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1、不错的光的干涉第1页，本讲稿共34页1、两列机械波（如声波、水波）发生、两列机械波（如声波、水波）发生干涉的条件是什么？干涉的条件是什么？复习回顾：复习回顾：2、如何获得两列相干的机械波？（、如何获得两列相干的机械波？（以以水波为例水波为例）3、两列波干涉时，振动最强的点和振、两列波干涉时，振动最强的点和振动最弱的点条件是什么？动最弱的点条件是什么？第2页，本讲稿共34页一、光到底是什么？1717世纪明确形成了世纪明确形成了两大对立学说两大对立学说牛牛顿顿惠惠更更斯斯微粒说微粒说波动说波动说1919世纪初证明了波世纪初证明了波动说的正确性动说的正确性由于波动说没有由于波动说没有数学基础以及牛数
2、学基础以及牛顿的威望使得微顿的威望使得微粒说一直占上风粒说一直占上风爱因斯坦在爱因斯坦在2020世纪初世纪初提出了光子说提出了光子说麦克斯韦麦克斯韦电磁说电磁说光的波粒二象性光的波粒二象性第3页，本讲稿共34页 英国医生和物理学家。对物理学的贡献，除了提英国医生和物理学家。对物理学的贡献，除了提出出“能能”的概念（的概念（1807年）和杨氏弹性系数之外，年）和杨氏弹性系数之外，最大的成就就是最大的成就就是1801提出光的干涉理论。提出光的干涉理论。科学简史科学简史第4页，本讲稿共34页S1S2S*二、杨氏双缝实验二、杨氏双缝实验像像屏屏双双缝缝屏屏 观察观察实验，实验，概括实概括实现象，现象，
3、并说明并说明出这种出这种现象的现象的原因？原因？第5页，本讲稿共34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6页，本讲稿共34页三、单色光的双缝干涉的实验现象：三、单色光的双缝干涉的实验现象：1、等宽度、等间距的明暗条纹。、等宽度、等间距的明暗条纹。2、波峰与波峰、波谷与波谷叠加、波峰与波峰、波谷与波谷叠加的区域振动最强，即出现明条纹。的区域振动最强，即出现明条纹。波峰与波谷叠加的
4、区域振动最弱，波峰与波谷叠加的区域振动最弱，即出现暗条纹。即出现暗条纹。第7页，本讲稿共34页S1S2S*P思考思考1：下图中：下图中P点为明条纹还是暗条纹？点为明条纹还是暗条纹？P1思考思考2：设单色光的波长为：设单色光的波长为，若，若P1为靠近中为靠近中央最近的明条纹，则：央最近的明条纹，则：P1S2P1S1=？Q1思考思考3：若：若Q1为为PP1的中点，则的中点，则Q1是明条纹还是明条纹还是暗条纹？是暗条纹？Q1S2Q1S1=？Q2第8页，本讲稿共34页 由于l远远大于d，l远远大于x，条纹中心的位置条纹中心的位置：明纹明纹暗纹暗纹第9页，本讲稿共34页亮条纹亮条纹暗条纹暗条纹出现亮条纹
5、和暗条纹的条件出现亮条纹和暗条纹的条件:（k=0，1，2，3）（k=0，1，2，3）k=0：0级亮条纹（中央亮条纹）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级暗条纹第10页，本讲稿共34页条纹间距的含义：相邻的亮纹或暗纹之间的距条纹间距的含义：相邻的亮纹或暗纹之间的距离总是相等的，相邻的亮纹和亮纹之间的距离离总是相等的，相邻的亮纹和亮纹之间的距离或暗纹和暗纹之间的距离叫做条纹间距，大小或暗纹和暗纹之间的距离叫做条纹间距，大小为：为：单色光的条纹间距或宽度与波长的关系：单色光的条纹间距或宽度与波长的关系：第11页，本讲稿共34页不同单色光的双缝图样干涉
6、比较不同单色光的双缝图样干涉比较红光红光蓝光蓝光第12页，本讲稿共34页 从两张照片中可以看出：红光的条从两张照片中可以看出：红光的条纹间距（宽度）比绿光大，那么，不纹间距（宽度）比绿光大，那么，不同单色光的干涉条纹的间距（宽度）同单色光的干涉条纹的间距（宽度）与哪些因素有关与哪些因素有关?提出问题：提出问题：第13页，本讲稿共34页 观察不同单色观察不同单色光的双缝干涉条光的双缝干涉条纹的情况，说说纹的情况，说说你的思考？你的思考？第14页，本讲稿共34页各色光在真空中的波长各色光在真空中的波长光的光的颜色颜色波长波长nm光的光的颜色颜色波长波长nm红红770620绿绿580490橙橙620
7、600蓝靛蓝靛490450黄黄600580紫紫450400红光波长最大，红光波长最大，紫光波长最小紫光波长最小四、光的波长的测定：四、光的波长的测定：第15页，本讲稿共34页五、进一步研究：五、进一步研究：不同的色光在真空中的传播速度相同。波长不同的色光在真空中的传播速度相同。波长和频率的乘积等于波速：和频率的乘积等于波速：v=f，波长越长频率，波长越长频率越小，波长越短频率越大。越小，波长越短频率越大。光的光的颜色颜色波长波长(nm)频率频率 f(1014Hz)光的光的颜色颜色波长波长(nm)频率频率 f(1014Hz)红红7706203.94.8绿绿5804905.26.1橙橙620600
8、4.85.0蓝靛蓝靛4904506.16.7黄黄6005805.05.2紫紫4504006.77.51nm=10-9m第16页，本讲稿共34页特征量特征量红光红光紫光紫光干涉条纹间距（干涉条纹间距（x）由大到小由大到小真空中的波长（真空中的波长（）由大到小由大到小频率（频率（）由小到大由小到大七种单色光的综合性质对比一览表七种单色光的综合性质对比一览表第17页，本讲稿共34页思考思考4：七种单色光在同一种装置中的双缝七种单色光在同一种装置中的双缝干涉条纹间距是从大到小的。但它们在双缝干涉条纹间距是从大到小的。但它们在双缝正对的像屏的中央正对的像屏的中央P处附近均为亮条纹还是处附近均为亮条纹还是
9、暗条纹？暗条纹？拓展拓展1、若用白光在同样的装置中做双缝干若用白光在同样的装置中做双缝干涉实验，其干涉图样是什么条纹？涉实验，其干涉图样是什么条纹？拓展拓展2 2、分析说明用白光做杨氏双缝实验时，分析说明用白光做杨氏双缝实验时，中央亮纹的边缘是什么颜色？中央亮纹的边缘是什么颜色？拓展拓展3 3、分析说明用白光做杨氏双缝实验时，分析说明用白光做杨氏双缝实验时，离中央最近的一条亮纹是什么颜色？离中央最近的一条亮纹是什么颜色？红红紫紫第18页，本讲稿共34页白光白光蓝光蓝光红光红光第19页，本讲稿共34页单色光的合成单色光的合成白光的双缝干涉：白光的双缝干涉：中央明条纹中央明条纹第20页，本讲稿共3
10、4页六、薄膜干涉六、薄膜干涉 思考：思考：肥皂泡看起来常常是彩色的，雨后公路积水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？样形成的？1 1）现象：）现象：水平水平明明暗相间条纹暗相间条纹）相干光的来源：相干光的来源：肥皂薄膜前肥皂薄膜前表面反射光波表面反射光波 与与后表面反射后表面反射 光波光波相互叠加相互叠加产生干涉产生干涉第21页，本讲稿共34页在薄膜的厚度为在薄膜的厚度为d处，前后表面反射光的处，前后表面反射光的光程差为光程差为d，则，则当时，出现暗条纹当时，出现暗条纹当时，出现亮条纹当时，
11、出现亮条纹如果薄膜厚度均匀变化，用如果薄膜厚度均匀变化，用单色光照射条单色光照射条纹间距相等纹间距相等用用白光照射在同一厚度某一波长的光反射后增白光照射在同一厚度某一波长的光反射后增强，另一波长的光反射后减弱，所以出现彩色条强，另一波长的光反射后减弱，所以出现彩色条纹纹第22页，本讲稿共34页例例1、如图、如图4-4所示，竖直的肥皂液膜的横截面，右所示，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在右侧观察到的干涉条纹是由光线在肥皂液薄膜左右
12、两个表面反射的两列波迭加生成的膜左右两个表面反射的两列波迭加生成的B.在左侧也能观察到类似的条纹在左侧也能观察到类似的条纹C.观察到的条纹可能是黑白相间的也可能是色彩观察到的条纹可能是黑白相间的也可能是色彩相间的相间的D.观察到的条纹可能是水平的也可能是竖直的观察到的条纹可能是水平的也可能是竖直的第23页，本讲稿共34页薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用a.a.干涉法检查平面干涉法检查平面 原理：在被检平面与透明样板间垫一个薄片，使其间形成原理：在被检平面与透明样板间垫一个薄片，使其间形成一个楔形的空气薄层当用单色光从上面照射时，入射光一个楔形的空气薄层当用单色光从上面照射时，入射光从空气层的上、下
13、表面反射出两列光波，于是从反射光中从空气层的上、下表面反射出两列光波，于是从反射光中看到干涉条纹看到干涉条纹第24页，本讲稿共34页b.b.增透膜增透膜 原理：原理：当当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的时时，在薄膜的两个面上的反射光，光程差，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25页，本讲稿共34页因为
14、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，所以增透膜的厚度增透膜的厚度为绿光在为绿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。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照相机的镜头常呈淡紫色或蓝色呈淡紫色或蓝色照相机和望远镜照相机和望远镜第26页，本讲稿共34页牛顿环干涉图样：中央疏干涉图样：中央疏边沿密的同心圆环边沿密的同心圆环第27页，本讲稿共34页光的色散光的色散第28页，本讲稿共34页色散色散白光透过棱镜以后被分解为红、橙、黄、绿、蓝、白光透过棱镜以后被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫气种颜色
15、的光靛、紫气种颜色的光 （1）光的颜色由频率来决定。红光频率最小，紫）光的颜色由频率来决定。红光频率最小，紫光频率最大；在不同的介质中，光的频率不变光频率最大；在不同的介质中，光的频率不变 （2）不同频率的光在真空中的传播速度相同，但在）不同频率的光在真空中的传播速度相同，但在介质中不同介质中不同 （3）同一介质对不同光的折射率不同，一般有）同一介质对不同光的折射率不同，一般有“频率越高，折射率越大频率越高，折射率越大”（4）光在介质中传播时光速发生变化，波长也发生）光在介质中传播时光速发生变化，波长也发生变化：同一色光在不同介质中，折射率大的光速小，波长变化：同一色光在不同介质中，折射率大的
16、光速小，波长短；不同色光在同一介质中，频率高的折射率大，光速小，短；不同色光在同一介质中，频率高的折射率大，光速小，波长短波长短第29页，本讲稿共34页（03全国）一束单色光从空气射入玻璃中，全国）一束单色光从空气射入玻璃中，则其则其 A频率不变，波长变长频率不变，波长变长 B 频率变大，彼频率变大，彼长不变长不变C 频率不变，波长变短频率不变，波长变短 D 频率变小，波长频率变小，波长不变不变第30页，本讲稿共34页（0404全国春季）全国春季）对于单色光，玻璃的折射率比水大，则此光在玻璃中传播时（）A、其速度比在水中的大，其波长比在水中的长B、其速度比在水中的大，其波长比在水中的短C C、
17、其速度比在水中的小，其波长比在水中的短D、其速度比在水中的小，其波长比在水中的长第31页，本讲稿共34页紫光由折射率为紫光由折射率为n n的棱镜进入空气，则下列说法的棱镜进入空气，则下列说法中正确的是中正确的是()()A.A.频率为原来的频率为原来的n n倍，波长为原来的倍，波长为原来的1/n1/nB.B.波长为原来的波长为原来的n n倍，波速为原来的倍，波速为原来的n n倍倍C.C.频率为原来的频率为原来的n n倍，波长为原来的倍，波长为原来的n n倍倍D.D.频率为原来的频率为原来的1/n1/n，波长为原来的，波长为原来的n n倍倍B第32页，本讲稿共34页一束白光从顶角为的三棱镜的一侧，以较大的入一束白光从顶角为的三棱镜的一侧，以较大的入射角射入棱镜后，经棱镜折射在光屏射角射入棱镜后，经棱镜折射在光屏P P上可得到上可得到彩色光带，如图所示，当入射角逐渐减小到彩色光带，如图所示，当入射角逐渐减小到0 0的的过程中，假如屏上的彩色光带先后消失，则过程中，假如屏上的彩色光带先后消失，则()A.)A.红光最先消失，红光最先消失，紫光最后消失紫光最后消失B.B.紫光最先消失，紫光最先消失，红光最后消失红光最后消失C.C.红光最先消失，红光最先消失，黄光最后消失黄光最后消失D.D.紫光最先消失，紫光最先消失，黄光最后消失黄光最后消失B第33页，本讲稿共34页第34页，本讲稿共34页