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1、单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2024/1/16,#,鲁科,201,9,第,1,节,光的干涉,高中物理选择性必修一,第,5,章,光的干涉、衍射和偏振,光是一种电磁波。也会产生干涉现象吗？,波的干涉,回顾,振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相间隔、稳定分布的现象，称为波的干涉。形成的图样称为干涉图样。,波的干涉,一、光的干涉及其产生的条件,双缝干涉现象,将一束激光照射到双缝上，光通过双缝后照射到光屏上，可观察到屏上出现明暗相间的条纹,。,杨氏双缝干涉实验,杨氏双缝干涉实验,1,、装置特点,：,2,、装置的作用,屏上看到明
2、暗相间的条纹,2,）,双缝很近（约,0.1mm,）,1,）双缝,S,1,、,S,2,到单缝,S,的距离相等,获得两个振动情况完全相同的光源，叫,相干光源。,双缝的作用：,单缝的作用：,获得光源,3,、现象,要用单色光（激光）,英国物理学家托马斯,杨（,T,Young,，,1773-1829,）,1801,年，英国物理学家托马斯,杨首次在实验室成功进行了光的干涉实验，即著名的杨氏双缝干涉实验。,杨氏双缝干涉实验,4,、干涉图样的特点,：,S1,S2,双缝,屏幕,P,1,第一亮纹,P,中央亮纹,P,2,第二亮纹,P,3,/,第三亮纹,P,3,第三亮纹,P,3,/,第二亮纹,P,3,/,第一亮纹,屏
3、上到,S,1,S,2,距离相等的点出现的是明条纹,叫做,中央亮纹,明、暗条纹互相间隔,明,(,暗,),条纹的宽度相同,一、光的干涉及其产生的条件,激光光源发出的光，同时投射到缝,S,1,和缝,S,2,上，被分成两列光波。这两列光波,振动频率、振动方向,都相同，在双缝后相遇，出现振动加强和减弱相间的区域，在屏上就出现了明暗相间的干涉条纹。,01,光的干涉,02,干涉的条件,研究表明，要使两列光波相遇时产生干涉现象，,两列光波必须具有相同的频率和振动方向。,03,光具有波的特性,干涉是波特有的一种现象，光确实具有波的特性。,一、光的干涉及其产生的条件,在一个房间里同时开两盏白炽灯，测看到干涉现象吗
4、？,因为白炽灯的一根钨丝中包含大量的钨原子，这些原子发出的光波的频率、振方向多种多样，发出光波的时间也各有先后，这样叠加在一起只能形成一片均匀的亮光，看不出有规则的干涉图样。,光的相干条件,相干光源,产生稳定干涉图样的条件,频率相同,振动方向相同,相位差恒定,光的相干条件,光源,如果两列光波的频率和振动方向都相同，但相位差变化不定，这样的两列光波叠加也不可能产生出稳定的干涉图样。,符合光的相干条件的光源：,S1,S2,P,P,中央亮纹,在光屏的中心取一个点,P,，使它到缝,S,1,和缝,S,2,的距离相等。,又由于从,S,1,、,S,2,发出的光是振动情况完全相同，那么,当其中一条光传来的是波
5、峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在,P,点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅,A,A,1,+A,2,为最大，,P,点总是振动加强,的地方，故出现亮纹,双缝,S1,S2,屏幕,两列光的路程差,r=0,二、明暗条纹形成分析,01,中央亮纹,（一）亮纹形成的原因,P,1,第一亮纹,双缝,S1,S2,屏幕,S1,S2,P,1,取,P,点上方的点,P,1,，从,S,1,、,S,2,发出的光到,P,1,点的,光程差，正好等于一个波长,r=S,1,S,2,=,，当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来
6、的也一定是波谷，在,P1,点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅,A,A,1,+A,2,为最大，,P1,点总是振动加强的地方，故出现亮纹。,两列光的路程差,r=,二、明暗条纹形成分析,02,第一亮纹,取,P,点上方的点,P,2,，从,S,1,S,2,发出的光到,P,2,点的,光程差，正好等于一个波长,r=S,1,S,2,=2,，当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在,P2,点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅,A,A1+A2,为最大，,P2,点总是振动加强的地方，故出现亮纹。,两列光的路程差,r=2,S1,S2,P
7、,1,2,二、明暗条纹形成分析,03,第二亮纹,双缝,S1,S2,屏幕,P,1,第一亮纹,r=,P,中央亮纹,r=0,P,2,第二亮纹,r=2,P,3,/,第三亮纹,r=3,P,3,第三亮纹,r=3,P,3,/,第二亮纹,r=2,P,3,/,第一亮纹,r=,当,两列光的路程差,r=n,时出现亮纹,当光程差,r=n,，那么,当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在,P,n,点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅,A,A,1,+A,2,为最大，,P,n,点总是振动加强,的地方，故,出现亮纹,二、明暗条纹形成分析,04,第,n,
8、亮纹,Q,1,第一暗纹,Q,1,当其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，,Q,1,点总是波峰与波谷相遇，振幅最小，,Q,1,点总,是振动减弱的地方,，故,出现暗纹,。,/2,S1,S2,/2,双缝,S1,S2,屏幕,P,中央亮纹,取,P,点上方的点,Q,1,，与两个狭缝,S,1,、,S,2,光程差,r=S,1,S,2,/2,两列光的路程差,r=/2,二、明暗条纹形成分析,（二）暗纹形成的原因,01,第一暗纹,Q,2,第二暗纹,双缝,S1,S2,屏幕,3/2,Q,1,第一暗纹,P,中央亮纹,取,P,点上方的点,Q,2,，与两个狭缝,S,1,
9、、,S,2,光程差,r=S,1,S,2,3/2,当其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，,Q,2,点总是波峰与波谷相遇，振幅最小，,Q,2,点总是振动减弱的地方，故出现暗纹。,两列光的路程差,r=3/2,二、明暗条纹形成分析,02,第,2,暗纹,双缝,S1,S2,屏幕,Q,2,第二暗纹,Q,1,第一暗纹,Q,3,第三暗纹,Q,3,/,第三暗纹,Q,2,/,第二暗纹,Q,1,/,第一暗纹,r=5/2,r=/2,r=3/2,r=5/2,r=3/2,r=/2,当,两列光的路程差,r=,半波长的奇数倍时出现暗纹,二、明暗条纹形成分析,03,第,n
10、,暗纹,（,1,）,空间的某点距离光源,S,1,和,S,2,的路程差为,0,、,1,、,2,、,3,、等波长的整数倍（,半波长的偶数倍,）时，该点为振动加强,点,。,（,2,）空间的某点距离光源,S,1,和,S,2,的路程差为,/2,、,3/2,、,5/2,、等,半波长的奇数倍,时，该点为振动减弱点。,规律总结,光程差,r,=,n,（,n=0,，,1,，,2,，等）,光程差,r,=,（,2n+1)/2 (n=0,1,2,3,等）,亮纹,暗纹,二、明暗条纹形成分析,三、双缝干涉条纹公式,设相邻两条亮条纹或暗条纹中心间距为,y,为光波的波长，,d,为双缝间距离，,l,为双缝到光屏的距离。,研究表明
11、,三、双缝干涉条纹公式,当,d,和,l,一定时,波长越长的光形成的干涉条纹宽度越宽。,当,和,d,一定,屏与双缝距离,l,越长，光形成的干涉条纹宽度越宽。,当,和,l,一定,双缝距离越大，光,形成的干涉条纹宽度越窄。,点击播视频,点击播视频,用橙色光做双缝干涉实验时，测得双缝间的距离为,0.1cm,，双缝挡板与光屏间的距离为,205cm,，第,1,条亮线与第,5,条亮线中心间距为,0.5cm,。求橙色光的波长和频率。,解,如果把实验装置放入折射率大于,1,的介质中，保持,l,和,d,不变，条纹间距会不同吗？,光程与双缝干涉的条纹间距,拓展,0,光程,如果光在介质中传播的距离为,l,介质的折射率
12、为,n,则,nl,称为光程，用,表示,。,=,nl,在真空中,n=1,=,l,光程：相同时间，光在真空中传播的距离。,在真空或空气中,n=1,四、薄膜干涉及其应用,色彩斑斓的肥皂泡、五颜六色的油膜也与光的干涉现象有关。,肥皂液膜上的干涉,在酒精灯灯芯上撒一些食盐，灯焰能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂液中蘸一下，使铁丝圈挂上一层薄薄的液膜，用酒精灯的黄光照射液膜，液膜反射的光能使我们看到灯焰的像。为什么灯焰的像会出现明暗相间的横条纹？,四、薄膜干涉及其应用,01,解释,灯焰的像是液膜前后两个面反射的光形成的，这两列光波的频率相同，能发生干涉。竖直放置的肥皂液膜受到重力的作用，下面厚，上面薄，在液
13、膜上不同的地方，来自前后两个液面的反射光所走的路程不同。这两列波在一些地方叠加后互相加强，于是出现了亮条纹；在另一些地方叠加后互相削弱，于是出现了暗条纹。,光程差为,波长的整数倍,，形成亮条纹。,光程差为,半波长的奇数倍,，形成暗条纹。,四、薄膜干涉及其应用,02,薄膜干涉,由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象称为薄膜干涉。,用,白光,照射肥皂液膜，由于各色光干涉后的条纹间距不同，液膜上就会出现,彩色,条纹。,有透明薄膜保护层的激光唱片,蚌壳表面透明薄膜上呈现出各种色彩,昆虫的翅膀呈彩色条纹,03,应用,四、薄膜干涉及其应用,两块叠放在一起的玻璃板之间存在很薄的一层空气薄膜，光波分别在与
14、该空气薄膜接触的两玻璃面上反射。当这两部分反射光相遇时，也会产生薄膜干涉，形成干涉条纹。,轻压玻璃板，被压处空气薄膜的厚度会变化，从而导致干涉条纹弯曲变形。,可利用这一特点来检查平面的平整程度,四、薄膜干涉及其应用,如图所示，在被测平面上放一个透明的标准平面样板，在样板的一端垫一个薄片，使标准平面和被测平面之间形成一个楔形空气薄膜；再用单色光照射样板，这时分别从空气薄膜上、下两表面反射的两列光波就会发生干涉。如果被测表面是平的，干涉条纹就是一组平行的直条纹；如果干涉条纹发生弯曲，就表明被测表面不平。这种测量的精度可达,10,-8,m,。,1,、检查平面的平整程度,增透膜,薄膜厚度,增透膜：,在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光在薄膜中的波长的,1/4,时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长，它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜。,四、薄膜干涉及其应用,2,、增透膜,由于只有一定波长,(,一定颜色,),的光干涉时才会相互加强，所以镀膜镜头看起来是有颜色的,.,镀膜厚度不同，镜头的颜色也不一样,.,退 出,
