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1、一、光一、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1页/共48页第一个问题第一个问题 光到底是什么？光到底是什么？17世纪形成了两种学说：世纪形成了两种学说：*微粒说-认为光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀 介质中以一定的速度传播。代表人物：牛顿（英国）能解释-光的直进现象、光的反射；不能解释-同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰。波
2、动说-认为光是在空间传播的某种波。代表人物：惠更斯（荷兰）能解释-同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰；不能解释-光的直进现象。由于早期的波动说不能用数学作严格的表达和分析、牛顿在物理界的威望，微粒说一直占上风。第2页/共48页*19世纪初，在实验中观察到光的干涉和衍射现象，世纪初，在实验中观察到光的干涉和衍射现象，不能用微粒说解释，因而证明了波动说的正确性。不能用微粒说解释，因而证明了波动说的正确性。是什么波？19世纪60年代性，麦克斯韦预言电磁波存在，光也是一种电磁波，赫兹实验证实这种学说。波动说得到了公认。*1919世纪末，发现了新现象-光电效应，用波动 说无法解释。爱因斯坦于202
3、0世纪初提出光子说，认为光具有粒子性，从而解释了光电效应。这儿的粒子不同于牛顿所说的微粒。光到底是什么？*现在人们认识到：光既具有波动性，又具有粒子性。本章介绍光的波动性，下章要介绍光的量子性。干涉、衍射是波特有的现象！第3页/共48页 假如你认为光是波，假如你认为光是波，准备通过哪些物理现象准备通过哪些物理现象来证明呢？来证明呢？第4页/共48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5页/共48页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
4、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6页/共48页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），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？观察思考？二、双缝干涉二、双缝干涉第7页/共48页单单色色光光屏屏S1S2双缝双缝1、相干光的获得、相干光的获得 双缝的作用双缝的作用：相当于两个振动情况完全相相当于两个振动情况完全相同的光源，双孔的作用是获得相干光源同的光源，双孔的作用是获得相干光源第8页/共48页单单色色
5、激激光光束束屏屏等间距等间距2、双缝干涉图样特征图样有何特征？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单色光双缝干涉图样条纹的特点：（1）明暗相间 （2）条纹等宽等距 （3）两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹-中央亮纹第9页/共48页亮条纹亮条纹亮条纹亮条纹3 3、出现明暗相间条纹的条件、出现明暗相间条纹的条件S1S2第10页/共48页第11页/共48页亮条纹亮条纹出现亮条纹的条件出现亮条纹的条件（n=0，1，2，3）第12页/共48页暗条纹暗条纹探
6、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13页/共48页第14页/共48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15页/共48页双缝双缝S1S2屏幕屏幕P1 第一亮纹第一亮纹 s=P 中央亮纹中央亮纹 s=0P2 第二亮纹第二亮纹 s=2P3/第三亮纹第三亮纹 s=3P3 第三亮纹第三亮纹 s=3P3/第二亮纹第二亮纹 s=2P3/第一亮纹第一亮纹 s=Q2 第二暗纹第二暗纹Q 1 第一暗纹第一暗纹Q3 第三暗纹第三暗纹Q3/第三暗纹第三暗纹Q2/第二暗纹第二暗纹Q1/第一暗纹第一暗纹
7、s=5/2 s=/2 s=3/2 s=5/2 s=3/2 s=/2第16页/共48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17页/共48页4 4、干涉条纹的间距与哪些因素有关、干涉条纹的间距与哪些因素有关?（1 1）、什么是干涉条纹的间距）、什么是干涉条纹的间距?双缝双缝S S1 1S S2 2屏幕屏幕xxxx 条纹间距的含义：亮条纹间距的含义：亮纹或暗纹之间的距离总是纹或暗纹之间的距离总是相等的，相邻亮纹和亮纹相等的，相邻亮纹和亮纹之间的距离或之间的距离或相邻相邻暗纹和暗纹和暗纹之间的距离叫做条纹暗纹之间的距离叫做条纹
8、间距。间距。我们所说的亮纹是指我们所说的亮纹是指最亮的地方，暗纹是最暗最亮的地方，暗纹是最暗的地方，从最亮到最暗有的地方，从最亮到最暗有一个过渡，条纹间距实际一个过渡，条纹间距实际上是上是最亮和最亮最亮和最亮或或最暗和最暗和最暗最暗之间的距离。之间的距离。第18页/共48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，观察干涉条纹的间距有何变化？的间距有何变化？（2 2）、改变双缝的间距）、改变双缝的间距d d，观察干涉条纹的间距，观察干涉条纹的间距有何变化？有何变化？（3 3）、分别用红光和紫光照射双缝，观察干涉）、分别用红光和紫光照射双缝
9、，观察干涉条纹的间距有什么不同？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想一想，双缝干部涉条纹的间距可能与哪些因素有关？有关？第19页/共48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20页/共48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，观察干涉条纹的间距有何变化？间距有何变化？(2)(2)、改变双缝的间距、改变双缝的间距d d，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？(3)(3)、分别用红光和紫光照射双缝，观察干涉条纹、分别用红光和紫光照射双缝，观察干涉条纹的间距有什
10、么不同？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想一想，双缝干部涉条纹的间距可能与哪些因素有关？有关？随随双缝的间距双缝的间距d 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 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21页/共48页 观察不同单观察不同单色光的双缝干色光的双缝干涉条纹的情况，涉条纹的情况，说说你的思考说说你的思考？第22页/共48页特征量特征量红光红光紫光紫光干涉条纹间干涉条纹间距（距（x）由大到小由大到小真空中的波真空中的波长（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
11、览表第23页/共48页思考：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。但它们在双缝正对的像屏的中央P处附近均为亮条纹还是暗条纹？拓展1、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？拓展2 2、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？拓展3 3、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？红紫第24页/共48页白光蓝光红光第25页/共48页单色光的合成白光的双缝干涉：中央明条纹第26页/共48页用一根吸管蘸一点肥皂用一根吸管蘸一点肥皂溶液，可以吹出一串肥溶液，可以吹出一串肥皂泡，每个肥皂泡都呈皂泡，每个肥皂泡都呈现出现出五五颜颜
12、六六色色，你能，你能解释这个现象吗？解释这个现象吗？三、薄膜干涉三、薄膜干涉第27页/共48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。由于重力作用，膜上薄下厚。光照射到肥皂膜上，经前后膜光照射到肥皂膜上，经前后膜两次反射，又叠加在一起，后两次反射，又叠加在一起，后膜反射光的路程比前膜反射多膜反射光的路程比前膜反射多2倍膜厚。若膜厚度倍膜厚。若膜厚度2倍等于波长倍等于波长整数倍，两列光波加强，呈现整数倍，两列光波加强，呈现明纹。若某种膜厚度明纹。若某种膜厚度2倍等于半倍等于半个波长奇数倍，此处两处两列个波长奇数倍，此处两处两列波互相减弱，出现暗纹。膜厚波
13、互相减弱，出现暗纹。膜厚度变化是连续的，就了现明暗度变化是连续的，就了现明暗相间条纹。相间条纹。1、薄膜干涉：产生原因、薄膜干涉：产生原因第28页/共48页2、光的干涉现象在技术中的、光的干涉现象在技术中的应用应用（1）、用干涉法）、用干涉法检查各种镜面的平检查各种镜面的平整程度。整程度。如果被测平面是平如果被测平面是平的，干涉条纹就是的，干涉条纹就是一组平行的。如果一组平行的。如果干涉条纹发生弯曲，干涉条纹发生弯曲，就表明被测表面不就表明被测表面不平的。精度可达平的。精度可达10-5cm同一干涉条纹处的空气层厚度同一干涉条纹处的空气层厚度相同相同第29页/共48页同一干涉条纹处的空气层厚度同
14、一干涉条纹处的空气层厚度相同相同第30页/共48页（2 2）、增透膜）、增透膜第31页/共48页（2 2）、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32页/共48页因为人的视觉最敏感的色光为绿光，所以因为
15、人的视觉最敏感的色光为绿光，所以增透膜的增透膜的厚度为绿光在厚度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。以增大绿光的透射强度。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，所以照相机的镜头照相机的镜头常呈淡紫色或蓝色常呈淡紫色或蓝色照相机和望远镜照相机和望远镜第33页/共48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
16、缝干涉实验时，从两个狭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缝到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 A、C C第34页/共48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，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，故否则不可能产生干涉现象，而不是干涉不稳定，故A A正确、正确、
17、B B错错.两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个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；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），故半波长而不是波长），故C C正确、正确、D D错错.第35页/共48页【例【例2 2】（】（20102010福州高二检测）关于杨氏双缝干涉实验，福州高二检测）关于杨氏双缝干涉实验，下列说法正确的是（下列说法正确的是（）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
18、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呈现彩色条纹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度越宽B B第38页/共48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，屏上将呈用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，故现彩色条纹，故A A错错.用红光作光源，屏上将呈现红色亮条用红光作光源，屏上将呈现红色亮条纹与暗条纹（即黑
19、条纹）相间，故纹与暗条纹（即黑条纹）相间，故B B正确正确.红光和紫光频率红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，故不同，不能产生干涉条纹，故C C错错.单色光的波长越短，光单色光的波长越短，光屏上出现的条纹越窄，故屏上出现的条纹越窄，故D D错错.第39页/共48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点的距点的距离之差为离之差为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 的单色光垂直照射双缝，则的单色光垂直照射双缝，则P P点出
20、现明、点出现明、暗条纹的情况是暗条纹的情况是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照射时出现暗照射时出现暗条纹条纹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照射时出现明照射时出现明条纹条纹第40页/共48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=
21、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，要判断屏上某点是亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源看该点到两个光源(双缝双缝)的路程
22、差与波长的比值的路程差与波长的比值.第41页/共48页【例【例3 3】关于光在竖直肥皂液薄膜上产生的干涉现象，下】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（列说法中正确的是（）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，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形成的两列光波叠加的结果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均匀的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小D.D.薄膜上的干涉条纹基本上
23、是竖直的薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的A A、C C第42页/共48页【标准解答标准解答】选选A A、C.C.要想产生干涉现象，必须有两列相要想产生干涉现象，必须有两列相干光源干光源.在肥皂膜干涉中，薄膜前后两表面反射的光正好在肥皂膜干涉中，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，所以选是两个相干光源，它们相互叠加形成干涉条纹，所以选项项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，
24、两列波叠加后，若是加强，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），所以选项暗相间条纹），所以选项B B错误错误.第43页/共48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纹间距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，出现亮、暗条纹的位置与薄膜厚度有关，对
25、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，从而形成亮条纹都加强，从而形成亮条纹.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，所以选项平的，所以选项D D错误错误.故选故选A A、C.C.第44页/共48页【典例【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,在一在一端夹入两张纸片端夹入两张纸片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜薄膜.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)所所示示.现若在图现若在图(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则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后的劈形空气薄膜后,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 A第45页/共48页感谢您的观看。第48页/共48页