物理人教版 (2019)第四章光3 光的干涉完美版ppt課件-課件下載-教習網(wǎng)

肥皂膜看起來常常是彩色的，雨后公路積水上面漂浮的油膜，也經(jīng)常顯現(xiàn)出彩色條紋。
這些彩色條紋或圖樣是怎樣形成的？
兩列頻率相同的水波(相干波)相遇時,在某些區(qū)域振動加強,而在某些區(qū)域振動減弱;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。
干涉現(xiàn)象是波動獨有的特征，光是一種電磁波，那么光也應該能發(fā)生干涉現(xiàn)象。怎樣才能觀察光的干涉現(xiàn)象呢？
光要發(fā)生干涉現(xiàn)象需要滿足什么條件？
有沒有什么方法可以獲得相干光—頻率相同的光呢？
楊氏雙縫實驗被評為十大最美麗實驗之一。
演示實驗：觀察光的干涉現(xiàn)象
一束單色光投射到一個有兩條狹縫S1和S2的擋板上，狹縫S1和S2相距很近。狹縫就成了兩個波源，它們的頻率、相位和振動方向總是相同的，這兩個光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相疊加。振動加強的地方出現(xiàn)亮條紋，振動減弱的地方出現(xiàn)暗條紋。
什么時候出現(xiàn)亮條紋，什么時候又出現(xiàn)暗條紋呢？
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，故應出現(xiàn)亮紋，這一條亮紋叫中央亮紋。
取P點上方的點P1，從S1S2發(fā)出的光到P1點的光程差就不同，若這個光程差正好等于波長的整數(shù)倍，比如δ= S1－S2=λ，出現(xiàn)第一條亮紋。
屏上P1點的上方還可以找到δ= S1－S2＝4λ的P2點，δ= S1－S2＝5λ的P3點……等處的第四條、第五條……亮紋；在中央明紋P的下方可找到δ= S1－S2＝λ的P1/點，δ= S1－S2＝2λ的P2/點，δ= S1－S2＝3λ的P3/點等處與中央明紋為對稱的第一、第二、第三…，第n條亮紋。
由此可以得出出現(xiàn)亮條紋的規(guī)律是什么？
光程差是半波長的的偶數(shù)倍或波長的整數(shù)倍時出現(xiàn)亮條紋。
取P點上方的點Q1，與兩個狹縫S1、S2路程差δ= S1－S2＝λ/2，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點激起的振動總是波峰與波谷相遇，振幅最小，Q1點總是振動減弱的地方，故應出現(xiàn)暗紋。
屏上Q1點的上方還可以找到δ= S1－S2＝3λ/2的Q2點出現(xiàn)第二條暗紋。同樣可以找到第三條暗紋Q3……，在中央明紋下方也可以找到對稱的Q1/、Q2/、Q3/……等暗紋。
由此可以得出出現(xiàn)暗條紋的規(guī)律是什么？
光程差是半波長的的奇數(shù)倍時出現(xiàn)暗條紋。
干涉條紋和光的波長之間的關系
如圖所示，雙縫間距為d，雙縫到屏的距離為l。雙縫S1、S2的連線的中垂線與屏的交點為P 。對屏上與P距離為x的一點 P1，兩縫與P1的距離P1 S1＝r1， P1 S2＝r2。相鄰兩個明(或暗)條紋之間的距離為與波長有什么關系？
在線段P1 S2上作P1 M＝ P1 S1，則S2M＝r2－r1，
有：r2－r1＝dsin θ(令∠S2S1M＝θ) ①
另：x＝ltan θ≈lsin θ ②
當兩列波的路程差為波長的整數(shù)倍，即
時才會出現(xiàn)亮條紋，亮條紋位置為：
相鄰兩個明(或暗)條紋之間的距離為
（2）雙縫之間的距離d:
（3）雙縫與屏間的距離 l :
波長越大，相鄰的亮紋間距越大
d越小，相鄰的亮紋間距越大
l越大，相鄰的亮紋間距越大
由此可以得出，相鄰明（暗）紋間的距離大小受哪些因素的影響？
（1）相同介質(zhì)中，不同的光波長不同：λ紅>λ橙>λ黃>λ綠>λ青>λ藍>λ紫
（2）相同雙縫干涉裝置，不同的光條紋間距不同： Δx紅>Δx橙>Δx黃>Δx綠>Δx青>Δx藍>Δx紫
2、不同單色光干涉條紋寬度：
同一個裝置，不同單色光干涉條紋寬度大小規(guī)律是怎樣的？
3.白光的干涉圖樣特點：
如果用白光做雙縫干涉實驗，會得到怎樣的干涉條紋？為什么？
會得到中央條紋是白色兩側為彩色條紋的干涉條紋，而且同一級條紋內(nèi)紫外紅。因為白光是由紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色組成的復色光，且從紅光到紫光波長逐漸變短。各種色光都能形成明暗相間的條紋，都在中央條紋處形成亮條紋，從而復合成白色條紋。兩側條紋間距與各色光的波長成正比，條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋。
觀察實驗：在酒精燈的燈芯上撒一些食鹽，燈焰就能發(fā)出明亮的黃光。把鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜。把這層液膜當作一個平面鏡，用它觀察燈焰的像。這個像與直接看到的燈焰有什么不同？請解析看到的現(xiàn)象。
現(xiàn)象：觀察到燈焰的像出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋。
該條紋是由液膜前后兩個面反射的光相互疊加發(fā)生干涉形成的。
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。
1.檢查表面的平整程度
如果被檢表面是平的，產(chǎn)生的干涉條紋就是平行的,如圖（b）所示；如果觀察到的干涉條紋如圖（c）所示，則表示被檢測表面微有凸起或凹下，這些凸起或凹下的地方的干涉條紋就彎曲。從彎曲的程度就可以了解被測表面的平整情況。這種測量精度可達10-6cm。
因為人眼對綠光最敏感，所以一般增強綠光的透射，即薄膜的厚度是綠光在薄膜中波長的1/4。由于其它色光不能被有效透射，故反射較強，這樣的鏡頭呈淡紫色。
在透鏡或棱鏡的表面上涂上一層薄膜(一般用氟化鎂)。當薄膜的厚度適當時，在薄膜的兩個表面上反射路程差恰好等于半個波長，因而互相抵消，這就大大減小光的反射損失，增強了透射光的強度，這種薄膜叫增透膜。
將一塊半徑很大的平凸透鏡與一塊平板玻璃疊放在一起，二者之間便形成類似劈尖形的空氣層。用單色平行光垂直照射，在空氣層上表面兩束反射光干涉，產(chǎn)生的干涉條紋稱牛頓環(huán)。
空氣薄膜厚度相同處光程差相同，所以牛頓環(huán)為一系列同心圓環(huán)。
干涉條件：頻率相同、振動情況相同的光
1.如圖所示為雙縫干涉實驗裝置，當使用波長為6×10－7 m的橙光做實驗時，光屏P點及上方的P1點形成相鄰的亮條紋．若使用波長為4×10－7 m的紫光重復上述實驗，在P和P1點形成的亮、暗條紋的情況是(　　)A．P和P1點處都是亮條紋B．P點處是亮條紋，P1點處是暗條紋C．P點處是暗條紋，P1點處是亮條紋D．P和P1點處都是暗條紋
2.在雙縫干涉實驗中，雙縫到光屏上P點的距離之差為0.6 μm，若分別用頻率f1＝5.0×1014Hz和f2＝7.5×1014Hz的單色光垂直照射雙縫，則P點出現(xiàn)明、暗條紋的情況是：單色光f1照射時出現(xiàn)______條紋，單色光f2照射時出現(xiàn)________條紋．【答案】明　暗　
3.(2020年北京師大附中聯(lián)考)如圖甲所示為雙縫干涉實驗的裝置示意圖，乙圖為用綠光進行實驗時，在屏上觀察到的條紋情況，a為中央條紋，丙圖為換用另一顏色的單色光做實驗時觀察到的條紋情況，a′為中央亮條紋，則以下說法正確的是(　　)
A．丙圖可能為用紅光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較長B．丙圖可能為用紫光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較長C．丙圖可能為用紫光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紫光波長較短D．丙圖可能為用紅光實驗產(chǎn)生的條紋，表明紅光波長較短【答案】A　【解析】根據(jù)雙縫干涉圖樣的特點，入射光的波長越長，同一裝置產(chǎn)生的雙縫干涉圖樣中條紋的間距就越大，由題意可確定另一種顏色的單色光比綠光的波長更長，故B、C、D錯誤，A正確．

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