5.1光的干涉
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19世纪初，波动光学初步形成，其中托马斯·杨圆满地解释了“薄膜 颜色”和双狭缝干涉现象。菲涅耳于1818年以杨氏干涉原理补充了惠更斯 原理，由此形成了今天为人们所熟知的惠更斯-菲涅耳原理，用它可圆满地 解释光的干涉和衍射现象，也能解释光的直线传播。
光到底是什么？……………
17世纪明确形成 了两大对立学说
光学的发展简介：
5、现代光学时期
从20世纪中叶起，随着新技术的出现，新的理论也不断发展，已逐 步形成了许多新的分支学科或边渊学科，光学的应用十分广泛。几何光学 本来就是为设计各种光学仪器而发展起来的专门学科，随着科学技术的进 步，物理光学也越来越显示出它的威力，例如光的干涉目前仍是精密测量 中无可替代的手段，衍射光栅则是重要的分光仪器，光谱在人类认识物质 的微观结构(如原子结构、分子结构等)方面曾起了关键性的作用，人们把 数学、信息论与光的衍射结合起来，发展起一门新的学科——傅里叶光学 ，把它应用到信息处理、像质评价、光学计算等技术中去。特别是激光的 发明，可以说是光学发展史上的一个革命性的里程碑，由于激光具有强度 大、单色性好、方向性强等一系列独特的性能，自从它问世以来，很快被 运用到材料加工、精密测量、通讯、测距、全息检测、医疗、农业等极为 广泛的技术领域，取得了优异的成绩。此外，激光还为同位素分离、储化 ，信息处理、受控核聚变、以及军事上的应用，展现了光辉的前景。
5.1光的干涉
一、双缝干涉
双缝干涉实验 证明光是一种波
1、装置特点：
单缝 双缝 屏
1）双缝S1、S2到单缝S的距离相等 2）双缝很近 0.1mm
S1
S
2、①单缝的作用：百度文库得线光源
②双缝的作用：
S2
双缝的作用是获得两个振动情况完全 相同的光源，叫相干光源(频率相同)
屏上形成的明暗相间条纹叫做干涉图样
牛顿于公元1704年出版的《光学》，提出了光是微粒流
的理论，他认为这些微粒从光源飞出来。
光学的发展简介：
3、波动光学时期
惠更斯反对光的微粒说，1678年他在《论光》一书中从声和光的
某些现象的相似性出发，认为光是在“以太”中传播的波．所谓“以太”则 是一种假想的弹性媒质，充满于整个宇宙空间，光的传播取决于“以太”的 弹性和密度．运用他的波动理论中的次波原理，惠更斯不仅成功地解释了反 射和折射定律，还解释了方解石的双折射现象．但惠更斯没有把波动过程的 特性给予足够的说明，他没有指出光现象的周期性，他没有提到波长的概念 ．
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
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”
光学的发展简介：
4、量子光学时期
19世纪末到20世纪初，光学的研究深入到光的发生、光和物质相互作用 的围观机制中。光的电磁理论主要困难是不能解释光和物质相互作用的某些 现象，例如，炽热黑体辐射中能量按波长分布的问题，特别是1887年赫兹发 现的光电效应。
光学的发展简介：
1、萌芽时期
我国的光学发展萌芽时期： （1）、对光的直线传播的认识 早在春秋战国时《墨经》已记载了 小孔成像的实验 （2）、对视觉和颜色的认识 （3）、光的反射和镜的利用 （4）、对大气光学现象的探讨 （5）、关于成影现象的认识
光学的发展简介：
2、几何光学时期
这一时期可以称为光学发展史上的转折点。在这个时期建 立了光的反射定律和折射定律，奠定了几何光学的基础。同时 为了提高人眼的观察能力，人们发明了光学仪器，第一架望远 镜的诞生促进了天文学和航海事业的发展，显微镜的发明给生 物学的研究提供了强有力的工具。
光学是物理学中最古老的一个基础学科，又 是当前科学研究中最活跃的学科之一。随着人类 对自然的认识不断深入，光学的发展大致经历了 萌芽时期、几何光学时期、波动光学时期、量子 光学时期、现代光学时期等5个时期。
大量事实证明，光是直线前进的，可能是一个微小的粒子。
光的直线传播
光的反射
光的折射
我们如果能看到光发生干涉、衍射等现象，具有波特 有的性质，那么我们就可以说光是一种波。
光程差：
r (2n 1) •
2
（ n=0，1，2，3…）
小结：出现亮条纹和暗条纹的条件
亮条纹 暗条纹
r 2n • （ n=0，1，2，3…）
2
r 2n 1• （ n=0，1，2，3…）
2
白光的干涉图样
为什么会 是这样的呢？
①明暗相间的彩色条纹； ②中央为白色亮条纹； ③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的； ④在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。
单
色
激
S1
光
束
S2
双缝
屏
暗条纹的中心线 暗条纹的中心线 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
探究： 出现明暗相间条纹的条件
S1
S2
亮条纹 亮条纹
出现亮条纹的条件
光程差：
r 2n •
2
（ n=0，1，2，3…）
探究： 出现暗条纹的条件
S1
S2
暗条纹
出现暗条纹的条件
1900年，普朗克从物质的分子结构理论中借用不连续性的概念，提
出了辐射的量子论。他认为各种频率的电磁波，包括光，只能以各自确定分 量的能量从振子射出，这种能量微粒称为量子，光的量子称为光子。
1905年，爱因斯坦运用量子论解释了光电效应。他给光子作了十
分明确的表示，特别指出光与物质相互作用时，光也是以光子为最小单位 进行的。
第五章 光的波动性
托马斯·杨
1773~1829
1801年，英国物理学家托 马斯·杨在实验室里成功的观察 到了光的干涉现象．
光学的发展简介：
光是什么？
在物理学的发展史上，光是什么的问题经历过很长一段时 间的争论，包括牛顿、惠更斯和爱因斯坦在内的大批科学家均 参与其中。正是他们大量的争论，推动了光学的发展。
第第中 第第
二一间 一二
条条亮 条条
亮亮纹 亮亮
纹纹
纹纹
第 第第第 第第 三 二一一 二三 条 条条条 条条 暗 暗暗暗 暗暗 纹 纹纹纹 纹纹
白光的干涉图样
①明暗相间的彩色条纹； ②中央为白色亮条纹； ③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的； ④在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。
双缝干涉图样
光到底是什么？……………
17世纪明确形成 了两大对立学说
光学的发展简介：
5、现代光学时期
从20世纪中叶起，随着新技术的出现，新的理论也不断发展，已逐 步形成了许多新的分支学科或边渊学科，光学的应用十分广泛。几何光学 本来就是为设计各种光学仪器而发展起来的专门学科，随着科学技术的进 步，物理光学也越来越显示出它的威力，例如光的干涉目前仍是精密测量 中无可替代的手段，衍射光栅则是重要的分光仪器，光谱在人类认识物质 的微观结构(如原子结构、分子结构等)方面曾起了关键性的作用，人们把 数学、信息论与光的衍射结合起来，发展起一门新的学科——傅里叶光学 ，把它应用到信息处理、像质评价、光学计算等技术中去。特别是激光的 发明，可以说是光学发展史上的一个革命性的里程碑，由于激光具有强度 大、单色性好、方向性强等一系列独特的性能，自从它问世以来，很快被 运用到材料加工、精密测量、通讯、测距、全息检测、医疗、农业等极为 广泛的技术领域，取得了优异的成绩。此外，激光还为同位素分离、储化 ，信息处理、受控核聚变、以及军事上的应用，展现了光辉的前景。
5.1光的干涉
一、双缝干涉
双缝干涉实验 证明光是一种波
1、装置特点：
单缝 双缝 屏
1）双缝S1、S2到单缝S的距离相等 2）双缝很近 0.1mm
S1
S
2、①单缝的作用：百度文库得线光源
②双缝的作用：
S2
双缝的作用是获得两个振动情况完全 相同的光源，叫相干光源(频率相同)
屏上形成的明暗相间条纹叫做干涉图样
牛顿于公元1704年出版的《光学》，提出了光是微粒流
的理论，他认为这些微粒从光源飞出来。
光学的发展简介：
3、波动光学时期
惠更斯反对光的微粒说，1678年他在《论光》一书中从声和光的
某些现象的相似性出发，认为光是在“以太”中传播的波．所谓“以太”则 是一种假想的弹性媒质，充满于整个宇宙空间，光的传播取决于“以太”的 弹性和密度．运用他的波动理论中的次波原理，惠更斯不仅成功地解释了反 射和折射定律，还解释了方解石的双折射现象．但惠更斯没有把波动过程的 特性给予足够的说明，他没有指出光现象的周期性，他没有提到波长的概念 ．
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
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”
光学的发展简介：
4、量子光学时期
19世纪末到20世纪初，光学的研究深入到光的发生、光和物质相互作用 的围观机制中。光的电磁理论主要困难是不能解释光和物质相互作用的某些 现象，例如，炽热黑体辐射中能量按波长分布的问题，特别是1887年赫兹发 现的光电效应。
光学的发展简介：
1、萌芽时期
我国的光学发展萌芽时期： （1）、对光的直线传播的认识 早在春秋战国时《墨经》已记载了 小孔成像的实验 （2）、对视觉和颜色的认识 （3）、光的反射和镜的利用 （4）、对大气光学现象的探讨 （5）、关于成影现象的认识
光学的发展简介：
2、几何光学时期
这一时期可以称为光学发展史上的转折点。在这个时期建 立了光的反射定律和折射定律，奠定了几何光学的基础。同时 为了提高人眼的观察能力，人们发明了光学仪器，第一架望远 镜的诞生促进了天文学和航海事业的发展，显微镜的发明给生 物学的研究提供了强有力的工具。
光学是物理学中最古老的一个基础学科，又 是当前科学研究中最活跃的学科之一。随着人类 对自然的认识不断深入，光学的发展大致经历了 萌芽时期、几何光学时期、波动光学时期、量子 光学时期、现代光学时期等5个时期。
大量事实证明，光是直线前进的，可能是一个微小的粒子。
光的直线传播
光的反射
光的折射
我们如果能看到光发生干涉、衍射等现象，具有波特 有的性质，那么我们就可以说光是一种波。
光程差：
r (2n 1) •
2
（ n=0，1，2，3…）
小结：出现亮条纹和暗条纹的条件
亮条纹 暗条纹
r 2n • （ n=0，1，2，3…）
2
r 2n 1• （ n=0，1，2，3…）
2
白光的干涉图样
为什么会 是这样的呢？
①明暗相间的彩色条纹； ②中央为白色亮条纹； ③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的； ④在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。
单
色
激
S1
光
束
S2
双缝
屏
暗条纹的中心线 暗条纹的中心线 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
探究： 出现明暗相间条纹的条件
S1
S2
亮条纹 亮条纹
出现亮条纹的条件
光程差：
r 2n •
2
（ n=0，1，2，3…）
探究： 出现暗条纹的条件
S1
S2
暗条纹
出现暗条纹的条件
1900年，普朗克从物质的分子结构理论中借用不连续性的概念，提
出了辐射的量子论。他认为各种频率的电磁波，包括光，只能以各自确定分 量的能量从振子射出，这种能量微粒称为量子，光的量子称为光子。
1905年，爱因斯坦运用量子论解释了光电效应。他给光子作了十
分明确的表示，特别指出光与物质相互作用时，光也是以光子为最小单位 进行的。
第五章 光的波动性
托马斯·杨
1773~1829
1801年，英国物理学家托 马斯·杨在实验室里成功的观察 到了光的干涉现象．
光学的发展简介：
光是什么？
在物理学的发展史上，光是什么的问题经历过很长一段时 间的争论，包括牛顿、惠更斯和爱因斯坦在内的大批科学家均 参与其中。正是他们大量的争论，推动了光学的发展。
第第中 第第
二一间 一二
条条亮 条条
亮亮纹 亮亮
纹纹
纹纹
第 第第第 第第 三 二一一 二三 条 条条条 条条 暗 暗暗暗 暗暗 纹 纹纹纹 纹纹
白光的干涉图样
①明暗相间的彩色条纹； ②中央为白色亮条纹； ③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的； ④在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。
双缝干涉图样