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1、高中物理选修光的干涉第1页，本讲稿共41页光 是什么 17世纪的两种学说牛顿的微粒说惠更斯的惠更斯的波动说波动说对光本性的认识，人类经历对光本性的认识，人类经历了十分漫长的过程，牛顿认了十分漫长的过程，牛顿认识光是一种粒子流，与牛顿识光是一种粒子流，与牛顿同时代的惠更斯则认为光是同时代的惠更斯则认为光是波，他开创了光的波动论。波，他开创了光的波动论。第2页，本讲稿共41页 假如你认为光是波，准备通过哪些物理现象来证明呢？第3页，本讲稿共41页假设假设光真的是一种波光真的是一种波我们必然能看到波特有的现象我们必然能看到波特有的现象第4页，本讲稿共41页1801年，英国物理学家年，英国物理学家托马
2、斯托马斯杨在实验室里杨在实验室里成功的观察到了光的干成功的观察到了光的干涉现象涉现象对光本性的认识，人类经对光本性的认识，人类经历了十分漫长的过程，牛历了十分漫长的过程，牛顿认识光是一种粒子流，顿认识光是一种粒子流，与牛顿同时代的惠更斯则与牛顿同时代的惠更斯则认为光是波，他开创了光认为光是波，他开创了光的波动论。的波动论。第5页，本讲稿共41页用一束平行的红色激光用一束平行的红色激光束照射有两条狭缝（也束照射有两条狭缝（也称双缝）称双缝）S1和和S2的档的档板板（S1和和S2相距相距0.1m），），观察挡板后面与档板平观察挡板后面与档板平行的屏幕上所出现的条行的屏幕上所出现的条纹。纹。观察思考
3、？观察思考？一、一、双缝干涉双缝干涉第6页，本讲稿共41页单单色色光光屏屏S1S2双缝双缝探究探究1：光是一种波：光是一种波 第7页，本讲稿共41页单单色色激激光光束束屏屏等间距等间距双缝干涉图样双缝干涉图样图样有何特征？图样有何特征？S1S2亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线双缝双缝中央亮条纹中央亮条纹明暗相间明暗相间第8页，本讲稿共41页亮条纹亮条纹亮条纹亮条纹探究探究2：出现明暗相间条纹的条件出现明暗相间条纹的条件S1S2第9页，本讲稿共41页第10页，本讲稿共41页亮条纹亮条纹出现亮条纹的条件出现亮条纹的条件
4、（n=0，1，2，3）第11页，本讲稿共41页暗条纹暗条纹探究探究2：出现明暗相间条纹的条件出现明暗相间条纹的条件S1S2/2第12页，本讲稿共41页第13页，本讲稿共41页亮条纹亮条纹暗条纹暗条纹出现亮条纹和暗条纹的条件出现亮条纹和暗条纹的条件（n=0，1，2，3）（n=0，1，2，3）第14页，本讲稿共41页光的干涉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屏上看到明暗相间的条纹结论结论:光是一种波光是一种波第15页，本讲稿共41页观察思考？观察思考？1 1、改变光屏到双缝的距离、改变光屏到双缝的距离L L，观察干涉条纹的间距有何，观察干涉条纹的间距有何变化？变化？2 2、改变双缝
5、的间距、改变双缝的间距d d，观察干涉条纹的间距有何变化，观察干涉条纹的间距有何变化？3 3、分别用红光和紫光照射双缝，观察干涉条纹的间距、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？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想一想，双缝干部涉条纹的间距可能与哪些因素有关？第16页，本讲稿共41页第17页，本讲稿共41页白光干涉图样分析干涉图样分析红光蓝光亮暗相间彩色条纹亮暗相间彩色条纹第18页，本讲稿共41页结论：结论：1 1、改变光屏到双缝的距离、改变光屏到双缝的距离L L，观察干涉条纹的间距有，观察干涉条纹的间距有何变化？何变化？2 2、改变双缝的间距、改变双
6、缝的间距d d，观察干涉条纹的间距有何变化，观察干涉条纹的间距有何变化？3 3、分别用红光和紫光照射双缝，观察干涉条纹的、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？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？想一想，双缝干部涉条纹的间距可能与哪些因素有关？随随双缝的间距双缝的间距d增大而减小增大而减小随随光屏到双缝的距离光屏到双缝的距离L增大而增大增大而增大红光波长长干涉条纹的间距大红光波长长干涉条纹的间距大第19页，本讲稿共41页用一根吸管蘸一点肥皂溶用一根吸管蘸一点肥皂溶液，可以吹出一串肥皂泡，液，可以吹出一串肥皂泡，每个肥皂泡都呈现出每个肥皂泡都呈现出五
7、五颜颜六六色色，你能解释这个现象，你能解释这个现象吗？吗？二、薄膜干涉二、薄膜干涉第20页，本讲稿共41页第21页，本讲稿共41页产生原因是当肥皂膜竖直放置，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，后膜反射反射，又叠加在一起，后膜反射光的路程比前膜反射多光的路程比前膜反射多2倍膜厚。倍膜厚。若膜厚度若膜厚度2倍等于波长整数倍，倍等于波长整数倍，两列光波加强，呈现明纹。若某两列光波加强，呈现明纹。若某种膜厚度种膜厚度2倍等于半个波长奇数倍等于半个波长奇数倍，此处两处两列波互相减
8、弱，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，出现暗纹。膜厚度变化是连续的，就了现明暗相间条纹。就了现明暗相间条纹。薄膜干涉：产生原因薄膜干涉：产生原因第22页，本讲稿共41页光的干涉现象在技术中的应用光的干涉现象在技术中的应用用干涉法检查各种镜用干涉法检查各种镜面的平整程度。面的平整程度。如果被测平面是平的，如果被测平面是平的，干涉条纹就是一组平干涉条纹就是一组平行的。如果干涉条纹行的。如果干涉条纹发生弯曲，就表明被发生弯曲，就表明被测表面不平的。测表面不平的。第23页，本讲稿共41页第24页，本讲稿共41页增增透透膜膜第25页，本讲稿共41页b.b.增透膜增透膜 原理：原理
9、：当当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的的时时，在薄膜的两个面上的反射光，光，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，增大透射光的作用减小反射光，增大透射光的作用思考：思考：增透膜能否将所有反射光都抵消增透膜能否将所有反射光都抵消 思考：思考：那么，怎样来确定增透膜的厚度？那么，怎样来确定增透膜的厚度？第26页，本讲稿共41页因为人的视觉最敏感的色光为绿光，所以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增透膜的厚度为绿光在光在增透膜中波长增透膜中波长的的1/4。以增大绿光的透射强度
10、。以增大绿光的透射强度。因为红光与紫光反射强度大，所以因为红光与紫光反射强度大，所以照相机的镜头常呈照相机的镜头常呈淡紫色或蓝色淡紫色或蓝色照相机和望远镜照相机和望远镜第27页，本讲稿共41页【例【例1 1】关于光的干涉，下列说法正确的是】关于光的干涉，下列说法正确的是A.A.只有频率相同的两列光波才能产生干涉只有频率相同的两列光波才能产生干涉B.B.频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定C.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到
11、达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹D.D.两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个狭缝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奇数倍时出现暗条纹到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹A、C第28页，本讲稿共41页【标准解答】【标准解答】选选A A、C.C.两列波产生干涉时，频率必须相同，否则不两列波产生干涉时，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，故可能产生干涉现象，而不是干涉不稳定，故A A正确、正确、B B错错.两个完全相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同的相干光源做双缝干涉实验时
12、，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），故出现暗条纹（注意是半波长而不是波长），故C C正确、正确、D D错错.第29页，本讲稿共41页【例【例2 2】（】（20102010福州高二检测）关于杨氏双缝干涉实验，下福州高二检测）关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是（列说法正确的是（）A.A.用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B.B.用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的
13、条纹C.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彩色条纹D.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第32页，本讲稿共41页【自主解答】【自主解答】选选B.B.用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，故彩色条纹，故A A错错.用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，故暗条纹（即黑条纹）相间，故B B正确正确.红光和紫光频率不同，红光和紫光频率不同，不能产
14、生干涉条纹，故不能产生干涉条纹，故C C错错.单色光的波长越短，光屏上出现单色光的波长越短，光屏上出现的条纹越窄，故的条纹越窄，故D D错错.第33页，本讲稿共41页【典例【典例2 2】在双缝干涉实验中，双缝到光屏上】在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P P点的距离之差为点的距离之差为0.6 m,0.6 m,若分别用频率为若分别用频率为f f1 1=5.010=5.0101414HzHz和和f f2 2=7.510=7.5101414Hz Hz 的单的单色光垂直照射双缝，则色光垂直照射双缝，则P P点出现明、暗条纹的情况是点出现明、暗条纹的情况是A.A.单色光单色光f f1 1和和f f2 2分别
15、照射时，均出现明条纹分别照射时，均出现明条纹B.B.单色光单色光f f1 1和和f f2 2分别照射时，均出现暗条纹分别照射时，均出现暗条纹C.C.单色光单色光f f1 1照射时出现明条纹，单色光照射时出现明条纹，单色光f f2 2照射时出现暗条照射时出现暗条纹纹D.D.单色光单色光f f1 1照射时出现暗条纹，单色光照射时出现暗条纹，单色光f f2 2照射时出现明条纹照射时出现明条纹第34页，本讲稿共41页【自主解答】【自主解答】选选C.C.单色光单色光f f1 1的波长的波长1 1=m=0.610 =m=0.610-6-6 m=0.6 m m=0.6 m，单色光单色光f f2 2的波长的波
16、长2 2=m=0.410=m=0.410-6-6 m=0.4 m m=0.4 m，因因P P点到双缝的距离之差点到双缝的距离之差x=0.6 m=x=0.6 m=1 1,所以用所以用f f1 1照照射时射时P P点出现亮条纹点出现亮条纹.x=0.6 m=.x=0.6 m=2 2,所以用所以用f f2 2照照射时射时P P点出现暗条纹，故选项点出现暗条纹，故选项C C正确正确.【思路点拨】【思路点拨】判断屏上某点是亮条纹还是暗条纹，要看该点到两判断屏上某点是亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源个光源(双缝双缝)的路程差与波长的比值的路程差与波长的比值.第35页，本讲稿共41页【例【例3 3】关于光
17、在竖直肥皂液薄膜上产生的干涉现象，下列说法中正】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（确的是（）A.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列光波叠加的结果B.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匀的C.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.D.薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的A、C第36页，本讲稿共41页【典例【
18、典例2 2】如图所示】如图所示,劈尖干涉是一种薄膜干涉劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图其装置如图(a)(a)所示所示.将一块平板玻璃放置在另一块平板玻璃之上将一块平板玻璃放置在另一块平板玻璃之上,在一端在一端夹入两张纸片夹入两张纸片,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.当光垂直入射后当光垂直入射后,从上往下看到的干涉条纹如图从上往下看到的干涉条纹如图(b)(b)所示所示.现现若在图若在图(a)(a)装置中抽去一张纸片装置中抽去一张纸片,则当光垂直入射到新的劈形则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后空气薄膜后,从上往下观察到的干涉条纹（从上往下观察到的
19、干涉条纹（）A.A.变疏变疏 B.B.变密变密 C.C.不变不变 D.D.消失消失A第37页，本讲稿共41页【标准解答】【标准解答】选选A A、C.C.要想产生干涉现象，必须有两列相干光源要想产生干涉现象，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，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，所以选项它们相互叠加形成干涉条纹，所以选项A A正确正确.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，路程且厚度均匀的
20、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），所以选项减弱，处处光线减弱，不会出现明暗相间条纹），所以选项B B错误错误.第38页，本讲稿共41页波长越短的光波，对同一装置，干涉条纹越窄波长越短的光波，对同一装置，干涉条纹越窄.绿光的波长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比黄光照射的间距小.选项选项C C正确正确.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，从而形成亮条纹亮条纹.对暗条纹也是一样道理对暗条纹也是一样道理.由于薄膜同一水平线上的厚度相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，所以选项同，因此干涉条纹基本上是水平的，所以选项D D错误错误.故选故选A A、C.C.第39页，本讲稿共41页