高中物理《光的干涉》

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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(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,第一節(jié)：光的干涉,,第一個(gè)問(wèn)題,光到底是什么？17世紀(jì)形成了兩種學(xué)說(shuō)：,*,微粒說(shuō)------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(guó)）,能解釋-----光的直進(jìn)現(xiàn)象、光的反射；不能解釋-----同時(shí)發(fā)生反射和折射、幾束光相遇而互不干擾。,波動(dòng)說(shuō)------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(shí)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(dòng)說(shuō)不能用數(shù)學(xué)作嚴(yán)格的表

2、達(dá)和分析、牛頓在,,物理界的威望，微粒說(shuō)一直占上風(fēng)。,,*,,19世紀(jì)初，在實(shí)驗(yàn)中觀察到光的干涉和衍射現(xiàn)象，不能用微粒說(shuō)解釋，因而證明了波動(dòng)說(shuō)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(shí)驗(yàn)證實(shí)這種學(xué)說(shuō)。波動(dòng)說(shuō)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(dòng),,說(shuō)無(wú)法解釋。愛(ài)因斯坦于20世紀(jì)初提出光子說(shuō)，,,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(shuō),,的微粒。,光到底是什么？,*,現(xiàn)在人們認(rèn)識(shí)到：光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性。,本章介紹光的波動(dòng)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

3、節(jié) 光的干涉,,一、雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置,,第一節(jié) 光的干涉,1、裝置特點(diǎn),：,,雙縫S,1,、S,2,的距離很近，縫很窄,2、①用單色激光,,②,雙縫的作用,：相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的光源，雙孔的作用是獲得相干光源,,實(shí)驗(yàn)介紹：,一、雙縫干涉實(shí)驗(yàn),雙縫,屏,S,1,S,2,激光,相干光,無(wú)干涉現(xiàn)象,不是相干光源,2. 產(chǎn)生干涉的條件：,,由,振動(dòng)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(shí)驗(yàn)中，狹縫S,1,、S,2,相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的波源。,兩個(gè)獨(dú)立光源發(fā),,出的光，不可能,,是相干波源。,,必須是同一點(diǎn)光,,源（或線光源）,,發(fā)出的一束光分,,成兩束，才能

4、得,,到相干光。,第一節(jié) 光的干涉,1、裝置特點(diǎn),：,,（1）,雙縫很近 0.1mm,,（2）雙縫S,1,、S,2,與單縫S,,的距離相等,2、①,濾色片作用：,獲得單色光,,②,單縫的作用,：是獲得線光源,,③,雙縫的作用,：相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的光源，雙孔的作用是獲得相干光源,,實(shí)驗(yàn)介紹：,一、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn),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(diǎn)光源發(fā)出的光的某一波面上，取兩個(gè)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(shí)驗(yàn)。,p,S,,*,第三個(gè)問(wèn)題：,,雙縫干涉（紅光）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

5、分析：,,,見(jiàn)書本P彩頁(yè),結(jié)論：光是一種波!,單色光雙縫干涉圖樣條紋的特點(diǎn),：,,（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,中垂線與屏幕相交位置是亮條紋---中央亮紋,問(wèn)題：（,1）為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的圖象？,,（2）怎樣用波動(dòng)理論進(jìn)行解釋？,S,1,S,2,P,δ=0,由于從S,1,S,2,發(fā)出的光是振動(dòng)情況完全相同，又經(jīng)過(guò)相同的路程到達(dá)P點(diǎn)，其中一條光傳來(lái)的是波峰，另一條傳來(lái)的也一定是波峰，其中一條光傳來(lái)的是波谷，另一條傳來(lái)的也一定是波谷，確信在P點(diǎn)激起的振動(dòng)，振幅A＝A,1,+A,2,為最大，P點(diǎn)總是振動(dòng)加強(qiáng)的地方，故應(yīng)出現(xiàn)亮紋，

6、這一條亮紋叫中央亮紋。,,（又叫零級(jí)亮紋）,,P,中央亮紋,雙縫,S,1,S,2,屏幕,P點(diǎn)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(méi)有箭頭， 因?yàn)樵诓▌?dòng)說(shuō) 中沒(méi)有光線的概念。在波動(dòng)說(shuō)中有“波長(zhǎng)”的概念。,P,1,,第一亮紋,雙縫,S,1,S,2,屏幕,S,1,S,2,P,1,,,λ,λ,δ=λ,雙縫,S,1,S,2,屏幕,P,1,第一亮紋,δ=λ,P,,中央亮紋 δ=0,P,2,第二亮紋,δ=2λ,P,3,/,,第三亮紋,δ=3λ,P,3,第三亮紋,δ=3λ,P,3,/,,第二亮紋,δ=2λ,P,3,/,,第一亮紋,δ=λ,Q,2,第二暗紋,Q,,1,,第一暗紋

7、,Q,3,第三暗紋,Q,3,/,,第三暗紋,Q,2,/,,第二暗紋,Q,1,/,,第一暗紋,δ=5λ/2,δ=λ/2,δ=3λ/2,δ=5λ/2,δ=3λ/2,δ=λ/2,總結(jié)規(guī)律,2 .出現(xiàn)加強(qiáng)、減弱點(diǎn)的條件：,路程差,δ,=,（k =1,2,3 ,,…,）,路程差,δ,=,kλ,（k = 1,2,,…,）,0,,亮紋,暗紋,1 .路程差,3. 干涉條紋間距：,?x=,d,L,λ,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

8、條紋間距。,,,★,我們所說(shuō)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(gè)過(guò)渡，條紋間距實(shí)際上是,最亮和最亮,或,最暗和最暗,之間的距離。,,實(shí)驗(yàn)：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(shí)驗(yàn)。結(jié)果如右：,四、波長(zhǎng)和頻率,,見(jiàn)書本彩頁(yè),想一想：紅、藍(lán)、紫光的波長(zhǎng)大小是什么關(guān)系？,1. 紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)， 紫光的波長(zhǎng)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(jí)亮紋中央是白色的。,,見(jiàn)書本彩頁(yè)。,,2、波長(zhǎng)越長(zhǎng)頻率越小，波長(zhǎng)越短頻率越大。,波長(zhǎng)和頻率的乘積等于波速：,v=λf,,,不同的色光在真空中的傳播速度相同。所以：,,

9、波長(zhǎng)越長(zhǎng)頻率越小，波長(zhǎng)越短頻率越大。,光的顏色,,波長(zhǎng)λ(nm),,頻率 f(10,14,Hz),,光的顏色,,波長(zhǎng)λ(nm),,頻率 f(10,14,Hz),,紅,,770～620,,3.9～4.8,,綠,,580～490,,5.2～6.1,,橙,,620～600,,4.8～5.0,,藍(lán)－靛,,490～450,,6.1～6.7,,黃,,600～580,,5.0～5.2,,紫,,450～400,,6.7～7.5,,1nm=10,-9,m,1、在真空中波長(zhǎng)為6,×,10,-7,,m的是黃光，波長(zhǎng)為4,×,10,-7,m的是紫光，現(xiàn)有一束頻率為5×10,14,H,Z,的單色光，它在折射率n

10、=1.5的無(wú)色透明玻璃中的波長(zhǎng)是多少？它在玻璃中呈什么顏色？,解：該色光在真空中的波長(zhǎng),,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(zhǎng)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(shí)驗(yàn)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(qǐng)根據(jù)圖中的測(cè)量,,數(shù)據(jù)。求出該單色光的波長(zhǎng)和頻率。,,,,,,由,l,d,l,x,=,D,cm,cm,x,=,=,D,1,.,0,5,5,.,0,∴,=5,×10,-7,m

11、,f,[練習(xí)],,1、關(guān)于光的干涉，下列說(shuō)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(shí)驗(yàn)時(shí)，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?yàn)椋?,（ ）,,A、各種色光的波長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)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

12、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(shí)驗(yàn)中，當(dāng)用波長(zhǎng)為λ,1,的單色光照射時(shí)，觀,,察到屏上P點(diǎn)處恰為從光屏中心O點(diǎn)數(shù)起第三條亮紋，當(dāng),,換用波長(zhǎng)為 的單色光做實(shí)驗(yàn)時(shí)，從O點(diǎn)數(shù)起,,第三條亮紋的位置,,（A）在P點(diǎn)下方 （B）仍在P點(diǎn),,（C）在P點(diǎn)上方 （D）條件不足，無(wú)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(diǎn)出現(xiàn)第3條暗紋，已知光速為C，則P點(diǎn)到雙縫的距離之差,應(yīng)為：,（ ）,D,