高中物理 4.4 光的干涉課件 粵教版選修3-4.ppt

目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,一、雙縫干涉現(xiàn)象 1.干涉實(shí)驗(yàn) 將一激光筆發(fā)出的光照射在雙縫上,雙縫平面平行于墻壁,在墻壁上即可觀察到光的干涉圖樣明暗相間的條紋。 2.明暗條紋的成因 和機(jī)械波的干涉一樣,激光筆發(fā)出的單色光經(jīng)過(guò)雙縫后成為兩列頻率相同的光,它們?cè)诳臻g產(chǎn)生干涉,某些區(qū)域得到了加強(qiáng),出現(xiàn)明條紋;某些區(qū)域得到了削弱,出現(xiàn)暗條紋;而且這些明暗的區(qū)域也是相同的,從而形成了光的干涉圖樣。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,把兩支同樣的激光筆發(fā)出的光射向墻上的同一個(gè)地方,能觀察到明暗相間的干涉條紋嗎? 提示 不能。兩支激光筆屬于各自獨(dú)立發(fā)光的光源,兩者發(fā)出的光是非相干光,因此它們照射到同一點(diǎn)上時(shí)不發(fā)生干涉,所以無(wú)干涉條紋。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,二、光產(chǎn)生干涉的條件 1.干涉條件:兩列光的頻率相同、相差恒定、振動(dòng)方向相同,即光波為相干光波。 2.相干光源:發(fā)出的光能夠產(chǎn)生干涉的兩個(gè)光源。 3.當(dāng)兩列相干光波到達(dá)明(暗)干涉條紋的位置的路程差等于半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí)(即恰好等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)),兩列光波在這點(diǎn)相互加強(qiáng),出現(xiàn)明條紋;當(dāng)路程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),兩列光波在這點(diǎn)相互削弱,出現(xiàn)暗條紋。 4.光程:介質(zhì)的折射率n與光在該介質(zhì)中傳播的幾何路程的乘積nr。 5.光程差:兩列相干光從相位相同的地方達(dá)到空間某點(diǎn)P的光程的差。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,6.如果兩列光不是在真空或空氣中傳播,而是在折射率為n(絕對(duì)折射率)的介質(zhì)中傳播,對(duì)明暗條紋判斷時(shí),若光的波長(zhǎng)還是用光在真空或空氣中的波長(zhǎng),則路程差應(yīng)換為光程差。 7.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,如果觀察屏(墻)到雙縫擋板的距離為L(zhǎng),雙縫之間的距離為d,光的波長(zhǎng)為,則觀察屏(墻)上的相鄰明條紋(或暗條紋)間的距離,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,三、薄膜干涉 薄膜干涉的成因:豎直放置的肥皂液膜由于重力的作用,從膜的上部到膜的下部,厚度逐漸增加,形成了楔子形狀。因此,在膜不同的地方,其內(nèi)、外表面反射光的光程差不同,因而在不同的地方形成明條紋和暗條紋。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 楊氏雙縫干涉的裝置如圖: 1.單縫屏的作用:獲得一個(gè)線光源,使光源有唯一的頻率和振動(dòng)情況,如果用激光直接照射雙縫,可省去單縫屏。沒(méi)有激光時(shí),用強(qiáng)光照亮一條狹縫,通過(guò)這條狹縫的光再通過(guò)雙縫產(chǎn)生相干光。 2.雙縫屏的作用:平行光照射到單縫S上,又照到雙縫S1、S2上,這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動(dòng)情況完全一致的相干光。 3.干涉是波特有的現(xiàn)象,楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)證明了光是一種波。 4.兩個(gè)一般的光源或同一光源的兩部分發(fā)出的兩束光,互相疊加時(shí)并不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,以白光為光源,在屏上觀察到了彩色干涉條紋。若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過(guò)紅光),另一縫前放一綠色濾光片(只能透過(guò)綠光),已知紅光與綠光的頻率、波長(zhǎng)均不相等,這時(shí)( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150066) A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋,其他顏色的雙縫干涉條紋消失 B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失,其他顏色的雙縫干涉條紋仍然存在 C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在,但屏上仍有光亮 D.屏上無(wú)任何光亮 思路分析解答此類問(wèn)題的關(guān)鍵是明確兩列光波發(fā)生干涉的條件,知道不同色光的頻率不同。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:兩列光波發(fā)生干涉的條件之一是頻率相同,利用雙縫將一束光分成能夠發(fā)生疊加的兩束光,在光屏上形成干涉條紋,但用綠色濾光片和紅色濾光片分別擋住兩條縫后,紅光和綠光頻率不相等,不能發(fā)生干涉,因此屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋。但由于紅光和綠光可通過(guò)各自的單縫,因此屏上仍有光亮。故選項(xiàng)C正確。 答案:C,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,由兩個(gè)不同光源所發(fā)出的兩束白光落在同一點(diǎn)上,不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。這是因?yàn)? ) A.兩個(gè)光源發(fā)出光的頻率不同 B.兩個(gè)光源發(fā)出光的強(qiáng)度不同 C.兩個(gè)光源的光速不同 D.這兩個(gè)光源是彼此獨(dú)立的,不是相干光源 答案:D 解析:本題考查相干光的條件,題中兩光源發(fā)的光都是白光,頻率不確定,沒(méi)法比較,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。光的強(qiáng)度對(duì)光是否發(fā)生干涉沒(méi)有影響,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。光速在真空中是確定的,但它對(duì)光的干涉也沒(méi)影響,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。兩個(gè)獨(dú)立光源,發(fā)光的頻率是不相同的,不是相干光源,不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,選項(xiàng)D正確。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,二、決定干涉條紋間距的條件 1.頻率相同的兩列波在同一點(diǎn)引起的振動(dòng)的疊加,如亮條紋處某點(diǎn)同時(shí)參與的兩個(gè)振動(dòng)步調(diào)總是一致,即振動(dòng)方向總是相同;暗條紋處振動(dòng)步調(diào)總相反。 2.判斷屏上某點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋,要看該點(diǎn)到兩個(gè)光源(雙縫)的路程差與波長(zhǎng)的比值。應(yīng)記住,路程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋,等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處為暗條紋,還要記住這一結(jié)論成立的條件是:兩個(gè)光源振動(dòng)情況完全相同,即是兩個(gè)相干光源。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 如圖所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的示意圖,屏上O點(diǎn)到雙縫S1、S2的距離相等。當(dāng)用波長(zhǎng)為0.75 m的單色光照射時(shí),P是位于O點(diǎn)上方的第二條亮條紋位置,若換用波長(zhǎng)為0.6 m的單色光做實(shí)驗(yàn),P處是亮條紋還是暗條紋?在OP之間共有幾條暗條紋? (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150067) 思路分析解答本題的關(guān)鍵是理解干涉現(xiàn)象中產(chǎn)生亮條紋與暗條紋的條件。,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,答案:暗條紋 兩條,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為0.6 m,若分別用頻率為f1=5.01014 Hz和f2=7.51014 Hz的單色光垂直照射雙縫,則P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是( ) (導(dǎo)學(xué)號(hào)51150068) A.用頻率為f1和f2的單色光分別照射時(shí),均出現(xiàn)明條紋 B.用頻率為f1和f2的單色光分別照射時(shí),均出現(xiàn)暗條紋 C.用頻率為f1的單色光照射時(shí)出現(xiàn)明條紋,用頻率為f2的單色光照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋 D.用頻率為f1的單色光照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋,用頻率為f2的單色光照射時(shí)出現(xiàn)明條紋 答案:C,一,二,知識(shí)精要,典題例解,遷移應(yīng)用,