1.牛頓的微粒說:光是高速粒子流,解釋光的直進,光的反射。2.惠更斯的波動說:光是某種振動,以波的形式向周圍傳播, 解釋光的干涉和衍射,光的直進,光的反射。3.麥克斯韋的電磁說:光是一種電磁波,發(fā)展了光的波動理論。4.愛因斯坦的光子說:成功解釋光電效應,認為光具有粒子性。5.德布羅意的波粒二象性學說:光既有粒子性,又有波動性。
光本性學說發(fā)展史上的五個學說
兩列頻率相同的波(相干波)相遇時,在某些區(qū)域振動加強(波峰與波峰、波谷與波谷疊加),而在某些區(qū)域振動減弱(波峰與波谷疊加);且振動加強的區(qū)域與振動減弱的區(qū)域相互間隔。這種現(xiàn)象叫波的干涉
1801年英國物理學家托馬斯·揚在實驗室里成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象.
思考:干涉現(xiàn)象是波動獨有的特征,如果光真的是一種波,就必然存在光的干涉現(xiàn)象.你看見過光的干涉現(xiàn)象嗎?光的干涉現(xiàn)象又會是什么樣的呢?
屏上看到明暗相間的條紋
屏上形成的明暗相間條紋叫做干涉圖樣
獲得兩個振動情況完全相同的光源,叫相干光源(頻率相同)
①單縫的作用:
由于S1S2到中央亮紋的距離是相等的,又由于從S1S2發(fā)出的光是振動情況完全相同,那么,當其中一條光傳來的是波峰時,另一條傳來的也一定是波峰,其中一條光傳來的是波谷時,另一條傳來的也一定是波谷,在P點總是波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇,振幅A=A1+A2為最大,P點總是振動加強的地方,故出現(xiàn)亮紋。
取P點上方的點P1,若從S1S2發(fā)出的光到P1點的光程差,正好等于一個波長δ= S2-S1=λ,則當其中一條光傳來的是波峰時,另一條傳來的也一定是波峰,其中一條光傳來的是波谷時,另一條傳來的也一定是波谷,在P1點總是波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇,振幅A=A1+A2為最大,P1點總是振動加強的地方,故出現(xiàn)亮紋。
第一條亮紋的形成原因分析
光程差δ=S2P1-S1P1=λ
當光程差δ= nλ時出現(xiàn)亮紋
當其中一條光傳來的是波峰,另一條傳來的就是波谷,其中一條光傳來的是波谷,另一條傳來的一定是波峰,Q1點總是波峰與波谷相遇,振幅最小,Q1點總是振動減弱的地方,故出現(xiàn)暗紋。
取P點上方的點Q1,與兩個狹縫S1、S2路程差δ= S2-S1=λ/2
取P點上方的點Q2,與兩個狹縫S1、S2路程差δ= S2-S1=3λ/2
當其中一條光傳來的是波峰,另一條傳來的就是波谷,其中一條光傳來的是波谷,另一條傳來的一定是波峰,Q2點總是波峰與波谷相遇,振幅最小,Q2點總是振動減弱的地方,故出現(xiàn)暗紋。
當光程差δ= 半波長的奇數(shù)倍時出現(xiàn)暗紋
(1)空間的某點距離光源S1和S2的路程差為0、λ、2λ、3λ、等波長的整數(shù)倍(半波長的偶數(shù)倍)時,該點為振動加強點。
(2)空間的某點距離光源S1和S2的路程差為λ /2、3 λ/2、5λ/2、等半波長的奇數(shù)倍時,該點為振動減弱點。
亮紋:光程差 δ = kλ( k= 0 , 1,2,3…)
暗紋:光程差 δ =(2k+1)λ/2 (k=0 ,1 , 2 , 3…)
由兩個不同光源所發(fā)出的兩束白光落在同一點上,不會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象.這是因為(  )A.兩個光源發(fā)出光的頻率不同B.兩個光源發(fā)出光的強度不同C.兩個光源的光速不同D.這兩個光源是彼此獨立的,不是相干光源
【精講精析】 本題考查相干光的條件,題中兩光源發(fā)的光都是白光,頻率不確定沒法比較,選項A錯誤.光的強度對光是否發(fā)生干涉沒有影響,選項B錯誤.光速在真空中是確定的,但它對光的干涉也沒影響,選項C錯誤.題中是兩個獨立光源,根據(jù)物體的發(fā)光機理(原子躍遷,以后學到),二者產(chǎn)生的不是相干光,選項D正確.【答案】 D
在雙縫干涉實驗中,雙縫到光屏上P點的距離之差為0.6μm,若分別用頻率為f1=5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的單色光垂直照射雙縫,試分析判斷P點應出現(xiàn)亮條紋還是暗條紋?分別為第幾條亮紋或暗紋?
【自主解答】 如圖所示,雙縫S1、S2到光屏上任一點P的路程之差Δr=S2S2′,當Δr等于單色光波長的整數(shù)倍時,S2和S1同時到達波峰或波谷,由S1和S2發(fā)出的光在P點互相加強,P點出現(xiàn)亮條紋;當Δr等于單色光半個波長的奇數(shù)倍時,S2達到波峰時,S1達到波谷,這樣由S1和S2發(fā)出的光在P點互相抵消,出現(xiàn)暗條紋.
【方法總結(jié)】 判斷屏上某點是亮條紋還是暗條紋,要看該點到兩個光源(雙縫)的路程差與波長的比值.應記住,當路程差等于波長整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋,等于半波長的奇數(shù)倍處為暗條紋.還要記住這一結(jié)論成立的條件是:兩個光源振動情況完全相同,即是兩個相干光源.
生活中有沒有見過光的干涉現(xiàn)象呢?
由于重力的作用,肥皂薄膜將形成上薄下厚的楔形。
光從薄膜的前后兩個表面反射出來兩個光波,這兩列光波的頻率相同,產(chǎn)生干涉。
光程差為波長的整數(shù)倍,形成亮條紋。
光程差為半波長的奇數(shù)倍,形成暗條紋。

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第1節(jié) 光的干涉

版本: 魯科版 (2019)

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