射现象都是由于光的叠加而产生的。 对衍射现象来说，小孔处的光源可以看成无数个子波源，它们在空间也会叠加，振动加强的点产生明条纹，振动减弱的点产生暗条纹。 干
14、涉现象中每一个小孔（缝）也能发生衍射，衍射现象中各子光源也能发生干涉，即“干中有衍，衍中有干”。我们称双缝为干涉，单缝或多缝为衍射。,2.干涉现象与衍射现象 二者区别 （1）产生条件不同 光的干涉要求频率相同的两列相干光相遇叠加。 任何光都能发生衍射，只是明显不明显而已。 （2）条纹宽度不同 干涉条纹是等宽、等距的， 衍射条纹中央最宽，两侧的亮纹逐渐变窄。 （3）光强分布不同 干涉条纹，从中央明条纹往两侧亮度变化很小。 衍射条纹的光强分布主要集中在中央亮纹，两侧的亮纹逐渐变暗。 （4）条纹的变化情况不同 干涉条纹间距与波长成正比。 衍射条纹与波长有关，但缝宽影响更大。,选择=结果,汇报结束 谢谢观看！ 欢迎提出您的宝贵意见！,
