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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第一節(jié):光的干涉,第一個問題,光到底是什么?17世紀(jì)形成了兩種學(xué)說:,*,微粒說-認(rèn)為光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒,在均勻,介質(zhì)中以一定的速度傳播。,代表人物:牛頓(英國),能解釋-光的直進(jìn)現(xiàn)象、光的反射;不能解釋-同時發(fā)生反射和折射、幾束光相遇而互不干擾。,波動說-認(rèn)為光是在空間傳播的某種波。,代表人物:惠更斯(荷蘭),能解釋-同時發(fā)生反射和折射、幾束光相遇而互不干擾;不能解釋-光的直進(jìn)現(xiàn)象。,由于早期的波動說不能用數(shù)學(xué)作嚴(yán)格的表達(dá)和分析、牛頓在,物理界的威望,微粒說一直占上風(fēng)。,*,19世紀(jì)初,在實驗中
2、觀察到光的干涉和衍射現(xiàn)象,不能用微粒說解釋,因而證明了波動說的正確性。,是什么波?,19世紀(jì)60年代性,麥克斯韋預(yù)言電磁波存在,光也是一種電磁波,赫茲實驗證實這種學(xué)說。波動說得到了公認(rèn)。,*,19世紀(jì)末,發(fā)現(xiàn)了新現(xiàn)象-光電效應(yīng),用波動,說無法解釋。愛因斯坦于20世紀(jì)初提出光子說,,認(rèn)為光具有粒子性,從而解釋了光電效應(yīng)。,這兒的粒子不,同于牛頓所說,的微粒。,光到底是什么?,*,現(xiàn)在人們認(rèn)識到:光既具有波動性,又具有粒子性。,本章介紹光的波動性,下章要介紹光的量子性。,干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象!,第一節(jié) 光的干涉,一、雙縫干涉實驗裝置,第一節(jié) 光的干涉,1、裝置特點,:,雙縫S,1,、S,2,的
3、距離很近,縫很窄,2、用單色激光,雙縫的作用,:相當(dāng)于兩個振動情況完全相同的光源,雙孔的作用是獲得相干光源,實驗介紹:,一、雙縫干涉實驗,雙縫,屏,S,1,S,2,激光,相干光,無干涉現(xiàn)象,不是相干光源,2. 產(chǎn)生干涉的條件:,由,振動情況完全相同的光源,發(fā)出的光互相疊加,才能干涉現(xiàn)象。雙縫干涉實驗中,狹縫S,1,、S,2,相當(dāng)于兩個振動情況總是相同的波源。,兩個獨立光源發(fā),出的光,不可能,是相干波源。,必須是同一點光,源(或線光源),發(fā)出的一束光分,成兩束,才能得,到相干光。,第一節(jié) 光的干涉,1、裝置特點,:,(1),雙縫很近 0.1mm,(2)雙縫S,1,、S,2,與單縫S,的距離相等,
4、2、,濾色片作用:,獲得單色光,單縫的作用,:是獲得線光源,雙縫的作用,:相當(dāng)于兩個振動情況完全相同的光源,雙孔的作用是獲得相干光源,實驗介紹:,一、楊氏雙縫干涉實驗,楊氏雙縫干涉,分波面法獲得相干光源,單縫,雙縫,紅濾色片,S,1,S,S,2,屏幕,普通光源,分波面法,在點光源發(fā)出的光的某一波面上,取兩個子波源,他們發(fā)出的光可產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,此法稱為分波面法。如楊氏雙縫干涉實驗。,p,S,*,第三個問題:,雙縫干涉(紅光)實驗現(xiàn)象分析:,見書本P彩頁,結(jié)論:光是一種波!,單色光雙縫干涉圖樣條紋的特點,:,(1),明暗相間,(2)條紋等寬,等距,(3),條紋亮度相同,(4) 兩縫S,1,、S,2
5、,中垂線與屏幕相交位置是亮條紋-中央亮紋,問題:(,1)為什么會出現(xiàn)這樣的圖象?,(2)怎樣用波動理論進(jìn)行解釋?,S,1,S,2,P,=0,由于從S,1,S,2,發(fā)出的光是振動情況完全相同,又經(jīng)過相同的路程到達(dá)P點,其中一條光傳來的是波峰,另一條傳來的也一定是波峰,其中一條光傳來的是波谷,另一條傳來的也一定是波谷,確信在P點激起的振動,振幅AA,1,+A,2,為最大,P點總是振動加強(qiáng)的地方,故應(yīng)出現(xiàn)亮紋,這一條亮紋叫中央亮紋。,(又叫零級亮紋),P,中央亮紋,雙縫,S,1,S,2,屏幕,P點在S,、,S,2,的垂直平分線上,注意:直線只表示光源到P的距離,沒有箭頭, 因為在波動說 中沒有光線的
6、概念。在波動說中有“波長”的概念。,P,1,第一亮紋,雙縫,S,1,S,2,屏幕,S,1,S,2,P,1,=,雙縫,S,1,S,2,屏幕,P,1,第一亮紋,=,P,中央亮紋 =0,P,2,第二亮紋,=2,P,3,/,第三亮紋,=3,P,3,第三亮紋,=3,P,3,/,第二亮紋,=2,P,3,/,第一亮紋,=,Q,2,第二暗紋,Q,1,第一暗紋,Q,3,第三暗紋,Q,3,/,第三暗紋,Q,2,/,第二暗紋,Q,1,/,第一暗紋,=5/2,=/2,=3/2,=5/2,=3/2,=/2,總結(jié)規(guī)律,2 .出現(xiàn)加強(qiáng)、減弱點的條件:,路程差,=,(k =1,2,3 ,),路程差,=,k,(k = 1,2,
7、),0,亮紋,暗紋,1 .路程差,3. 干涉條紋間距:,x=,d,L,三、干涉條紋的間距與哪些因素有關(guān)?,1、什么是干涉條紋的間距?,雙縫,S,1,S,2,屏幕,x,x,條紋間距的含義:亮紋或暗紋之間的距離總是相等的,亮紋和亮紋之間的距離或暗紋和暗紋之間的距離叫做條紋間距。,我們所說的亮紋是指最亮的地方,暗紋是最暗的地方,從最亮到最暗有一個過渡,條紋間距實際上是,最亮和最亮,或,最暗和最暗,之間的距離。,實驗:在兩縫間距離d以及檔板和屏的距離L一定的情況下,用不同的單色光做雙縫干涉實驗。結(jié)果如右:,四、波長和頻率,見書本彩頁,想一想:紅、藍(lán)、紫光的波長大小是什么關(guān)系?,1. 紅光的波長最長,
8、紫光的波長最短。,白光的干涉圖樣是什么樣?,白光的干涉圖樣是彩色的,零級亮紋中央是白色的。,見書本彩頁。,2、波長越長頻率越小,波長越短頻率越大。,波長和頻率的乘積等于波速:,v=f,不同的色光在真空中的傳播速度相同。所以:,波長越長頻率越小,波長越短頻率越大。,光的顏色,波長(nm),頻率 f(10,14,Hz),光的顏色,波長(nm),頻率 f(10,14,Hz),紅,770620,3.94.8,綠,580490,5.26.1,橙,620600,4.85.0,藍(lán)靛,490450,6.16.7,黃,600580,5.05.2,紫,450400,6.77.5,1nm=10,-9,m,1、在真空
9、中波長為6,10,-7,m的是黃光,波長為4,10,-7,m的是紫光,現(xiàn)有一束頻率為510,14,H,Z,的單色光,它在折射率n=1.5的無色透明玻璃中的波長是多少?它在玻璃中呈什么顏色?,解:該色光在真空中的波長,是黃光,該色光在真空中為黃光,進(jìn)入玻璃后頻率不變,因而仍為黃光。,例題,10,-10,m,可得在玻璃中的波長為,= 4000,10,-10,m,由,l,l,l,l,o,o,=,=,=,f,f,v,c,n,解:,2. 在楊氏干涉實驗中,若已知兩狹縫間距為1mm,雙縫到屏的,距離為20cm,屏上得到的干涉圖樣如圖,請根據(jù)圖中的測量,數(shù)據(jù)。求出該單色光的波長和頻率。,由,l,d,l,x,
10、=,D,cm,cm,x,=,=,D,1,.,0,5,5,.,0,=5,10,-7,m,f,練習(xí),1、關(guān)于光的干涉,下列說法中正確的是,A、兩列不同顏色的光不可能發(fā)生干涉,B、兩列強(qiáng)度不同的光不可能發(fā)生干涉,C、兩列強(qiáng)度不同的光可能發(fā)生干涉,D、兩列顏色相同的光不可能發(fā)生干涉,( ),A C,2、用白光做雙縫干涉實驗時,觀察到的干涉圖樣中,央為白色明紋,兩側(cè)出現(xiàn)彩色的條紋。這是因為:,( ),A、各種色光的波長不同,B、各種色光的傳播速度不同,C、各種色光的色散不同,D、各種色光的溫度不同,A,3、在雙縫干涉實驗中,要增大相鄰兩條明紋的間距,需要:,A、增大入射光的頻率 B、增大入射光的強(qiáng)度,C、減小入射光的頻率 D、減小入射光的強(qiáng)度,( ),C,C,4、在雙縫干涉實驗中,當(dāng)用波長為,1,的單色光照射時,觀,察到屏上P點處恰為從光屏中心O點數(shù)起第三條亮紋,當(dāng),換用波長為 的單色光做實驗時,從O點數(shù)起,第三條亮紋的位置,(A)在P點下方 (B)仍在P點,(C)在P點上方 (D)條件不足,無法確定,( ),A、,B、,C、,D、,5、如圖,用頻率為f 的單色光垂直照射雙縫,在光屏上的P點出現(xiàn)第3條暗紋,已知光速為C,則P點到雙縫的距離之差,應(yīng)為:,( ),D,