选修3-4《光的干涉》课件有动画

【例2】（2010·福州高二检测）关于杨氏双缝干涉实验 ，下列说法正确的是（ B ）
A.用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹
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.照射单缝的单色光的波长越短，光屏上出现的条纹宽
度越宽
光的折射
潜 望 镜
S′
全反射棱镜
三棱镜成像1
三棱镜成像2
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。
B.单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹
C.单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现 暗条纹 D.单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现 明条纹
【思路点拨】判断屏上某点是亮条纹还是暗条纹，要 看该点到两个光源(双缝)的路程差与波长的比值. 【自主解答】选C.单色光f1的波长 λ1相间彩色条纹
结论：
1、改变光屏到双缝的距离L，观察干涉条纹的间 距有何变化？ 随光屏到双缝的距离L增大而增大 2、改变双缝的间距d，观察干涉条纹的间距有何 变化？ 随双缝的间距d增大而减小 3、分别用红光和紫光照射双缝，观察干涉条纹 的间距有什么不同？红光波长长干涉条纹的间距大 想一想，双缝干部涉条纹的间距可能与哪些因素 有关？
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）
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。 19世纪60年代性，麦克斯韦预言电磁波存在， 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。
二、薄膜干涉
用一根吸管蘸一点肥皂 溶液，可以吹出一串肥 皂泡，每个肥皂泡都呈 现出五颜六色，你能 解释这个现象吗？
薄膜干涉：产生原因
产生原因是当肥皂膜竖直放置 ，由于重力作用，膜上薄下厚 。光照射到肥皂膜上，经前后 膜两次反射，又叠加在一起， 后膜反射光的路程比前膜反射 多2倍膜厚。若膜厚度2倍等于 波长整数倍，两列光波加强， 呈现明纹。若某种膜厚度2倍等 于半个波长奇数倍，此处两处 两列波互相减弱，出现暗纹。 膜厚度变化是连续的，就了现 明暗相间条纹。
一、双缝干涉实验
实验介绍： 1、装置特点： 双缝S1、S2的距离很近 ，缝很窄
双缝 屏
激光
S1 S2
2、①用单色激光 ②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
一、双缝干涉
观察思考？
用一束平行的红色激 光束照射有两条狭缝 （也称双缝）S1和S2 的档板（S1和S2相距 0.1m），观察挡板后 面与档板平行的屏幕 上所出现的条纹。
D.两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个
狭缝到达屏上的路程差是光波长的奇数倍时出现暗条纹
【标准解答】选A、C.两列波产生干涉时，频率必须相同 ，否则不可能产生干涉现象，而不是干涉不稳定，故A正
确、B错.两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，
从两个狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现 亮条纹；若该路程差是光半波长的奇数倍时出现暗条纹 （注意是半波长而不是波长），故C正确、D错.
A.变疏
B.变密
C.不变
D.消失
【标准解答】选A、C.要想产生干涉现象，必须有两列相 干光源.在肥皂膜干涉中，薄膜前后两表面反射的光正好
是两个相干光源，它们相互叠加形成干涉条纹，所以选
项A正确. 肥皂膜在重力作用下，上面薄、下面厚，厚度是不均匀 的，并且厚度均匀的薄膜是不会出现干涉条纹的（若厚 度相同，路程差处处相等，两列波叠加后，若是加强，
探究1：光是一种波
光单 色
S1 S2 屏
双缝
双缝干涉图样
单 色 激 光 束 双缝
S1
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
S2
图样有何特征？ 屏 明暗相间 等间距 中央亮条纹
探究2： 出现明暗相间条纹的条件
亮条纹
S1
亮条纹
S2
出现亮条纹的条件
亮条纹
s 2 n
干涉、衍射 是波特有的 现象！ 是什么波？
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？
* 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。
双 缝
屏
观察思考？
1、改变光屏到双缝的距离L，观察干涉条纹的间 距有何变化？ 2、改变双缝的间距d，观察干涉条纹的间距有何 变化？ 3、分别用红光和紫光照射双缝，观察干涉条纹 的间距有什么不同？ 想一想，双缝干部涉条纹的间距可能与哪些因素 有关？
干涉图样分析
红光
红 700nm
……
＋
蓝光
兰 470nm
处处光线加强，若是减弱，处处光线减弱，不会出现明
暗相间条纹），所以选项B错误.
波长越短的光波，对同一装置，干涉条纹越窄.绿光的波
长小于黄光的波长，所以绿色光照射薄膜产生的干涉条
纹间距比黄光照射的间距小.选项C正确. 出现亮、暗条纹的位置与薄膜厚度有关，对于某位置， 若光线叠加后加强，则与此等厚度的位置反射光线叠加 都加强，从而形成亮条纹.对暗条纹也是一样道理.由于
思考７：那么，怎样来确定增透膜的厚度？
照相机和望远镜
因为人的视觉最敏感的色光为绿光，所以增透膜的 厚度为绿光在增透膜中波长的1/4。以增大绿光的 透射强度。 因为红光与紫光反射强度大，所以照相机的镜头
常呈淡紫色或蓝色
【例1】关于光的干涉，下列说法正确的是 A、C
A.只有频率相同的两列光波才能产生干涉 B.频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定 C.两个完全相同的相干光源做双缝干涉实验时，从两个 狭缝到达屏上的路程差是光波长的整数倍时出现亮条纹
薄膜同一水平线上的厚度相同，因此干涉条纹基本上是
水平的，所以选项D错误.故选A、C.
光 是什么— 17世纪的两种学说
• 牛 顿 的 微 粒 说 对光本性的认识，人类经历 了十分漫长的过程，牛顿认 识光是一种粒子流，与牛顿 同时代的惠更斯则认为光是 • 惠更斯的波动说 波，他开创了光的波动论。
• 假如你认为光是波， 准备通过哪些物理现象来 证明呢？
假设光真的是一种波
我们必然能看到波特有的现象
【自主解答】选B.用白光做杨氏双缝干涉实验，屏上将
呈现彩色条纹，故A错.用红光作光源，屏上将呈现红色 亮条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，故B正确.红光和紫 光频率不同，不能产生干涉条纹，故C错.单色光的波长 越短，光屏上出现的条纹越窄，故D错.
【典例2】在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距
离之差为0.6 μ m,若分别用频率为f1=5.0×1014Hz和 f2=7.5×1014Hz 的单色光垂直照射双缝，则P点出现明 、暗条纹的情况是 A.单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹
光的干涉现象在技术中的应用
用干涉法检查各种 镜面的平整程度。
如果被测平面是平 的，干涉条纹就是 一组平行的。如果 干涉条纹发生弯曲， 就表明被测表面不 平的。
增 透 膜
b.增透膜
原理：当薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长 的１∕４时，在薄膜的两个面上的反射光，光 程差恰好等于半波长，因而相互抵消，达到 减小反射光，增大透射光的作用 思考６：增透膜能否将所有反射光都抵消
c f1 8 3 10 = m=0.6×10-6 m=0.6 μm， 5.0 1014
单色光f2的波长
8 c 3 10 -6 m=0.4 λ2 = = m=0.4 × 10 f 2 7.5 1014
μm，
因P点到双缝的距离之差Δx=0.6 μm=λ1,所以用f1照 射时P点出现亮条纹.Δx=0.6 μm=
3 λ2,所以用f2照 2
射时P点出现暗条纹，故选项C正确.
【例3】关于光在竖直肥皂液薄膜上产生的干涉现象，下 列说法中正确的是（A、C ） A.干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面发生反射 ，形成的两列光波叠加的结果 B.若出现明暗相间的条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度 是均匀的
C.用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射间
双缝干涉及薄膜干涉
此处发生 干涉现象
双缝
屏幕
空气
A
S1
S2
b
a
O
S
λ
B
A 薄膜
双缝干涉及薄膜干涉
双缝
此处发生 干涉现象
屏幕
空气
A
S1
S2
b
a
O
S
λ
B
A 薄膜
例1、如图所示，竖直的肥皂液膜的横截面， 右侧受到一束平行光的照射，关于肥皂液膜产 生干涉条纹的说法正确的是( A ) A.在右侧观察到的干涉条纹是由光线在肥皂液 薄膜左右两个表面反射的两列波迭加生成的 B.在左侧也能观察到类似的条纹 C.观察到的条纹可能是黑白相间的也可能是色 彩相间的 D.观察到的条纹可能是水平的也可能是竖直的

2
（ n=0，1，2，3…）
探究2： 出现明暗相间条纹的条件
S1
暗条纹
S2
λ/2
出现亮条纹和暗条纹的条件 亮条纹 暗条纹