物理：13.2《光的干涉》PPT课件(新人教版 选修3-4)

薄膜干涉的应用
a.干涉法检查平面
原理：在被检平面与透明样板间垫一个薄片，使其间 形成一个楔形的空气薄层．当用单色光从上面照射时， 入射光从空气层的上、下表面反射出两列光波，于是 从反射光中看到干涉条纹．
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
条纹中心的位置：
x (2k 1)
L x k d L
明纹
2、单色光的相干的特征：等宽度等间 L 距的明暗条纹 x
（指相邻明纹与明纹之间或暗纹与暗纹之间）
2d

k 0,1,2,
d
暗纹
观察不同单 色光的双缝干 涉条纹的情况， 说说你的思考？
五、光的波长的测定： 各色光在真空中的波长
思考1：下图中P点为明条纹还是暗条纹？ 思考2：设单色光的波长为λ，若P1为靠近 中央最近的明条纹，则：P1S2－P1S1=？ 思考3：若Q1为PP1的中点，则Q1是明条纹 还是暗条纹？ Q1S2－Q1S1=？
Q2 P1 Q1 P
S*
S1 * S2 *
由于l远远大于d， l远远大于x，
r2 r1
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
牛 顿ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ环
干涉图样：中央疏 边沿密的同心圆环
光的色散
色散——白光透过棱镜以后被分解为红、橙、黄、 绿、蓝、靛、紫气种颜色的光 （1）光的颜色由频率来决定。红光频率最小， 紫光频率最大；在不同的介质中，光的频率不变 （2）不同频率的光在真空中的传播速度相同， 但在介质中不同 （3）同一介质对不同光的折射率不同，一般 有“频率越高，折射率越大” （4）光在介质中传播时光速发生变化，波长 也发生变化：同一色光在不同介质中，折射率大的 光速小，波长短；不同色光在同一介质中，频率高 的折射率大，光速小，波长短
S*
S1 *
S2 * 双 缝 屏
像 屏
观察 实验， 概括实 现象， 并说明 出这种 现象的 原因？
三、单色光的双缝干涉的实验现象：
1、等宽度、等间距的明暗条纹。 2、波峰与波峰、波谷与波谷叠加 的区域振动最强，即出现明条纹。 波峰与波谷叠加的区域振动最弱， 即出现暗条纹。 ＝r2 r1＝ k，k 0,1,2,,明条纹
（03全国）一束单色光从空气射入玻璃中， 则其 A．频率不变，波长变长 B 频率变大， 彼长不变 C 频率不变，波长变短 D 频率变小，波 长不变
（04全国春季）对于单色光，玻璃的折射 率比水大，则此光在玻璃中传播时（ ） A、其速度比在水中的大，其波长比在水中 的长 B、其速度比在水中的大，其波长比在水中 的短 C、其速度比在水中的小，其波长比在水中 的短 D、其速度比在水中的小，其波长比在水中 的长
光的 颜色 红 波长 nm 770－620 光的 颜色 绿 波长 nm 580－490
橙
黄
620－600
600－580
蓝－ 靛 紫
490－450
450－400
d 红光波长最大， x 紫光波长最小 L
五、进一步研究：
不同的色光在真空中的传播速度相同。 波长和频率的乘积等于波速：v=λf，波长 越长频率越小，波长越短频率越大。 1nm=10-9m
＝r2 r1＝ 2k＋1 ，k 0,1, 2,, 暗条纹
2

思考：若用绿光在同样的装 置中做双缝干涉实验，会得 到什么图样呢？
不同单色光的双缝图样干涉比较
红光 蓝光
提出问题：
从两张照片中可以看出：红光的 条纹间距（宽度）比绿光大，那么， 不同单色光的干涉条纹的间距（宽 度）与哪些因素有关?
⑴当
2d k ⑵当 2d 2k 1
时，出现亮条纹
时，出现暗条纹
2
⑶如果薄膜厚度均匀变化，用单色光照射 条 纹间距相等 用白光照射 在同一厚度某一波长的光反射后 增强，另一波长的光反射后减弱，所以出现彩 色条纹
例1、如图4-4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.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
d x 2 d L
条纹中心的位置：
x (2k 1)
L x k d L
明纹
2d

k 0,1,2,
暗纹
四、单色光的双缝间距或宽度与波长的关系： 1、条纹间距的含义：相邻的亮纹或暗纹 之间的距离总是相等的，相邻的亮纹和亮 纹之间的距离或暗纹和暗纹之间的距离叫 做条纹间距。
思考4 ：七种单色光在同一种装置中的双 缝干涉条纹间距是从大到小的。但它们在 双缝正对的像屏的中央P处附近均为亮条纹 还是暗条纹？ 拓展1、若用白光在同样的装置中做双缝 干涉实验，其干涉图样是什么条纹？ 拓展2、分析说明用白光做杨氏双缝实验 时，中央亮纹的边缘是什么颜色？ 红 拓展3、分析说明用白光做杨氏双缝实验 时，离中央最近的一条亮纹是什么颜色？ 紫
高中物理新人教版 选修３- 4系列课件
13.2《光的干涉》
教学目标
• 一、知识目标 • 1.通过实验观察认识光的干涉现象，知道从光的干涉现象说 明光是一种波. • 2.掌握光的双缝干涉现象是如何产生的，何处出现亮条纹， 何处出现暗条纹. • 3.掌握明条纹（或暗条纹）间距的计算公式及推导过程. • 4.知道不同色光的频率不同，掌握波长、波速、频率的关系. • 5.通过实验初步认识薄膜干涉现象，了解其应用. • 二、能力目标 • 1.通过了解杨氏把一个点光源发出的一束光分成两束，理解 相干光源的设计思想. • 2.通过根据波动理论分析单色光双缝干涉，培养学生比较推 理，探究知识的能力. • 3.在认真观察实验事实的基础上，加强抽象思维能力的培养.
• 三、德育目标 • 通过对光的本性的初步认识，建立辩证唯物主义的 世界观. • ●教学重点 • 双缝干涉图象的形成实验及分析 • ●教学难点 • 1.亮纹（或暗纹）位置的确定. • 2.亮纹（或暗纹）间距公式的推导. • ●教学方法 • 通过机械波干涉现象的复习，过渡到光波的叠加， 进而提出问题，引发思考，在实验观察的基础上通 过探究现象成因，总结规律，完成本节课的教学目 标，最后通过对薄膜干涉成因的分析达到拓展应用， 提高能力的目的.
复习回顾： 1、两列机械波（如声波、水波）发 生干涉的条件是什么？ 2、如何获得两列相干的机械波？ （以水波为例） 3、两列波干涉时，振动最强的点和 振动最弱的点条件是什么？
＝r2 r1＝ k，k 0,1,2, ＝r2 r1＝ 2k＋1 ，k 0,1, 2,
2
光到底是什么？……………
微粒说
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 19世纪初证明了 波动说的正确性
波动说 惠
牛
顿
更
斯
爱因斯坦在20世纪 初提出了光子说
光的波粒二象性
麦克斯韦 电磁说
第二节 光的干涉
分波面法小结
杨氏双缝干涉 二、杨氏双缝实验
紫光由折射率为n的棱镜进入空气，则下列 说法中正确的是( B ) A.频率为原来的n倍，波长为原来的1/n
B.波长为原来的n倍，波速为原来的n倍 C.频率为原来的n倍，波长为原来的n倍 D.频率为原来的1/n，波长为原来的n倍
一束白光从顶角为的三棱镜的一侧，以较大 的入射角射入棱镜后，经棱镜折射在光屏P上 可得到彩色光带，如图所示，当入射角逐渐 减小到0的过程中，假如屏上的彩色光带先后 消失，则( B ) A.红光最先消失，紫光最后消失 B.紫光最先消失， 红光最后消失 C.红光最先消失， 黄光最后消失 D.紫光最先消失， 黄光最后消失
红光
蓝光
白光
六、白光的双缝干涉：
单色光的合成
中央明条纹
思考５：肥皂泡看起来常常是彩色的，雨后公路 积水上面漂浮的油膜，看起来也是彩色的。这些 现象是这样形成的？
七、薄膜干涉
1）现象：水平 明暗相间条纹 ２）相干光的来源：
肥皂薄膜 前表面反射光波 与后表面反射 光波相互 叠加产生干涉
在薄膜的厚度为d处，前后表面反射光 的光程差为２d，则
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
6.7～7.5
七种单色光的综合性质对比一览表 特征量 干涉条纹间 距（Δx） 真空中的波 长（ λ） 频率（ν） 红光→紫光 由大到小 由大到小 由小到大