光的干涉和衍射学习教材PPT课件
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《光学》PPT课件
6
•沈括（1031～1095年）所著《梦溪笔谈》中，论述了凹面镜、 凸面镜成像的规律，指出测定凹面镜焦距的原理、虹的成因。 培根（1214～1294年）提出用透镜校正视力和用透镜组成望 远镜的可能性。 阿玛蒂（1299年）发明了眼镜。 波特（1535～1561年）研究了成像暗箱。
沈括（1031～1095年） 培根（1214～1294年）
1、光的发射、传播和接收等规律 2、光和其他物质的相互作用。包括光的吸收、散射和色散。 光的机械作用和光的热、电、化学和生理作用（效应）等。 3、光的本性问题
4、光在生产和社会生活中的应用
三、研究方法
实验 ——假设 ——理论 ——实验
3
§0-2 光学发展简史
一、萌芽时期 世界光学的（知识）最早记录，一般书上说是古希腊欧
5
• 克莱门德（公元50年）和托勒玫（公元90～168年）研 究了光的折射现象，最先测定了光通过两种介质分界面 时的入射角和折射角。
• 罗马的塞涅卡（公元前3～公元65年）指出充满水的玻璃 泡具有放大性能。
• 阿拉伯的马斯拉来、埃及的阿尔哈金（公元965～1038 年）认为光线来自被观察的物体，而光是以球面波的形 式从光源发出的，反射线与入射线共面且入射面垂直于 界面。
几里德关于“人为什么能看见物体”的回答，但应归中国的 墨翟。从时间上看，墨翟（公元前468～376年），欧几里德 （公元前330～275年），差一百多年。
墨翟（公元前468～376年）
4
• 从内容上看，墨经中有八条关于光学方面的（钱临照， 物理通极，一卷三期，1951）第一条，叙述了影的定 义与生成；第二条说明光与影的关系；第三条，畅言 光的直线传播，并用针孔成像来说明；第四条，说明 光有反射性能；第五条，论光和光源的关系而定影的 大小；第六、七、八条，分别叙述了平面镜、凹球面 镜和凸球面镜中物和像的关系。欧几里德在《光学》 中，研究了平面镜成像问题，指出反射角等于入射角 的反射定律，但也同时反映了对光的错误认识——从 人眼向被看见的物体伸展着某种触须似的东西。
•沈括（1031～1095年）所著《梦溪笔谈》中，论述了凹面镜、 凸面镜成像的规律，指出测定凹面镜焦距的原理、虹的成因。 培根（1214～1294年）提出用透镜校正视力和用透镜组成望 远镜的可能性。 阿玛蒂（1299年）发明了眼镜。 波特（1535～1561年）研究了成像暗箱。
沈括（1031～1095年） 培根（1214～1294年）
1、光的发射、传播和接收等规律 2、光和其他物质的相互作用。包括光的吸收、散射和色散。 光的机械作用和光的热、电、化学和生理作用（效应）等。 3、光的本性问题
4、光在生产和社会生活中的应用
三、研究方法
实验 ——假设 ——理论 ——实验
3
§0-2 光学发展简史
一、萌芽时期 世界光学的（知识）最早记录，一般书上说是古希腊欧
5
• 克莱门德（公元50年）和托勒玫（公元90～168年）研 究了光的折射现象，最先测定了光通过两种介质分界面 时的入射角和折射角。
• 罗马的塞涅卡（公元前3～公元65年）指出充满水的玻璃 泡具有放大性能。
• 阿拉伯的马斯拉来、埃及的阿尔哈金（公元965～1038 年）认为光线来自被观察的物体，而光是以球面波的形 式从光源发出的，反射线与入射线共面且入射面垂直于 界面。
几里德关于“人为什么能看见物体”的回答，但应归中国的 墨翟。从时间上看，墨翟（公元前468～376年），欧几里德 （公元前330～275年），差一百多年。
墨翟（公元前468～376年）
4
• 从内容上看，墨经中有八条关于光学方面的（钱临照， 物理通极，一卷三期，1951）第一条，叙述了影的定 义与生成；第二条说明光与影的关系；第三条，畅言 光的直线传播，并用针孔成像来说明；第四条，说明 光有反射性能；第五条，论光和光源的关系而定影的 大小；第六、七、八条，分别叙述了平面镜、凹球面 镜和凸球面镜中物和像的关系。欧几里德在《光学》 中，研究了平面镜成像问题，指出反射角等于入射角 的反射定律，但也同时反映了对光的错误认识——从 人眼向被看见的物体伸展着某种触须似的东西。
光的干涉和衍射
λ
α
r1
P
r2
（3）光源不动，上下平移双缝时，结 ）光源不动，上下平移双缝时， 果如何？ 果如何？
d
δ2
α
x O
θ
δ1
D
例题： 的两种光正入射于双缝， 例题：用λ1＝450nm和λ2＝600nm的两种光正入射于双缝， 和 的两种光正入射于双缝 已知， 。（不含中 若D、d已知，求屏上这两种光第二次重叠的位置。（不含中 、 已知 求屏上这两种光第二次重叠的位置。（ 央明纹） 央明纹） 为第n 则有： 解：设重叠处λ1为第 1级，λ2为第 2级，则有： 设重叠处 为第n
第20章 光的干涉和衍射 章 §20-1 光波的相干叠加 r r r r r 2 E = E1 + E2 I ∝ E = E1 + E2 + 2 E1 ⋅ E2
一、非相干叠加：I=I1+I2 非相干叠加： 相干叠加： 二、相干叠加： I = I1 + I 2 + 2 I1 I 2 cos ∆φ 相干条件： 相干条件： 1.频率相同； 频率相同； 频率相同 3.有恒定的相位差； 有恒定的相位差； 有恒定的相位差 2.振动方向一致； 振动方向一致； 振动方向一致 4.光程差不太大； 光程差不太大； 光程差不太大
相邻两明纹间的距离为： 相邻两明纹间的距离为：
D ∆x = xn +1 − xn = λ d
结论：斜入射时，各级条纹沿某方向平移， 结论：斜入射时，各级条纹沿某方向平移，但相邻条纹 间距不变。 间距不变。
10
思考：（ ）中央明纹位于何处？ 思考：（1）中央明纹位于何处？ ：（ （2）斜向上入射时，结果如何？ ）斜向上入射时，结果如何？
9
单色光斜入射时， 、 、 不变 对条纹有何影响？ 不变， 单色光斜入射时，若λ、d、D不变，对条纹有何影响？ 设以α角入射，则 P
α
r1
P
r2
（3）光源不动，上下平移双缝时，结 ）光源不动，上下平移双缝时， 果如何？ 果如何？
d
δ2
α
x O
θ
δ1
D
例题： 的两种光正入射于双缝， 例题：用λ1＝450nm和λ2＝600nm的两种光正入射于双缝， 和 的两种光正入射于双缝 已知， 。（不含中 若D、d已知，求屏上这两种光第二次重叠的位置。（不含中 、 已知 求屏上这两种光第二次重叠的位置。（ 央明纹） 央明纹） 为第n 则有： 解：设重叠处λ1为第 1级，λ2为第 2级，则有： 设重叠处 为第n
第20章 光的干涉和衍射 章 §20-1 光波的相干叠加 r r r r r 2 E = E1 + E2 I ∝ E = E1 + E2 + 2 E1 ⋅ E2
一、非相干叠加：I=I1+I2 非相干叠加： 相干叠加： 二、相干叠加： I = I1 + I 2 + 2 I1 I 2 cos ∆φ 相干条件： 相干条件： 1.频率相同； 频率相同； 频率相同 3.有恒定的相位差； 有恒定的相位差； 有恒定的相位差 2.振动方向一致； 振动方向一致； 振动方向一致 4.光程差不太大； 光程差不太大； 光程差不太大
相邻两明纹间的距离为： 相邻两明纹间的距离为：
D ∆x = xn +1 − xn = λ d
结论：斜入射时，各级条纹沿某方向平移， 结论：斜入射时，各级条纹沿某方向平移，但相邻条纹 间距不变。 间距不变。
10
思考：（ ）中央明纹位于何处？ 思考：（1）中央明纹位于何处？ ：（ （2）斜向上入射时，结果如何？ ）斜向上入射时，结果如何？
9
单色光斜入射时， 、 、 不变 对条纹有何影响？ 不变， 单色光斜入射时，若λ、d、D不变，对条纹有何影响？ 设以α角入射，则 P
光学现象-分析光的衍射和干涉
光的波动性质
波动性质解释 波动理论应用
光具有波动性质 波动理论可以很好地解释光的传播和相互作用
波长和频率关系
波长和频率决定光的颜色和能量
光的粒子性质
光子特点
光也具有粒子性质，被称为光子 光子的能量和动量与其频率和波长有关
光电效应
01
光的粒子性质可以解释光电效应等现象
02
04 03
光的双重性质
01 波粒二象性特点
偏振光的应用
偏振光在3D影视、显微成像等领域有重要 应用。偏振光可以用于材料表面和结构的 检测和表征。偏振光的应用促进了光学技 术的发展和创新。
偏振干涉
利用偏振光进行干
涉实验
实现对光波相位和振幅的精确测量 在光学测量和材料分析中具有重要作用
01
偏振干涉的应用
精密测量 光学显微镜 材料特性分析
02
04 03
光学现象总结
光的传播
光在真空中的传播速度近似为光速 光在介质中传播时会发生折射现象
偏振
偏振是指光振动方向的特性 通过偏振器可以选择性地通过或阻挡光波
01 04
干涉
干涉是光波互相叠加产生的明暗条纹现象 干涉分为相干干涉和非相干干涉
02
衍射
衍射是光波遇到障碍物时发生弯曲传播的现象
03
单缝衍射和双缝干涉是衍射现象的经典案例
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光学现象总结
光学现象的研究对于推动光学技术的发展 至关重要。光学现象可以帮助我们更好地 理解光的传播规律，利用光的干涉和衍射 现象实现各种应用。未来的光学技术将会 更加智能化、高效化和多功能化，为各个 领域带来更多创新和便利。
第四章光的衍射-PPT课件
0
1
七、干涉和衍射的联系与区别
干涉和衍射都是波的相干叠加， 但干涉是 有限多个分立光束的相干叠加， 衍射是波阵面
上无限多个子波的相干叠加。 二者又常出现在 同一现象中。 双缝干涉是干涉和衍射的共同效果。
§3 光栅衍射
一、光栅
大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面) 构成的光学元件。 从工作原理分
衍射光栅 (透射光栅)
1 I / I0
相对光强曲线
0.017 0.047
2 a
0.047 0.017 0
a
a
2 a
sin
•波长对衍射条纹的影响
•缝宽对衍射条纹的影响
•单缝位置对衍射条纹的影响
•光源位置对衍射条纹的影响
条纹在屏幕上的位置与波长成正比，如果用白 光做光源，中央为白色明条纹，其两侧各级都 为彩色条纹。该衍射图样称为衍射光谱。 3 -2 -1 2 3
A C a
f
o
x
P
B
L
分割成偶数个半波带， P 点为暗纹。
分割成奇数个半波带， P 点为明纹。
二、加强减弱条件
A C a
f
o
x
P
B
L
( k 1 , 2 )减弱 2k 2 a sin k 1 , 2 )加强 （ 2k 1 ） ( 2
B
1 2 3
I
2. 明纹位置
A C a
f
o
3 2 1
2 1
x
P
B
L
x （ 2 k 1 ） k 1 , 2 ) 2 a ( 3f x1 两条，对称分布屏幕中央两侧。 2a 其它各级明纹也两条，对称分布。
光的干涉 PPT课件 课件9 人教课标版
•
39、人的价值，在遭受诱惑的一瞬间被决定。
•
40、事虽微，不为不成；道虽迩，不行不至。
•
41、好好扮演自己的角色，做自己该做的事。
•
42、自信人生二百年，会当水击三千里。
•
43、要纠正别人之前，先反省自己有没有犯错。
•
44、仁慈是一种聋子能听到、哑巴能了解的语言。
•
45、不可能！只存在于蠢人的字典里。
•
32、肯承认错误则错已改了一半。
•
33、快乐不是因为拥有的多而是计较的少。
•
34、好方法事半功倍，好习惯受益终身。
•
35、生命可以不轰轰烈烈，但应掷地有声。
•
36、每临大事，心必静心，静则神明，豁然冰释。
•
37、别人认识你是你的面容和躯体，人们定义你是你的头脑和心灵。
•
38、当一个人真正觉悟的一刻，他放弃追寻外在世界的财富，而开始追寻他内心世界的真正财富。
第十三章 光
第五节 光的衍射
一、光的衍射
光的干涉现象反映了光的波动性，而 波动性的另一特征是波的衍射现象，光是 否具有衍射现象呢？如果有衍射现象，为 什么在日常生活中我们没有观察到光的衍 射现象呢？
水波、声波都会 发生衍射现象， 它们发生衍射的 现象特征是什么？
一切波都能发生衍射，通过衍射把
能量传到阴影区域，能够发生明显衍射
的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不
多．
像屏
取一个不透 光的屏，在它的
中间装上一个宽
度可以调节的狭
激
缝，用平行的单
光
调节
色光照射，在缝
束
狭缝
后适当距离处放
宽窄
一个像屏 ．
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？
第11章_7光的干涉和衍射__光的偏振
出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光 叠加后相加强，设温度从t1升至t2过程中，A的高度 增加h，则2h=λ，故 h . 2
如图12-2-2所示的是一竖立的肥皂 液薄膜的横截面，关于竖立肥皂液薄膜上产 生光的干涉现象的说法中正确的是( ) A.干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两 表面反射形成的两列光波的叠加 B.干涉条纹的暗纹是由于上述两列反射波的 波谷与波谷叠加而成 C.用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比 黄光照射时小 D.薄膜上干涉条纹基本上是竖立的 图12-2-2
只有频率相同，相差恒定的两列光波 相遇，才会产生稳定的干涉图样，红、绿
点评：正确解答本题，要了解杨氏干涉的成 因及杨氏巧妙地获得相干光的方法，同时准确把 握干涉条件．另外，本题所给四个选项，互不相 容，因此本题答案具有唯一性，这一类选择题在 物理学科中十分常见，可以考虑采用排除法．
（2008· 上海）在杨氏双缝干涉实验中，如果( ) A.用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 BD B.用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C.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 D.用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈 现间距不等的条纹
薄膜干涉的形成是薄膜前后表面分别反射出 来的两列光波的叠加.选项A正确.干涉条纹的暗纹是 由于这两列反射波的波谷与波峰叠加而成，选项B 不对.绿光的波长比黄光的短，干涉条纹间距比黄光 照射时小，选项C正确.由于同一水平线上的薄膜厚 度近似相同，所以干涉后能产生水平的明暗相间的 条纹，选项D不对.
2．衍射图样和干涉图样 在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗 相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图 样的是( ) A．a、c B．b、c C．a、d D．b、d
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
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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。
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
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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（双缝）干涉图样
双缝间距越小，条纹间距越大 （单色光）波长越小，条纹间 距越小 单色光形成明暗条纹，白光形 成彩色条纹
（单缝）衍射图样
单缝宽度越小，条纹间距越大 （单色光）波长越小，条纹间 距越小 单色光形成明暗条纹，白光形 成彩色条纹
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”
复习ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
什么是机械波?
机械振动在介质中的传播称为机械波
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
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?
波的干涉
频率相同的波叠加时,空间某些区域的振幅加 强,另一些区域的振幅减弱,这种现象叫做波的 干涉
波的干涉条件:两列波的频率必顷相同
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里叠加,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 相互间隔的干涉现象。
请问：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
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．
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
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
A．肥皂泡上的彩色条纹
B．雨后天边出现彩虹
C．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
4．点光源照射一个障碍物，在屏上所成的阴影 的边缘部分模糊不清，产生的原因是 [ D ]
A．光的反射 C．光的干涉 B．光的折射 D．光的衍射
3、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 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 相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。
光的干涉
双缝干涉
束激 光 缝双
屏上看到明暗相间的条纹
屏
光的干涉
P1
双缝干涉
P P1 P2
S1
S2 d P
相干波源是哪两个？
光程差
S1、S2
Δ r =P1S2－P1S1
光的干涉
双缝干涉
请问（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。 D=nλ(n=0、1、3……) （2）什么情况下出现暗条纹？ 光屏上某点到双缝的 P1 路程差（光程差）为半波 长的奇数倍时，该点出现 S1 暗 条 纹 D=(2n+1)λ/2（n=1、 P 3、5……） S2 d
（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
干涉法检查表面的平整程度：
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。
波的衍射
波绕过障碍物传帮带播的现象,叫做波的衍射 现象 波的衍射条件:障碍物或缝的尺寸比波长小, 至少跟波长差不多 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
下面就让我们一起来观察光的衍射现象
实验演示
注意：“光的直线传播”只是一种 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 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 是沿直线传播
第二十章 光的本性
————光的干涉和光的衍射
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 微粒说 19世纪初证明了 波动说的正确性
惠更斯
波动说
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
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
2、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 涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的？( C ) A、a的上表面和b的下表面 B、a的上表面和b的上表面
C、a的下表面和b的上表面
D、 a的下表面和b的下表面
3、下列现象中，属于光的干涉现象的是 [ A ]
光的干涉
双缝干涉
请问：（1）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？ 红光干涉条纹最宽、紫 光的干涉条纹宽度最窄 （2）屏到光源距离改 变，条纹宽度会改变 吗？ 随屏到光源的距离的 增大而增大 （Δx=L/d·λ）注：L>>d
S1 P1 (p1)
S2
l
P
光的干涉
双缝干涉
双缝间距越小，条纹间距越大 （单色光）波长越小，条纹间 距越小 单色光形成明暗条纹，白光形 成彩色条纹
（单缝）衍射图样
单缝宽度越小，条纹间距越大 （单色光）波长越小，条纹间 距越小 单色光形成明暗条纹，白光形 成彩色条纹
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”
复习ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
什么是机械波?
机械振动在介质中的传播称为机械波
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
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?
波的干涉
频率相同的波叠加时,空间某些区域的振幅加 强,另一些区域的振幅减弱,这种现象叫做波的 干涉
波的干涉条件:两列波的频率必顷相同
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里叠加,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 相互间隔的干涉现象。
请问：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
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．
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
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
A．肥皂泡上的彩色条纹
B．雨后天边出现彩虹
C．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
4．点光源照射一个障碍物，在屏上所成的阴影 的边缘部分模糊不清，产生的原因是 [ D ]
A．光的反射 C．光的干涉 B．光的折射 D．光的衍射
3、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 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 相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。
光的干涉
双缝干涉
束激 光 缝双
屏上看到明暗相间的条纹
屏
光的干涉
P1
双缝干涉
P P1 P2
S1
S2 d P
相干波源是哪两个？
光程差
S1、S2
Δ r =P1S2－P1S1
光的干涉
双缝干涉
请问（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。 D=nλ(n=0、1、3……) （2）什么情况下出现暗条纹？ 光屏上某点到双缝的 P1 路程差（光程差）为半波 长的奇数倍时，该点出现 S1 暗 条 纹 D=(2n+1)λ/2（n=1、 P 3、5……） S2 d
（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
干涉法检查表面的平整程度：
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。
波的衍射
波绕过障碍物传帮带播的现象,叫做波的衍射 现象 波的衍射条件:障碍物或缝的尺寸比波长小, 至少跟波长差不多 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
下面就让我们一起来观察光的衍射现象
实验演示
注意：“光的直线传播”只是一种 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 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 是沿直线传播
第二十章 光的本性
————光的干涉和光的衍射
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 微粒说 19世纪初证明了 波动说的正确性
惠更斯
波动说
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
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
2、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 涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的？( C ) A、a的上表面和b的下表面 B、a的上表面和b的上表面
C、a的下表面和b的上表面
D、 a的下表面和b的下表面
3、下列现象中，属于光的干涉现象的是 [ A ]
光的干涉
双缝干涉
请问：（1）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？ 红光干涉条纹最宽、紫 光的干涉条纹宽度最窄 （2）屏到光源距离改 变，条纹宽度会改变 吗？ 随屏到光源的距离的 增大而增大 （Δx=L/d·λ）注：L>>d
S1 P1 (p1)
S2
l
P
光的干涉
双缝干涉