高中物理《光的干涉》课件.ppt

19世纪60年代性，麦克斯韦预言电磁波存在， 是什么波？
光也是一种电磁波，赫兹实验证实这种学说。波
动说得到了公认。
这儿的粒子不
* 19世纪末，发现了新现象----光电效应，用波动 同于牛顿所说 说无法解释。爱因斯坦于20世纪初提出光子说， 的微粒。
认为光具有粒子性，从而解释了光电效应。
光到底是什么？
问题：（1）为什么会出现这样的图象？ （2）怎样用波动理论进行解释？
S1
P
双缝
屏幕
S2
δ=0
S1
P 中央亮纹
S2
P点在S、S2的垂直平分线上
由于从S1S2发出的光是振动 情况完全相同，又经过相同的路 程到达P点，其中一条光传来的
是波峰，另一条传来的也一定是
波峰，其中一条光传来的是波谷，
另一条传来的也一定是波谷，确 信在P点激起的振动，振幅A＝
红滤色片
杨氏双缝干涉 分波面法获得相干光源
分波面法
在点光源发出的光的某一波面上，取两个 子波源，他们发出的光可产生干涉现象，此法称 为分波面法。如杨氏双缝干涉实验。
p
S*
第三个问题： 双缝干涉（红光）实验现象分析：
见书本P彩页
结论：光是一种波!
单色光双缝干涉图样条纹的特点： （1）明暗相间 （2）条纹等宽等距 （3）条纹亮度相同 （4） 两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹---中央亮纹
能解释-----同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰； 不能解释-----光的直进现象。
由于早期的波动说不能用数学作严格的表达和分析、牛顿在 物理界的威望，微粒说一直占上风。
* 19世纪初，在实验中观察到光的干涉和衍射现 象，不能用微粒说解释，因而证明了波动说的正 确性。
干涉、衍射 是波特有的 现象！
Q3 第三暗纹
P2 第二亮纹 δ=2λ
Q2 第二暗纹
P1 第一亮纹 δ=λ
Q1 P
第一暗纹 中央亮纹
δ=0
Q1 / 第一暗纹
P3 / 第一亮纹 δ=λ
Q2 / 第二暗纹
P3 / 第二亮纹 δ=2λ
Q3 / 第三暗纹
P3 / 第三亮纹 δ=3λ
δ=5λ/2 δ=3λ/2 δ=λ/2 δ=λ/2 δ=3λ/2 δ=5λ/2
双缝 S1
屏幕
△x
S2
△x
★条纹间距的含义：亮 纹或暗纹之间的距离总是 相等的，亮纹和亮纹之间 的距离或暗纹和暗纹之间 的距离叫做条纹间距。
★我们所说的亮纹是指 最亮的地方，暗纹是最暗 的地方，从最亮到最暗有 一个过渡，条纹间距实际 上是最亮和最亮或最暗和 最暗之间的距离。
四、波长和频率
实验：在两缝间距离d以及档 板和屏的距离L一定的情况下， 用不同的单色光做双缝干涉 实验。结果如右：
6.7～7.5
[例题] 1、在真空中波长为6×10-7 m的是黄光，波长为4×10-7 m的是
紫光，现有一束频率为5×1014HZ的单色光，它在折射率n=1.5的 无色透明玻璃中的波长是多少？它在玻璃中呈什么颜色？
解：该色光在真空中的波长
??
?
c v
?
3 ? 108 5 ? 1014
m?
6 ? 10?7 m ?
是获得相干光源
相干光
不是相干光源
2. 产生干涉的条件：
由振动情况完全相同的光源发出的光互相叠加， 才能干涉现象。双缝干涉实验中，狭缝S1、S2相当 于两个振动情况总是相同的波源。
两个独立光源发 出的光，不可能 是相干波源。 必须是同一点光 源（或线光源） 发出的一束光分 成两束，才能得 到相干光。
6000×10-10 m
由 n ? c ? ??f ? ?? v ?f ?
可得在玻璃中的波长为
? ? ? ? = 4000×10-10 m n
A1+A2为最大，P点总是振动加强 的地方，故应出现亮纹，这一条 亮纹叫中央亮纹。
（又叫零级亮纹）
注意：直线只表示光源到P的距离，没有箭头， 因为在波动说 中没有光线的概念。在波动说中有“波长”的概念。
双缝
S1 S2
λ
屏幕P1 第一亮纹S1 S2 λP1 δ=λ
双缝
S1 S2
屏幕
P3 第三亮纹 δ=3λ
想一想：红、蓝、紫光的 波长大小是什么关系？
白光的干涉图样是什么样？
1. 红光的波长最长， 紫光的波长最短。
白光的干涉图样是彩色的 零级亮纹中央是白色的。 见书本彩页。
见书本彩页
2、波长越长频率越小，波长越短频率越大。 波长和频率的乘积等于波速：v=λf
1nm=10-9m
不同的色光在真空中的传播速度相同。所以：
第一节 光的干涉
屏幕
一、杨氏双缝干涉实验
单缝 双缝
实验介绍：
普通
1、装置特点：
光源
（1）双缝很近 0.1mm
（2）双缝S1、S2与单缝S 的距离相等
S1 S
S2
2、①滤色片作用：获得 单色光 ②单缝的作用 ：是获得 线光源
③双缝的作用 ：相当于 两个振动情况完全相同的 光源，双孔的作用是获得 相干光源
* 现在人们认识到：光既具有波动性，又具有粒子性。
本章介绍光的波动性，下章要介绍光的量子性。
第一节 光的干涉
一、双缝干涉实验装置
第一节 光的干涉
一、双缝干涉实验
双缝
屏
实验介绍：
1、装置特点：
激光
双缝S1、S2的距离很近， 缝很窄
S1
2、①用单色激光 ②双缝的作用：相当
S2
于两个振动情况完全相
同的光源，双孔的作用
总结规律
1 ? .路程差 ? d sin ? ? d x
l
2 .出现加强、减弱点的条件： 亮纹 路程差 δ =kλ 暗纹 路程差 δ = kλ ? 1 λ
2
（k = 0, 1,2,…） （k =1,2,3 ,…）
3. 干涉条纹间距：
?x=
Lλ d
三、干涉条纹的间距与哪些因素有关?
1、什么是干涉条纹的间距?
光的波动性
第一节：光的干涉
第一个问题 光到底是什么？17世纪形成了两种学说：
*微粒说------认为光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀 介质中以一定的速度传播。
代表人物：牛顿（英国）
能解释-----光的直进现象、光的反射；不能解释-----同时发生反 射和折射、几束光相遇而互不干扰。
波动说------认为光是在空间传播的某种波。 代表人物：惠更斯（荷兰）
波长越长频率越小，波长越短频率越大。
光的 颜色
波长λ(nm)
频率 f (1014Hz)
光的 颜色
波长λ(nm)
频率 f (1014Hz)
红 770～620
3.9～4.8
绿
580～490
5.2～6.1
橙
620～600
4.8～5.0
蓝－靛 490～450
6.1～6.7
黄
600～580
5.0～5.2
紫
450～400