物理光的干涉和衍射liPPT课件
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光的干涉和衍射ppt课件
36
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
珍宝鉴定
1985年，加拿大文物保护协会（CCT）的科学家们就 利用X光射线衍射分析方法对一件被作为凡高作品出 售的油画颜料进行了分析鉴定。科学家从这幅油画 的颜料中发现了大量的金红石的存在。作为白色颜 料的使用，二氧化钛一般以两种状态存在：金红石 和锐钛矿。锐钛矿作为白色颜料使用是从1925年开 始的，而金红石作为白色颜料直到1938年才开始生 产。因为金红石的存在，使得这幅油画的创作时间 不可能早于1938年，这与凡高的生活时期（1853年1890年）是不相符的，因而可以断定这幅被鉴定的 油画是一幅赝品。
2、由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点 上，不会产生干涉现象．这是因为( ) A．两个光源发出光的频率不同 B．两个光源发出光的强度不同 C．两个光源的光速不同 D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源
16
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
光的干涉图样： 单色光：
明暗相间的条纹，且条纹间距相等。 两相邻亮纹（或暗纹）间距离与光的波长有关。
8
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
单色光的干涉图样：
9
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• 干涉图样：条纹等宽等亮
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珍宝鉴定
1985年，加拿大文物保护协会（CCT）的科学家们就 利用X光射线衍射分析方法对一件被作为凡高作品出 售的油画颜料进行了分析鉴定。科学家从这幅油画 的颜料中发现了大量的金红石的存在。作为白色颜 料的使用，二氧化钛一般以两种状态存在：金红石 和锐钛矿。锐钛矿作为白色颜料使用是从1925年开 始的，而金红石作为白色颜料直到1938年才开始生 产。因为金红石的存在，使得这幅油画的创作时间 不可能早于1938年，这与凡高的生活时期（1853年1890年）是不相符的，因而可以断定这幅被鉴定的 油画是一幅赝品。
2、由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点 上，不会产生干涉现象．这是因为( ) A．两个光源发出光的频率不同 B．两个光源发出光的强度不同 C．两个光源的光速不同 D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源
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为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
光的干涉图样： 单色光：
明暗相间的条纹，且条纹间距相等。 两相邻亮纹（或暗纹）间距离与光的波长有关。
8
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
单色光的干涉图样：
9
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
• 干涉图样：条纹等宽等亮
第讲光的干涉衍射和偏振(共31张PPT)
深化拓展
栏目索引
答案 D 金属丝圈的转动,改变不了肥皂液薄膜的上薄下厚的形状,由
干涉原理可知干涉条纹与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关,仍然是 水平的干涉条纹,A、B、C错误,D正确。
深化拓展
2-2 (多选)把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上,一端用薄片垫 起,构成空气劈尖,让单色光从上方射入,如图所示,这时可以看到亮暗相
栏目索引
第2讲 光的干涉、衍射 和偏振
知识梳理
知识梳理
栏目索引
一、光的干涉
1.光的干涉:在两列光波的叠加区域,某些区域的光被加强,出现亮条纹, 某些区域的光被减弱,出现暗条纹,且加强区域和减弱区域互相间隔的
现象叫做光的干涉现象。
2.干涉的条件:两列① 频率相同 、振动步调差别恒定(即相位差恒 定)的光相遇。
2.用如图所示的装置来观察光的双缝干涉现象时,以下推断正确的是
( A)
A.狭缝屏的作用是使入射光到达双缝屏时,双缝就成了两个振动情况总
是相同的光源
B.若入射光是白光,则像屏上的条纹是黑白相间的干涉条纹 C.像屏上某点到双缝的距离差为入射光波长的1.5倍时,该点处一定是
亮条纹 D.双缝干涉中亮条纹之间的距离相等,暗条纹之间的距离不相等
光的直线3.传下播面现象四、种反射光现现象 象,与光的干涉有关的是 (
3-1 如图所示,a、b、c、d四个图样是不同的单色光形成的双缝干涉
)
C
或单缝衍射图样。
用平行光照射不透光的小圆盘,在圆盘的影的中心形成泊松亮斑
(1)检查精密零件的表面是否平整
(2)水平状的明暗相间的条纹,同一条纹对应薄膜的厚度相等。
n 生全反射,选项A、B、D错误。条纹间距Δx= λ,λ红>λ紫L ,因此Δx红>Δx紫,C
《光学》全套课件 PPT
τ
cosΔ
dt =0
τ0
I = I1 +I2
叠加后光强等与两光束单独照射时的光强之和，
无干涉现象
2、相干叠加 满足相干条件的两束光叠加后
I =I1 +I2 +2 I1I2 cosΔ 位相差恒定，有干涉现象
若 I1 I2
I =2I1(1+cosΔ
)
=4I 1cos2
Δ 2
Δ =±2kπ I =4I1
r2
§1-7 薄膜干涉
利用薄膜上、下两个表面对入射光的反射和 折射，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束。
一、薄膜干涉 扩展光源照射下的薄膜干涉
在一均匀透明介质n1中
放入上下表面平行,厚度
为e 的均匀介质 n2(>n1)，
用扩展光源照射薄膜，其
反射和透射光如图所示
a
n1
i
a1 D
B
n2
A
n1 C
2、E和H相互垂直，并且都与传播方向垂直，E、H、u三者满 足右螺旋关系，E、H各在自己的振动面内振动，具有偏振性．
3、在空间任一点处
εE = μH
4、电磁波的传播速度决定于介质的介电常量和磁导率，
为
u= 1 εμ
在真空中u= c =
1 ≈3×108[m ε0μ0
s 1]
5、电磁波的能量
S
=E
×H ,
只对光有些初步认识，得出一些零碎结论，没有形
成系统理论。
二、几何光学时期
•这一时期建立了反射定律和折射定律，奠定了几何光学基础。
•李普塞（1587～1619）在1608年发明了第一架望远镜。
•延森（1588～1632）和冯特纳（1580～1656）最早制作了复 合显微镜。 •1610年，伽利略用自己制造的望远镜观察星体，发现了木星 的卫星。 • 斯涅耳和迪卡尔提出了折射定律
光的干涉.ppt
2.光的偏振
偏振现象
只有沿偏振片的“透振”方向“振动的光波才能通过偏振片”
结论
偏振现象表明,光是一种横波
偏振光的形成
(1)自然光通过偏振片后,得到偏振光 (2)自然光在介质表面反射时,反射光和折射光都是偏振光
偏振现象 的应用
(1)照相机镜头前装一片偏振滤光片 (2)电子表的液晶显示
检
检
如图甲所示,用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的 平滑情况,观察到的图像如图乙所示的条纹中的P和Q的情况,这说
要求： ①明确光的干涉的条件，明暗条纹的判断方法 ②明确△x=lλ/d物理量含义，并应用其求解物理量 ③区分干涉和衍射图样 ④了解薄膜干涉的应用
议
①上图为蓝光和红光分别通过双缝和单缝形成的图样，其中 蓝光经过双缝形成的图样是？
②右图两衍射图样分 别对应什么衍射？
③用某一单色光做双缝干涉实验时，已知双缝间距离为0.25 mm ，在距离双缝为1.2 m处的光屏上，测得5条亮纹间的距离为7.5 mm （1）求这种单色光的波长。 （2）若用这种单色光照射到增透膜上，已知增透膜对这种光的折 射率为1.3，则增透膜的厚度应取多少?
展
半径为R的圆形偏振片P的透振方向为竖直方向,一束横截面半径 略小于R的平行自然光正对着偏振片P照射后射到屏上,现以光的 传播方向为轴将偏振片P旋转,则在偏振片P旋转的过程中( ) 屏上出现圆形亮斑,亮度不变
偏振片是让特定方向的光透过只是相 对于光源亮度减弱； 偏振方向不是狭缝!
展
用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d， 双缝到屏的距离l，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是△x，氦 氖激光器发出的红光的波长λ 是多少？假如把整个装置放入折 射率是4/3的水中，这时屏上的条纹间距是多少？
光的衍射ppt课件
衍射光栅的原理与应用
详细阐述了衍射光栅的工作原理、制作方法和应 用领域，如光谱分析、光学测量等。
3
光的干涉与衍射的联系与区别
分析了光的干涉和衍射之间的内在联系和本质区 别，帮助学生更好地理解这两种光学现象。
学生自我评价报告分享
学习成果展示
学生们通过制作ppt、报告等形式，展示了自己在光的衍射课程学 习中所取得的成果，包括对基本概念的掌握、实验技能的提升等。
波动理论与衍射原理
波动理论
光是一种电磁波，具有波动性质，如 干涉、衍射等。
衍射原理
光波遇到障碍物或小孔时，会绕过障 碍物继续传播，形成新的波前，使光 偏离直线传播。
光源、波长与衍射关系
01
02
03
光源
点光源发出的球面波经障 碍物衍射后形成新的波前 。
波长
波长越长，衍射现象越明 显。对于同一障碍物，不 同波长的光产生的衍射程 度不同。
加强实验技能训练
鼓励学生们加强实验技能的训练，提高实验操作的准确性 和熟练度，培养自己的实践能力和创新精神。
拓展相关应用领域
引导学生们关注光学在各个领域的应用和发展动态，如光 通信、光计算、生物医学光学等，拓展自己的视野和知识 面。
THANKS
感谢观看
光的衍射ppt课件
• 光的衍射现象与原理 • 典型衍射实验及观察 • 衍射在生活中的应用 • 衍射在科学研究领域应用 • 现代技术中利用和控制衍射 • 总结与展望
01
光的衍射现象与原理
衍射现象及其分类
衍射现象
光在传播过程中遇到障碍物或小 孔时，偏离直线传播的现象。
分类
根据衍射程度的不同，可分为明 显衍射和菲涅尔衍射。
衍射后的光线被光检测器接收并转换成电信号，经过处理还原成声音或图像信息。
详细阐述了衍射光栅的工作原理、制作方法和应 用领域，如光谱分析、光学测量等。
3
光的干涉与衍射的联系与区别
分析了光的干涉和衍射之间的内在联系和本质区 别，帮助学生更好地理解这两种光学现象。
学生自我评价报告分享
学习成果展示
学生们通过制作ppt、报告等形式，展示了自己在光的衍射课程学 习中所取得的成果，包括对基本概念的掌握、实验技能的提升等。
波动理论与衍射原理
波动理论
光是一种电磁波，具有波动性质，如 干涉、衍射等。
衍射原理
光波遇到障碍物或小孔时，会绕过障 碍物继续传播，形成新的波前，使光 偏离直线传播。
光源、波长与衍射关系
01
02
03
光源
点光源发出的球面波经障 碍物衍射后形成新的波前 。
波长
波长越长，衍射现象越明 显。对于同一障碍物，不 同波长的光产生的衍射程 度不同。
加强实验技能训练
鼓励学生们加强实验技能的训练，提高实验操作的准确性 和熟练度，培养自己的实践能力和创新精神。
拓展相关应用领域
引导学生们关注光学在各个领域的应用和发展动态，如光 通信、光计算、生物医学光学等，拓展自己的视野和知识 面。
THANKS
感谢观看
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• 光的衍射现象与原理 • 典型衍射实验及观察 • 衍射在生活中的应用 • 衍射在科学研究领域应用 • 现代技术中利用和控制衍射 • 总结与展望
01
光的衍射现象与原理
衍射现象及其分类
衍射现象
光在传播过程中遇到障碍物或小 孔时，偏离直线传播的现象。
分类
根据衍射程度的不同，可分为明 显衍射和菲涅尔衍射。
衍射后的光线被光检测器接收并转换成电信号，经过处理还原成声音或图像信息。
光的衍射ppt课件完整版
详细阐述了光的衍射现象，包括衍射的定义、产 生条件、分类等，并通过公式和图示深入解释了 衍射的原理。
衍射实验演示与分析
通过实验演示了光的衍射过程，让学员直观感受 衍射现象，同时结合理论知识进行分析，加深学 员对衍射现象的理解。
衍射在光学领域的应用
介绍了衍射在光学领域的广泛应用，如光谱分析 、光学仪器制造等，让学员了解衍射在实际应用 中的重要性。
光的波动模型
光波是一种电磁波，具有振幅、频率 、波长等特性。光波的传播遵循波动 方程。
波动性与衍射关系解析
衍射现象
光波在传播过程中遇到障碍物或 孔径时，会偏离直线传播路径， 产生衍射现象。衍射是波动性的
重要表现。
衍射条件
衍射现象的发生与光的波长、障 碍物或孔径的尺寸以及光波的传 播方向有关。当波长较长、障碍 物或孔径尺寸较小时，衍射现象
预备工作要求
明确下一讲前需要完成的预习任务、实验操作等预备工作，确保学员能够顺利进入下一阶段的学习。
THANK YOU
该公式描述了光波在自由空间中传播时，遇到障碍物后的衍射光场分布。它是基于波动方 程的解，并引入了基尔霍夫的边界条件。
公式推导过程
从波动方程出发，利用格林函数和基尔霍夫的边界条件，可以推导出菲涅尔-基尔霍夫衍 射公式。具体过程涉及复杂的数学运算和物理概念的深入理解。
夫琅禾费衍射近似条件讨论
01
夫琅禾费衍射的定义
光的衍射ppt课件完整版
目 录
• 光的衍射概述 • 光的波动性与衍射关系 • 典型衍射实验介绍 • 衍射理论计算方法 • 现代光学中衍射技术应用举例 • 总结与展望
01
光的衍射概述
衍射现象及定义
衍射现象
光在传播过程中，遇到障碍物或 小孔时，光将偏离直线传播的途 径而绕到障碍物后面传播的现象 ，叫光的衍射。
衍射实验演示与分析
通过实验演示了光的衍射过程，让学员直观感受 衍射现象，同时结合理论知识进行分析，加深学 员对衍射现象的理解。
衍射在光学领域的应用
介绍了衍射在光学领域的广泛应用，如光谱分析 、光学仪器制造等，让学员了解衍射在实际应用 中的重要性。
光的波动模型
光波是一种电磁波，具有振幅、频率 、波长等特性。光波的传播遵循波动 方程。
波动性与衍射关系解析
衍射现象
光波在传播过程中遇到障碍物或 孔径时，会偏离直线传播路径， 产生衍射现象。衍射是波动性的
重要表现。
衍射条件
衍射现象的发生与光的波长、障 碍物或孔径的尺寸以及光波的传 播方向有关。当波长较长、障碍 物或孔径尺寸较小时，衍射现象
预备工作要求
明确下一讲前需要完成的预习任务、实验操作等预备工作，确保学员能够顺利进入下一阶段的学习。
THANK YOU
该公式描述了光波在自由空间中传播时，遇到障碍物后的衍射光场分布。它是基于波动方 程的解，并引入了基尔霍夫的边界条件。
公式推导过程
从波动方程出发，利用格林函数和基尔霍夫的边界条件，可以推导出菲涅尔-基尔霍夫衍 射公式。具体过程涉及复杂的数学运算和物理概念的深入理解。
夫琅禾费衍射近似条件讨论
01
夫琅禾费衍射的定义
光的衍射ppt课件完整版
目 录
• 光的衍射概述 • 光的波动性与衍射关系 • 典型衍射实验介绍 • 衍射理论计算方法 • 现代光学中衍射技术应用举例 • 总结与展望
01
光的衍射概述
衍射现象及定义
衍射现象
光在传播过程中，遇到障碍物或 小孔时，光将偏离直线传播的途 径而绕到障碍物后面传播的现象 ，叫光的衍射。
光的干涉和衍射
2
B A
S1
K
P M
[例20-1] 一射电望远镜的天线设在湖岸上，距湖面高度为h，
对岸地平线上方有一恒星正在升起，恒星发出波长为的电磁
波。求：当天线测得第1级干涉极大时恒星所在的角位置。
解： 由几何关系，并考虑 到在水面反射时存在 着半波损失
AC BC
2
B
C
2
A
h
AC BC h (1 cos2) 2h sin s in
n1n2 n3
因为在第一个界面 处有半波损失，所以
1 23
n1
e
n2
23
2n2e
2
n3
反射加强，有
23
2n2e
2
k
增透膜
增反膜
空气
1n2e2
32k
1
4
4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
，3
4
，1
2
3
n1
MgF2
e
e
n2
玻璃
n3
n1 n2 n3
n1 n2 n3
§20-4 劈尖等厚干涉
x
xk 1
xk
D
d
若已知x，D，d，可求单色光波长
5x ，条纹间隔与波长有关：
当白光（复色光）照射时，中央为白色 明条纹，两侧对称排列由紫到红的彩色光 谱，高级次光谱将重叠。
6x 1 ，当d 时，x 。
d
举例：人眼对钠光（λ= 589.3 nm ）最 敏感，能够分辨到 Δx =0.065 mm ，若屏幕 距双缝的距离为 D = 800 mm，则
B A
S1
K
P M
[例20-1] 一射电望远镜的天线设在湖岸上，距湖面高度为h，
对岸地平线上方有一恒星正在升起，恒星发出波长为的电磁
波。求：当天线测得第1级干涉极大时恒星所在的角位置。
解： 由几何关系，并考虑 到在水面反射时存在 着半波损失
AC BC
2
B
C
2
A
h
AC BC h (1 cos2) 2h sin s in
n1n2 n3
因为在第一个界面 处有半波损失，所以
1 23
n1
e
n2
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2n2e
2
n3
反射加强，有
23
2n2e
2
k
增透膜
增反膜
空气
1n2e2
32k
1
4
4
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
，3
4
，1
2
3
n1
MgF2
e
e
n2
玻璃
n3
n1 n2 n3
n1 n2 n3
§20-4 劈尖等厚干涉
x
xk 1
xk
D
d
若已知x，D，d，可求单色光波长
5x ，条纹间隔与波长有关：
当白光（复色光）照射时，中央为白色 明条纹，两侧对称排列由紫到红的彩色光 谱，高级次光谱将重叠。
6x 1 ，当d 时，x 。
d
举例：人眼对钠光（λ= 589.3 nm ）最 敏感，能够分辨到 Δx =0.065 mm ，若屏幕 距双缝的距离为 D = 800 mm，则
光的干涉、衍射和偏振现象ppt课件
•
自然光通过偏振片后就变成了偏振光，这是偏振光产生的一 个方法，答案A正确；立体电影是两偏振光同时放出，属于光的 偏振现象，答案B正确；在拍摄日落时水面、池中的鱼等景象时， 可在镜头前装一偏振滤光片，这样做可以减少反射光的干扰，使 图像清晰，答案C正确；D选项中反射与折射光都是偏振的，但 偏振方向不同.选D.
A.这是光的干涉现象 B.这是光的折射现象 C.如果屏上条纹变宽， 表明抽制的丝变粗 D.如果屏上条纹变宽， 表明抽制的丝变细
图12-2-5
这是光的衍射现象产生的，在屏上产生的条纹的宽度与抽制 的丝的粗细有关，由衍射现象的特点可知，抽制的丝越细，则屏 上条纹越宽，本题的正确答案是选项D. • 这种细丝的衍射现象与单狭缝的衍射相似，可以借鉴其结论 进行解释. •
点评
• 变式训练1：如图12-2-4所示是研究光的双缝干涉的示意图， 挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1和S2发出的两列波到达屏上时 会产生干涉条纹，已知入射激光的波长为λ ，屏上的P点到两缝 S1和S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作第0号亮纹，由P 向上数，与0号亮纹相邻的亮纹为1号亮纹，与1号亮纹相邻的 亮纹为2号亮纹，则P1处的亮纹恰好是10号亮纹.设直线S1P1的 长度为r1，S2P1的长度为r2，
电磁波
• (2) 用实验证实了电磁波的存在，测得电磁波的传播 赫兹 ，并且证明了电磁波也能产生反射、 速度确实等于 折射、干涉、衍射等现象，这就从实验上证实了光是一 种 . 光速 • (3)光的电磁说的重要意义是确定了光的电磁本质 . • 6.光的偏振 • (1)只有 波才能发生偏振现象，光的偏振现象表明光是一 电磁波 种 波.
• 由光的频率ν =6.0×1014Hz，知光的波长λ =c/ν =5×10-7m • P点到双缝S1、S2的距离之差Δ s1=0.75μ m=7.5×10-7m=1.5λ • Q点到双缝S1、S2的距离之差Δ s2=1.5μ m=15×10-7m=3λ ，因此， P点出现暗纹，Q点出现亮纹，本题的正确答案是选项B. • 在两相干波相遇的区域中，判断各点的明暗情况是通过该点 到两缝的路程差的大小与波长的关系进行判断的.
光的干涉和衍射 ppt课件
ppt课件
13
干涉法检查表面的平整程度：
ppt课件
14
光的干涉
薄膜干涉
增透膜：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1/4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，称为增透膜。
ppt课件
15
1、下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是 A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源 B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源 C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出 现暗条纹 D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏 之间的空间却没有干涉发生
ppt课件
36
防伪
• 利用光的衍射现象制作出来的全息衍射防伪标 记。由于防伪标记利用了全息摄像技术，所以 制作成本和难度都较高，能有力的保护消费者 不买到假冒伪劣商品。
干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的。
白光的干涉图样：
ppt课件
11
光的干涉
薄膜干涉
让一束光经薄膜的两个表面反射 后，形成的两束反射光产生的干涉 现象叫薄膜干涉．
实验演示
ppt课件
12
请问（1）薄膜干涉中的相干光源来自于 哪里？
薄膜的前后两个反射面
（2）怎样观察才能看到干涉图样？
人与火焰同侧（入射光侧） 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 、增透膜
ppt课件
18
光的衍射
ppt课件
19
机械波的衍射
水波、声波都会发生衍射现象，它ppt们课件发生衍射的现象特征是什么？
20
光的衍射
光可以绕过障碍物继续传播的现象叫光的衍射
大学物理-光的干涉和衍射
(k = 0,1,2,......) 1 ± (k + )λ 暗纹 2
± kλ
明纹
12
r1
s1 s
x p
K=2 K=1 K=0 K=-1
x
*
d s2
r2
L
o
图20-4
K=-2
建立坐标系,将条纹位置用坐标x来表达最方便. 来表达最方便. 建立坐标系,将条纹位置用坐标 来表达最方便 r12=L2+(x-d/2)2, r22=L2+(x+d/2)2 考虑到Ld, r1+r2≈2L,于是明暗纹条件可写为 考虑到 于是明暗纹条件可写为
例题20-1 双缝间的距离 双缝间的距离d=0.25mm,双缝到屏幕的 例题 双缝到屏幕的 距离L=50cm,用波长 用波长4000~7000的白光照射双缝, 的白光照射双缝, 距离 用波长 的白光照射双缝 求第2级明纹彩色带 级明纹彩色带(第 级光谱 的宽度. 级光谱)的宽度 求第 级明纹彩色带 第2级光谱 的宽度. 所求第2级明纹彩色带 级明纹彩色带(光 解 所求第 级明纹彩色带 光 k=2 x 的宽度实际上是7000的第 级 的第2级 谱)的宽度实际上是 的宽度实际上是 的第 亮纹和4000的的第 级亮纹之间 的的第2级亮纹之间 亮纹和 的的第 k=1 的距离d. 的距离 . k=0 Lλ Lλ 明纹坐标为 x = k k=-1 d 代入:d=0.25mm, L=500mm, λ2=7×10-4mm , 代入: × 得 λ1= 4 ×10-4mm得: x =1.2mm
光程差
δ=
± kλ
1 ± (k + )λ 2
明纹 暗纹
(k = 0,1,2,......)
9
4.薄透镜不产生附加程差
光的干涉和光的衍射
光的干涉和光的衍射光的干涉是指两束或多束相干光波相互叠加时，它们在空间中某一点相遇时产生的光强分布现象。
光的衍射是指光波遇到障碍物或通过狭缝时，光波在障碍物或狭缝周围发生弯曲、扩展和干涉的现象。
一、光的干涉1.干涉现象的条件–光源发出的光为单色光或频率非常接近的多色光。
–光束经过不同路径传播后相遇。
–光束相遇时要有相位差。
2.干涉条纹的特点–等距性：干涉条纹间距相等。
–亮暗相间：干涉条纹由亮条纹和暗条纹组成。
–叠加性：多束干涉光相遇时，各自干涉条纹叠加形成新的干涉条纹。
3.干涉实验–双缝干涉实验：通过两个狭缝，观察光在屏幕上的干涉现象。
–迈克尔逊干涉实验：利用分束器将光分为两束，分别经过不同路径后再次合并，观察干涉现象。
二、光的衍射1.衍射现象的条件–光源发出的光波遇到障碍物或通过狭缝时发生衍射。
–障碍物或狭缝的尺寸与光波波长相当或更小。
–观察衍射现象时，衍射光束要有足够的光程差。
2.衍射条纹的特点–衍射条纹是光波传播路径的积分结果，具有明显的弯曲和扩展现象。
–衍射条纹间距不固定，取决于光波波长和障碍物或狭缝的尺寸。
–衍射条纹可以是明暗相间的，也可以是亮度分布的。
3.衍射分类–单缝衍射：光通过一个狭缝时的衍射现象。
–多缝衍射：光通过多个狭缝时的衍射现象。
–圆孔衍射：光波通过圆形孔洞时的衍射现象。
–菲涅尔衍射：光波从一种介质进入另一种介质时的衍射现象。
4.衍射的应用–衍射光栅：利用光的衍射原理，制造出具有周期性结构的衍射光栅，用于光谱分析、光学仪器等。
–光纤通信：利用光在光纤中的衍射现象，实现高速、长距离的通信。
–激光技术：激光的产生和传播过程中，衍射现象起着关键作用。
光的干涉和光的衍射是光学中的重要现象，它们在生活中和科技领域有着广泛的应用。
通过学习光的干涉和光的衍射，我们可以深入了解光的本质和光波的传播规律。
习题及方法：1.习题：双缝干涉实验中，若将其中一个狭缝关闭，则观察到的现象是什么？•双缝干涉实验中，两束相干光波相遇产生干涉现象，形成明暗相间的干涉条纹。
精品物理光学PPT课件(完整版)
实验装置
激光源、双缝、屏幕。
实验现象
在屏幕上观察到明暗相间的干涉条纹。
理论分析
通过双缝的光波在屏幕上叠加，形成干涉图样。根据干涉条件，可推 导出条纹间距与光源波长、双缝间距及屏幕距离的关系。
薄膜干涉原理及应用
01
薄膜干涉
光波在薄膜前后表面反射后叠加形成的干涉现象。
02 03
原理分析
光波在薄膜前后表面反射时，相位发生变化，当光程差为半波长的奇数 倍时，反射光相互加强，形成亮纹；当光程差为半波长的偶数倍时，反 射光相互减弱，形成暗纹。
光的偏振现象
光波是横波，其振动方向 垂直于传播方向。通过偏 振片可以观察到光的偏振 现象。
几何光学基本概念
光线和光束
光线表示光传播的路径和 方向，光束是由无数条光 线组成的集合。
光的反射和折射
光在两种不同介质的交界 面上会发生反射和折射现 象，遵循反射定律和折射 定律。
透镜成像
透镜是一种光学元件，可 以改变光线的传播方向。 通过透镜可以形成实像或 虚像。
光的色散
色散是指复色光分解为单色光的现象 。牛顿的棱镜实验揭示了光的色散现 象。
02
光的干涉现象
干涉现象及其条件
干涉现象
干涉图样
两列或多列光波在空间某些区域相遇 时，光强在空间重新分布的现象。
明暗相间的条纹，反映了光波的振幅 和相位信息。
干涉条件
两列光波的频率相同、振动方向相同 、相位差恒定。
双缝干涉实验分析
量子光学应用与前景
列举量子光学在量子通信、量子计算、量子精密测量等领域的应 用，以及未来可能的发展趋势和挑战。
06
实验方法与技巧指导
基本实验仪器使用说明
分光计
激光源、双缝、屏幕。
实验现象
在屏幕上观察到明暗相间的干涉条纹。
理论分析
通过双缝的光波在屏幕上叠加，形成干涉图样。根据干涉条件，可推 导出条纹间距与光源波长、双缝间距及屏幕距离的关系。
薄膜干涉原理及应用
01
薄膜干涉
光波在薄膜前后表面反射后叠加形成的干涉现象。
02 03
原理分析
光波在薄膜前后表面反射时，相位发生变化，当光程差为半波长的奇数 倍时，反射光相互加强，形成亮纹；当光程差为半波长的偶数倍时，反 射光相互减弱，形成暗纹。
光的偏振现象
光波是横波，其振动方向 垂直于传播方向。通过偏 振片可以观察到光的偏振 现象。
几何光学基本概念
光线和光束
光线表示光传播的路径和 方向，光束是由无数条光 线组成的集合。
光的反射和折射
光在两种不同介质的交界 面上会发生反射和折射现 象，遵循反射定律和折射 定律。
透镜成像
透镜是一种光学元件，可 以改变光线的传播方向。 通过透镜可以形成实像或 虚像。
光的色散
色散是指复色光分解为单色光的现象 。牛顿的棱镜实验揭示了光的色散现 象。
02
光的干涉现象
干涉现象及其条件
干涉现象
干涉图样
两列或多列光波在空间某些区域相遇 时，光强在空间重新分布的现象。
明暗相间的条纹，反映了光波的振幅 和相位信息。
干涉条件
两列光波的频率相同、振动方向相同 、相位差恒定。
双缝干涉实验分析
量子光学应用与前景
列举量子光学在量子通信、量子计算、量子精密测量等领域的应 用，以及未来可能的发展趋势和挑战。
06
实验方法与技巧指导
基本实验仪器使用说明
分光计
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屏
亮条纹的中心线 亮条纹的中心线
图样有何特征？ 明暗相间 等间距 中央亮条纹
2021
光的干涉
P1
S1
S2 d
P
双缝干涉
P P1P2
相干波源是哪两个？ 光程差
S1、S2
Δ r =P1S2－P1S1
2021
光的干涉
双缝干涉
问（1）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 波长的整数倍时，该点出现亮条纹。
2021
小圆盘和小圆孔做衍射图 样特点
小圆孔衍射
2021
衍射现象和干涉现象条纹的不 同点和相同点：
相同点： 由于光的叠加而产生的，明暗相间的。 不同点： 双缝条纹:是等间距的各条纹的亮度差
别较小，条纹条数较多。 衍射条纹不等间距，中央条纹亮而宽
，两侧条纹较暗较窄，对称分布。
2021
为什么平时隔墙可以听见别人 的声音却看不到人？
和折射现象. 几束光交叉相遇后会彼此毫无妨碍地继续传播 （3）光的直线传播只是近似的规律
2021
惠更斯的波动说: 成功的解释: (1)光的反射和折射及两种界面
同时发生的反射和折射. (2)两种光相遇后不改变光的运
动状态. 遇到的困难: 光经过杆后在地上留下的影子 没有发现光的干涉和衍射现象
2021
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
不同缝宽的单缝衍射 不同波长的单缝衍射
白光的单缝衍射
2021
3、图样分析：
单缝衍射规律 1、波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条 纹间距大． 2、单缝不变时，光波越长的（红光）中央亮 纹越宽，条纹间隔越大． 3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央白色条纹， 两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源 的内侧为紫色．
2021
第十三章 光的本性
————光的干涉和光的衍射
2021
2021
地上的油膜
肥皂泡
2021
2021
光的本质是什么？
光是一种物质微粒， 在均匀的介质中以一定的速度传播
牛顿
1643-1727
光是在空间传播的某种波
你赞同谁的观点？
2021
惠更斯
1629－1695
牛顿的微粒说: 成功的解释 (1)光的直线传播 (2)光的反射,折射 遇到的困难: (1)光在两种介质的交界面上同时发生的反射
声音的波长比光的波长大的多 ，更容易发生明显衍射，即更 容易绕过障碍物向前传播。
2021
巩固练习
1、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一红色滤 光片，另一缝前入一绿色滤光片，这时( C ) A、只有红色和绿色的干涉条纹，其他颜色的条纹消失 B、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 C、任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光 亮 D、屏上无任何光亮
.
2021
光到底是什么？……………
17世纪明确形成 了两大对立学说
由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
牛顿
19世纪初证明了 波动说的正确性
惠更斯
微粒说
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
波动说
这里的光子完全不2同021于牛顿所说的“微粒”
2021
光的干涉
薄膜干涉
让一束光经薄膜的两个表面反射 后，形成的两束反射光产生的干涉 现象叫薄膜干涉．
实验演示
2021
薄膜干涉及应用
2021
2021
2021
请问（1）薄膜干涉中的相干光源来自于 哪里？
薄膜的前后两个反射面
（2）怎样观察才能看到干涉图样？ 人与火焰同侧（入射光侧） 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 、增透膜
复习
什么是机械波? 机械振动在介质中的传播称为机械波
波的叠加原理
在两列波相遇时，任一介质质点的位移，为 两列波单独在该点产生的位移的合成。 相遇后，能保持各自的特性继续传播，好像在 各自的传播过程中没有遇到其它波一样。
2021
波的干涉
频率相同的波叠加 时,空间某些区域 的振动始终加强,
另一些区域的振动 始终减弱,这种加
2021
4、圆孔衍射：
A S
（1）孔较大时—— 屏上出现清晰的光斑
B
（2）孔较小时—— 屏上出现衍射花样
明暗相间的间距不等的同心圆环
2021
5、圆盘衍射： 明暗相间的间距不等的同心圆环，中心有一 “泊松亮斑”．
圆盘衍射
泊松亮斑：光照在一个不透明的小圆板上，光绕 过板的边缘，在屏的中心叠加形成一个亮斑．
2021
干涉法检查表面的平整程度：
2021
干涉条纹的移动
2021
光的干涉
薄膜干涉
增透膜：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1/4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，称为增透膜。
问题：镜头表面为何颜色不同？
强和减弱区相互间 隔的稳定的现象叫 做波的干涉。
波的干涉条件:
两列频率相同波（相干波源）
干涉现象是波重要特性20之21 一。
波的衍射
波偏离直线方向绕过障碍物阴影里去 的现象叫做波的衍射。
2021
发生注明意显：衍射现象的条件：
衍缝射、是孔波或的障碍重物要的特尺性寸之跟一波长，差一不切多波，都或能 发者生比衍波射长。更小时。
D=nλ(n=0、1、3……)
（2）什么情况下出现暗条纹？
P1
光屏上某点到双缝的
路程差（光程差）为半波 长的奇数倍时，该点出现 暗 条 纹 D=(2n+1)λ/2（n=1、 3、5……）
S1 P
S2 d
2021
光的干涉
双缝干涉
问：（1）改用不同颜色的光做该实验，条纹间隔 是否相同？什么颜色的光条纹间隔最大？
红光波长最大，紫光波长最小
P1
（2）屏到光源距离改变，条 纹间隔会改变吗？
1
S1 P
S2 L
随屏到光源的距离的增大而增大
x L(L )
d
2021
光的干涉
双缝干涉
请问：如果改用白光做双缝干涉实验， 能看到白色的明暗相间的条纹吗？
白光
原因：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．
光的波动性
一 、光的干涉
(interference Of light)
干涉现象是波动独有的特征，如果光 真的是一种波，就必然会观察到光的干涉 现象.
2021
光的干涉 1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829） 在实验室里成功的观察到了光的干涉．
2021
光的干涉
双缝干涉
激
光 束
双 缝
2021
眼镜片镀膜与没镀膜有何区别？
2021
光的衍射
光既然是一种波,但是在生活中我很少 观察到光得衍射现象呢???
原因:可见光的波长只有十分之几微米,因此 通常的物体都比其大得多
2021
1、单缝衍射：
2021
2、图样特征：
单缝衍射条纹的特征 （1）中央亮纹宽而亮． （2）两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗．