
第一個問題 光到底是什么?17世紀形成了兩種學說:
*微粒說------認為光是從光源發(fā)出的一種物質微粒,在均勻 介質中以一定的速度傳播。 代表人物:牛頓(英國)
能解釋-----光的直進現(xiàn)象、光的反射;不能解釋-----同時發(fā)生反射和折射、幾束光相遇而互不干擾。
波動說------認為光是在空間傳播的某種波。 代表人物:惠更斯(荷蘭)
能解釋-----同時發(fā)生反射和折射、幾束光相遇而互不干擾;不能解釋-----光的直進現(xiàn)象。
由于早期的波動說不能用數(shù)學作嚴格的表達和分析、牛頓在物理界的威望,微粒說一直占上風。
* 19世紀初,在實驗中觀察到光的干涉和衍射現(xiàn)象,不能用微粒說解釋,因而證明了波動說的正確性。
19世紀60年代性,麥克斯韋預言電磁波存在,光也是一種電磁波,赫茲實驗證實這種學說。波動說得到了公認。
* 19世紀末,發(fā)現(xiàn)了新現(xiàn)象----光電效應,用波動 說無法解釋。愛因斯坦于20世紀初提出光子說, 認為光具有粒子性,從而解釋了光電效應。
這兒的粒子不同于牛頓所說的微粒。
* 現(xiàn)在人們認識到:光既具有波動性,又具有粒子性。
本章介紹光的波動性,下章要介紹光的量子性。
干涉、衍射是波特有的現(xiàn)象!
1、裝置特點:雙縫S1、S2的距離很近,縫很窄
2、①用單色激光 ②雙縫的作用:相當于兩個振動情況完全相同的光源,雙孔的作用是獲得相干光源
實驗介紹:
2. 產(chǎn)生干涉的條件: 由振動情況完全相同的光源發(fā)出的光互相疊加,才能干涉現(xiàn)象。雙縫干涉實驗中,狹縫S1、S2相當于兩個振動情況總是相同的波源。
兩個獨立光源發(fā)出的光,不可能是相干波源。必須是同一點光源(或線光源)發(fā)出的一束光分成兩束,才能得到相干光。
1、裝置特點: (1)雙縫很近 0.1mm (2)雙縫S1、S2與單縫S 的距離相等
2、①濾色片作用:獲得單色光 ②單縫的作用:是獲得線光源 ③雙縫的作用:相當于兩個振動情況完全相同的光源,雙孔的作用是獲得相干光源
楊氏雙縫干涉分波面法獲得相干光源
在點光源發(fā)出的光的某一波面上,取兩個子波源,他們發(fā)出的光可產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,此法稱為分波面法。如楊氏雙縫干涉實驗。
第三個問題: 雙縫干涉(紅光)實驗現(xiàn)象分析:
單色光雙縫干涉圖樣條紋的特點: (1)明暗相間 (2)條紋等寬等距 (3)條紋亮度相同 (4) 兩縫S1、S2中垂線與屏幕相交位置是亮條紋---中央亮紋
問題:(1)為什么會出現(xiàn)這樣的圖象? (2)怎樣用波動理論進行解釋?
由于從S1S2發(fā)出的光是振動情況完全相同,又經(jīng)過相同的路程到達P點,其中一條光傳來的是波峰,另一條傳來的也一定是波峰,其中一條光傳來的是波谷,另一條傳來的也一定是波谷,確信在P點激起的振動,振幅A=A1+A2為最大,P點總是振動加強的地方,故應出現(xiàn)亮紋,這一條亮紋叫中央亮紋。(又叫零級亮紋)
P點在S、S2的垂直平分線上
注意:直線只表示光源到P的距離,沒有箭頭, 因為在波動說 中沒有光線的概念。在波動說中有“波長”的概念。
3. 干涉條紋間距:
三、干涉條紋的間距與哪些因素有關?
1、什么是干涉條紋的間距?
★條紋間距的含義:亮紋或暗紋之間的距離總是相等的,亮紋和亮紋之間的距離或暗紋和暗紋之間的距離叫做條紋間距。
★我們所說的亮紋是指最亮的地方,暗紋是最暗的地方,從最亮到最暗有一個過渡,條紋間距實際上是最亮和最亮或最暗和最暗之間的距離。
實驗:在兩縫間距離d以及檔板和屏的距離L一定的情況下,用不同的單色光做雙縫干涉實驗。結果如右:
想一想:紅、藍、紫光的波長大小是什么關系?
1. 紅光的波長最長, 紫光的波長最短。
白光的干涉圖樣是什么樣?
白光的干涉圖樣是彩色的零級亮紋中央是白色的。見書本彩頁。
2、波長越長頻率越小,波長越短頻率越大。
波長和頻率的乘積等于波速:v=λf 不同的色光在真空中的傳播速度相同。所以: 波長越長頻率越小,波長越短頻率越大。
1、在真空中波長為6×10-7 m的是黃光,波長為4×10-7 m的是紫光,現(xiàn)有一束頻率為5×1014HZ的單色光,它在折射率n=1.5的無色透明玻璃中的波長是多少?它在玻璃中呈什么顏色?
解:該色光在真空中的波長
該色光在真空中為黃光,進入玻璃后頻率不變,因而仍為黃光。
2. 在楊氏干涉實驗中,若已知兩狹縫間距為1mm,雙縫到屏的 距離為20cm,屏上得到的干涉圖樣如圖,請根據(jù)圖中的測量 數(shù)據(jù)。求出該單色光的波長和頻率。
[練習]1、關于光的干涉,下列說法中正確的是 A、兩列不同顏色的光不可能發(fā)生干涉 B、兩列強度不同的光不可能發(fā)生干涉 C、兩列強度不同的光可能發(fā)生干涉 D、兩列顏色相同的光不可能發(fā)生干涉
( )
2、用白光做雙縫干涉實驗時,觀察到的干涉圖樣中 央為白色明紋,兩側出現(xiàn)彩色的條紋。這是因為: ( ) A、各種色光的波長不同 B、各種色光的傳播速度不同 C、各種色光的色散不同 D、各種色光的溫度不同
3、在雙縫干涉實驗中,要增大相鄰兩條明紋的間距,需要: A、增大入射光的頻率 B、增大入射光的強度 C、減小入射光的頻率 D、減小入射光的強度
( )
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