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1、第二十章第二十章 光的本性光的本性光的干涉和光的衍射光的干涉和光的衍射1光到底是什么？1717世纪明确形成世纪明确形成了两大对立学说了两大对立学说牛顿牛顿惠更斯惠更斯微粒说微粒说波动说波动说1919世纪初证明了世纪初证明了波动说的正确性波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1919世纪末光电效应现象使得世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在爱因斯坦在2020世纪初提出了世纪初提出了光子光子说：光具有粒子性说：光具有粒子性这里的光子完全不同于牛顿所说的这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒微粒”2复习复习什么是机械波
2、什么是机械波?机械振动在介质中的传播称为机械波机械振动在介质中的传播称为机械波注意注意:机械波只是机械振动这种振动形式在介质中的传播波的叠加波的叠加当两列频率相同的两列波在介质中传播当两列频率相同的两列波在介质中传播相遇会出现什么现象呢相遇会出现什么现象呢?3波的干涉波的干涉频率相同频率相同的波叠加时的波叠加时,空间某些区域的振幅加空间某些区域的振幅加强强,另一些区域的振幅减弱另一些区域的振幅减弱,这种现象叫做波的这种现象叫做波的干涉干涉波的干涉条件波的干涉条件:两列波的频率必顷相两列波的频率必顷相同同 干涉现象是波动独有的特征，两列频率相干涉现象是波动独有的特征，两列频率相同的波在相遇的区域
3、里叠加同的波在相遇的区域里叠加,出现了某些区域出现了某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱的的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱的相互间隔的干涉现象。相互间隔的干涉现象。请问：请问：如果光真的是一种波，就必然会观察到如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象，干涉图样将是怎样的？光的干涉现象，干涉图样将是怎样的？418011801年，英国物理学家托马斯年，英国物理学家托马斯杨杨（1773182917731829）在实验室里成功的观察到了光的干涉）在实验室里成功的观察到了光的干涉光的干涉光的干涉5光的干涉光的干涉双缝干涉双缝干涉激激光光束束双双缝缝屏屏屏上看到明暗相间的条纹屏上看到
4、明暗相间的条纹6光的干涉光的干涉双缝干涉双缝干涉P r=P1S2P1S1光程差光程差S1S2dP1PP2相干波源是哪两个相干波源是哪两个？S1、S2P17光的干涉光的干涉双缝干涉 光光屏屏上上某某点点到到双双缝缝的的 路路程程差差（光光程程差差）为为半半波波长长的的奇奇数数倍倍时时，该该点点出出现现暗暗条条纹纹D=(2n+1)/2（n=1、3、5）请问请问（1）什么情况下出现明条纹？什么情况下出现明条纹？光屏上某点到双缝的路程差（光程差）为光屏上某点到双缝的路程差（光程差）为波长的整数波长的整数倍时，该点出现亮条纹。倍时，该点出现亮条纹。D=n(n=0、1、3)（2）什么情况下出现暗条纹？）什
5、么情况下出现暗条纹？S1S2P1Pd8光的干涉光的干涉双缝干涉双缝干涉请问：请问：（1）改用不同颜色的光做该实验，条纹宽）改用不同颜色的光做该实验，条纹宽度是否相同？什么颜色的光条纹宽度最大？度是否相同？什么颜色的光条纹宽度最大？红光干涉条纹最宽、紫红光干涉条纹最宽、紫光的干涉条纹宽度最窄光的干涉条纹宽度最窄(p)S1S2P1Pl1（2）屏到光源距离改）屏到光源距离改变，条纹宽度会改变变，条纹宽度会改变吗？吗？随屏到光源的距离的随屏到光源的距离的增大而增大增大而增大（x=L/d）注：注：Ld9光的干涉光的干涉双缝干涉双缝干涉请问请问：如果改用白光做双缝干涉实验，：如果改用白光做双缝干涉实验，能
6、看到白色的明暗相间的条纹吗？能看到白色的明暗相间的条纹吗？原因：原因：由于白光内各种单色光的干涉条由于白光内各种单色光的干涉条纹间距不同，在屏上会出现彩色条纹纹间距不同，在屏上会出现彩色条纹白光白光10光的干涉光的干涉薄膜干涉薄膜干涉 让让一一束束光光经经薄薄膜膜的的两两个个表表面面反反射射后后，形形成成的的两两束束反反射射光光产产生生的的干干涉涉现象叫现象叫薄膜干涉薄膜干涉实验演示实验演示11请问请问（1）薄膜干涉中的相干光源来自于薄膜干涉中的相干光源来自于哪里？哪里？薄膜的前后两个反射面薄膜的前后两个反射面（2）怎样观察才能看到干涉图样？怎样观察才能看到干涉图样？人与火焰同侧（入射光侧）人
7、与火焰同侧（入射光侧）薄膜干涉在生产技术中的应用：薄膜干涉在生产技术中的应用：用干涉法检查表面是否平整用干涉法检查表面是否平整、增透膜、增透膜12干涉法检查表面的平整程度：干涉法检查表面的平整程度：13光的干涉光的干涉薄膜干涉增透膜增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的度等于入射光的在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜时，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，称为强了透射光的能
8、量，称为增透膜增透膜。14波的波的衍射衍射波绕过障碍物传帮带播的现象波绕过障碍物传帮带播的现象,叫做波的衍射叫做波的衍射现象现象波的衍射条件波的衍射条件:障碍物或缝的尺寸比波长小障碍物或缝的尺寸比波长小,至少跟波长差不多至少跟波长差不多光既然是一种波光既然是一种波,但是在生活中我很少但是在生活中我很少观察到光得衍射现象呢观察到光得衍射现象呢?原因原因:可见光的波长只有十分之几微米可见光的波长只有十分之几微米,因因此通常的物体都比其大得多此通常的物体都比其大得多15下面就让我们一起来观察光的衍射现象下面就让我们一起来观察光的衍射现象实验演示实验演示注意：注意：“光的直线传播光的直线传播”只是一种
9、只是一种特殊的情况。即光在没有障碍物的特殊的情况。即光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的或在障均匀介质中是沿直线传播的或在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显也可认为光况下，衍射现象不明显也可认为光是沿直线传播是沿直线传播161、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到彩色的干涉条纹，若在双缝中的一缝前放观察到彩色的干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片，另一缝前入一绿色滤光片，这时一红色滤光片，另一缝前入一绿色滤光片，这时()A、只有红色和绿色的干涉条纹，其他颜色的条纹只有红色和绿色的干涉条
10、纹，其他颜色的条纹消失消失B、红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在干涉条纹依然存在C、任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮有光亮D、屏上无任何光亮屏上无任何光亮巩固练习巩固练习C172、如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否、如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的干平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的干涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的？涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的？()A、a的上表面和的上表面和
11、b的下表面的下表面B、a的上表面和的上表面和b的上表面的上表面C、a的下表面和的下表面和b的上表面的上表面D、a的下表面和的下表面和b的下表面的下表面C183、下下列列现现象象中中，属属于于光光的的干干涉涉现现象象的的是是 A肥皂泡上的彩色条纹肥皂泡上的彩色条纹B雨后天边出现彩虹雨后天边出现彩虹C早晨东方天边出现红色朝霞早晨东方天边出现红色朝霞D荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮A4点点光光源源照照射射一一个个障障碍碍物物，在在屏屏上上所所成成的的阴阴影影的边缘部分模糊不清，产生的原因是的边缘部分模糊不清，产生的原因是 A光的反射光的反射 B光的折射光的折射C光的干涉光的
12、干涉 D光的衍射光的衍射D193 3、干涉条纹与衍射条纹的区别、干涉条纹与衍射条纹的区别 干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。度向两边减弱较慢。衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。（双缝）干涉图样（双缝）干涉图样（单缝）衍射图样（单缝）衍射图样双缝间距越小，条纹间距越大双缝间距越小，条纹间距越大单缝宽度越小，条纹间距越大单缝宽度越小，条纹间距越大（单色光）波长越小，条纹间（单色光）波长越小，条纹间距越小距越小（单色光）波长越小，条纹间（单色光）波长越小，条纹间距越小距越小单单色色光光形形成成明明暗暗条条纹纹，白白光光形形成彩色条纹成彩色条纹单单色色光光形形成成明明暗暗条条纹纹，白白光光形形成彩色条纹成彩色条纹2021