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1、1、光的干涉,第五章 光的波动性,光 是什么 17世纪的两种学说,牛顿的微粒说,惠更斯的波动说,对光本性的认识，人类经历了十分漫长的过程，牛顿认识光是一种粒子流，与牛顿同时代的惠更斯则认为光是波，他开创了光的波动论。, 假如你认为光是波，准备通过哪些物理现象来证明呢？,假设光真的是一种波,我们必然能看到波特有的现象,1801年，英国物理学家托马斯杨在实验室里成功的观察到了光的干涉现象,对光本性的认识，人类经历了十分漫长的过程，牛顿认识光是一种粒子流，与牛顿同时代的惠更斯则认为光是波，他开创了光的波动论。,用一束平行的红色激光束照射有两条狭缝（也称双缝）S1和S2的档板（S1和S2相距0.1m）
2、，观察挡板后面与档板平行的屏幕上所出现的条纹。,观察思考？,一、双缝干涉,单色光,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,亮条纹,亮条纹,探究2： 出现明暗相间条纹的条件,S1,S2,亮条纹,出现亮条纹的条件,（ n=0，1，2，3）,暗条纹,探究2： 出现明暗相间条纹的条件,S1,S2,/2,亮条纹,暗条纹,出现亮条纹和暗条纹的条件,（ n=0，1，2，3）,（ n=0，1，2，3）,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,观察思考？,1、改变光屏到双缝的距离L，观察
3、干涉条纹的间距有何变化？ 2、改变双缝的间距d，观察干涉条纹的间距有何变化？ 3、分别用红光和紫光照射双缝，观察干涉条纹的间距有什么不同？ 想一想，双缝干部涉条纹的间距可能与哪些因素有关？,白光,干涉图样分析,红光,蓝光,亮暗相间彩色条纹,结论：,1、改变光屏到双缝的距离L，观察干涉条纹的间距有何变化？ 2、改变双缝的间距d，观察干涉条纹的间距有何变化？ 3、分别用红光和紫光照射双缝，观察干涉条纹的间距有什么不同？ 想一想，双缝干部涉条纹的间距可能与哪些因素有关？,随双缝的间距d增大而减小,随光屏到双缝的距离L增大而增大,红光波长长干涉条纹的间距大,用一根吸管蘸一点肥皂溶液，可以吹出一串肥皂泡
4、，每个肥皂泡都呈现出五颜六色，你能解释这个现象吗？,二、薄膜干涉,产生原因是当肥皂膜竖直放置，由于重力作用，膜上薄下厚。光照射到肥皂膜上，经前后膜两次反射，又叠加在一起，后膜反射光的路程比前膜反射多2倍膜厚。若膜厚度2倍等于波长整数倍，两列光波加强，呈现明纹。若某种膜厚度2倍等于半个波长奇数倍，此处两处两列波互相减弱，出现暗纹。膜厚度变化是连续的，就了现明暗相间条纹。,薄膜干涉：产生原因,光的干涉现象在技术中的应用,用干涉法检查各种镜面的平整程度。,如果被测平面是平的，干涉条纹就是一组平行的。如果干涉条纹发生弯曲，就表明被测表面不平的。,增透膜,b.增透膜,原理：当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波
5、长的时，在薄膜的两个面上的反射光，光程差恰好等于半波长，因而相互抵消，达到减小反射光，增大透射光的作用,思考：增透膜能否将所有反射光都抵消,思考：那么，怎样来确定增透膜的厚度？,因为人的视觉最敏感的色光为绿光，所以增透膜的厚度为绿光在增透膜中波长的1/4。以增大绿光的透射强度。 因为红光与紫光反射强度大，所以照相机的镜头常呈淡紫色或蓝色,照相机和望远镜,【例1】关于光的干涉，下列说法正确的是 A.只有频率相同的两列光波才能产生干涉 B.频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定 C.两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹 D.两个完全
6、相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹,A、C,【标准解答】选A、C.两列波产生干涉时，频率必须相同，否则不可能产生干涉现象，而不是干涉不稳定，故A正确、B错.两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹；若该路程差是光半波长的奇数倍时出现暗条纹（注意是半波长而不是波长），故C正确、D错.,【变式训练】（2010南京高二检测）下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是( ) A.单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源 B.双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源 C.光屏上距两缝的路程差等于半波长的整
7、数倍处出现暗条纹 D.在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生,B,【解析】选B.在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，使光源有惟一的频率和振动情况，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项A错误、B正确.在两个相干光源完全相同的情况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗纹，选项C错误.两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干涉，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干涉，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便，故选项D错误.,【例2】（2010福州高二检测）关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是（ ） A.用白光作为光源，屏上将呈现
8、黑白相间的条纹 B.用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C.用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹 D.照射单缝的单色光的波长越短，光屏上出现的条纹宽度越宽,B,【自主解答】选B.用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，故A错.用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，故B正确.红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，故C错.单色光的波长越短，光屏上出现的条纹越窄，故D错.,【典例2】在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 m,若分别用频率为f1=5.01014Hz和f2=7.51014Hz 的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗
9、条纹的情况是 A.单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹 B.单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹 C.单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹 D.单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹,【自主解答】选C.单色光f1的波长 1= m=0.610-6 m=0.6 m， 单色光f2的波长 2= m=0.410-6 m=0.4 m， 因P点到双缝的距离之差x=0.6 m=1,所以用f1照 射时P点出现亮条纹.x=0.6 m= 2,所以用f2照 射时P点出现暗条纹，故选项C正确.,【思路点拨】判断屏上某点是亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源(双缝)的路程差与波长
10、的比值.,【例3】关于光在竖直肥皂液薄膜上产生的干涉现象，下列说法中正确的是（ ） A.干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面发生反射，形成的两列光波叠加的结果 B.若出现明暗相间的条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀的 C.用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射间距小 D.薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的,A、C,【典例2】如图所示,劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图(a)所示.将一块平板玻璃放置在另一块平板玻璃之上,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.当光垂直入射后,从上往下看到的干涉条纹如图(b)所示.现若在图(a)装置中抽去一张纸片,则当光垂直入射到新的劈
11、形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹（ ）,A.变疏 B.变密 C.不变 D.消失,A,【标准解答】选A、C.要想产生干涉现象，必须有两列相干光源.在肥皂膜干涉中，薄膜前后两表面反射的光正好是两个相干光源，它们相互叠加形成干涉条纹，所以选项A正确. 肥皂膜在重力作用下，上面薄、下面厚，厚度是不均匀的，并且厚度均匀的薄膜是不会出现干涉条纹的（若厚度相同，路程差处处相等，两列波叠加后，若是加强，处处光线加强，若是减弱，处处光线减弱，不会出现明暗相间条纹），所以选项B错误.,波长越短的光波，对同一装置，干涉条纹越窄.绿光的波长小于黄光的波长，所以绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射的间距小.
12、选项C正确. 出现亮、暗条纹的位置与薄膜厚度有关，对于某位置，若光线叠加后加强，则与此等厚度的位置反射光线叠加都加强，从而形成亮条纹.对暗条纹也是一样道理.由于薄膜同一水平线上的厚度相同，因此干涉条纹基本上是水平的，所以选项D错误.故选A、C.,【变式训练】如图所示,一束白光从左侧 射入肥皂薄膜,下列说法正确的是( ) A.人从右侧向左看，可以看到彩色条纹 B.人从左侧向右看，可以看到彩色条纹 C.彩色条纹水平排列 D.彩色条纹竖直排列,B、 C,【解析】选.一束白光从左侧射到薄膜上，经前后两个面反射回来的光相遇，发生干涉现象，我们由左向右看，可看到彩色条纹，B正确，A错误，又由于同一水平线上的薄膜厚度相同，所以彩色条纹是水平排列的，C正确，D错误.,
