高中物理魯科版 (2019)選擇性必修 第一冊第1節(jié) 光的干涉優(yōu)秀ppt課件

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光是一種電磁波。也會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象嗎？
振動頻率和振動方向相同的兩列波疊加后，振動加強和振動減弱的區(qū)域互相間隔、穩(wěn)定分布的現(xiàn)象，稱為波的干涉。形成的圖樣稱為干涉圖樣。
一、光的干涉及其產(chǎn)生的條件
將一束激光照射到雙縫上，光通過雙縫后照射到光屏上，可觀察到屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋。
屏上看到明暗相間的條紋
2）雙縫很近 （約0.1mm）
1）雙縫S1、S2到單縫S的距離相等
獲得兩個振動情況完全相同的光源，叫相干光源。
②單縫的作用：
①要用單色光（激光）
英國物理學家托馬斯·楊（T．Yung，1773-1829）
1801年，英國物理學家托馬斯·楊首次在實驗室成功進行了光的干涉實驗，即著名的楊氏雙縫干涉實驗。
①屏上到S1S2距離相等的點出現(xiàn)的是明條紋,叫做中央亮紋
③明(暗)條紋的寬度相同
激光光源發(fā)出的光，同時投射到縫S1和縫S2上，被分成兩列光波。這兩列光波振動頻率、振動方向都相同，在雙縫后相遇，出現(xiàn)振動加強和減弱相間的區(qū)域，在屏上就出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋。
研究表明，要使兩列光波相遇時產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，兩列光波必須具有相同的頻率和振動方向。
干涉是波特有的一種現(xiàn)象，光確實具有波的特性。
因為白熾燈的一根鎢絲中包含大量的鎢原子，這些原子發(fā)出的光波的頻率、振方向多種多樣，發(fā)出光波的時間也各有先后，這樣疊加在一起只能形成一片均勻的亮光，看不出有規(guī)則的干涉圖樣。
產(chǎn)生穩(wěn)定干涉圖樣的條件
如果兩列光波的頻率和振動方向都相同，但相位差變化不定，這樣的兩列光波疊加也不可能產(chǎn)生出穩(wěn)定的干涉圖樣。
符合光的相干條件的光源：
在光屏的中心取一個點P，使它到縫S1和縫S2的距離相等。 又由于從S1、S2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
兩列光的路程差Δr= 0
取P點上方的點P1，從S1、S2發(fā)出的光到P1點的光程差，正好等于一個波長Δr= S1－S2=λ，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。
兩列光的路程差Δr=λ
取P點上方的點P2，從S1S2發(fā)出的光到P2點的光程差，正好等于一個波長Δr= S1－S2=2λ，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P2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，P2點總是振動加強的地方，故出現(xiàn)亮紋。
兩列光的路程差Δr= 2λ
當兩列光的路程差Δr= nλ時出現(xiàn)亮紋
當光程差Δr= nλ，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Pn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，Pn點總是振動加強的地方，故出現(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光程差Δr= S1－S2＝λ/2
兩列光的路程差Δr= λ/2
取P點上方的點Q2，與兩個狹縫S1、S2光程差Δr= S1－S2＝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。
兩列光的路程差Δr= 3λ/2
當兩列光的路程差Δr= 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、1 λ、2 λ、3 λ、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、3λ/2、5λ/2、等半波長的奇數(shù)倍時，該點為振動減弱點。
設(shè)相鄰兩條亮條紋或暗條紋中心間距為△y,λ為光波的波長，d為雙縫間距離，l為雙縫到光屏的距離。
①當d和l一定時,波長越長的光形成的干涉條紋寬度越寬。
②當λ和d一定,屏與雙縫距離l越長，光形成的干涉條紋寬度越寬。
③當λ和l一定,雙縫距離越大，光形成的干涉條紋寬度越窄。
用橙色光做雙縫干涉實驗時，測得雙縫間的距離為0.1cm，雙縫擋板與光屏間的距離為205cm，第1條亮線與第5條亮線中心間距為0.5cm。求橙色光的波長和頻率。
如果把實驗裝置放入折射率大于1的介質(zhì)中，保持l和d不變，條紋間距會不同嗎？
光程與雙縫干涉的條紋間距
如果光在介質(zhì)中傳播的距離為l,介質(zhì)的折射率為n,則nl稱為光程，用δ表示。
在真空中n=1, δ =l
光程：相同時間，光在真空中傳播的距離。
色彩斑斕的肥皂泡、五顏六色的油膜也與光的干涉現(xiàn)象有關(guān)。
在酒精燈燈芯上撒一些食鹽，燈焰能發(fā)出明亮的黃光。把鐵絲圈在肥皂液中蘸一下，使鐵絲圈掛上一層薄薄的液膜，用酒精燈的黃光照射液膜，液膜反射的光能使我們看到燈焰的像。為什么燈焰的像會出現(xiàn)明暗相間的橫條紋？
燈焰的像是液膜前后兩個面反射的光形成的，這兩列光波的頻率相同，能發(fā)生干涉。豎直放置的肥皂液膜受到重力的作用，下面厚，上面薄，在液膜上不同的地方，來自前后兩個液面的反射光所走的路程不同。這兩列波在一些地方疊加后互相加強，于是出現(xiàn)了亮條紋；在另一些地方疊加后互相削弱，于是出現(xiàn)了暗條紋。
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。
由薄膜兩個面反射的光波相遇而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象稱為薄膜干涉。
用白光照射肥皂液膜，由于各色光干涉后的條紋間距不同，液膜上就會出現(xiàn)彩色條紋。
有透明薄膜保護層的激光唱片
蚌殼表面透明薄膜上呈現(xiàn)出各種色彩
兩塊疊放在一起的玻璃板之間存在很薄的一層空氣薄膜，光波分別在與該空氣薄膜接觸的兩玻璃面上反射。當這兩部分反射光相遇時，也會產(chǎn)生薄膜干涉，形成干涉條紋。
輕壓玻璃板，被壓處空氣薄膜的厚度會變化，從而導致干涉條紋彎曲變形。
可利用這一特點來檢查平面的平整程度
如圖所示，在被測平面上放一個透明的標準平面樣板，在樣板的一端墊一個薄片，使標準平面和被測平面之間形成一個楔形空氣薄膜；再用單色光照射樣板，這時分別從空氣薄膜上、下兩表面反射的兩列光波就會發(fā)生干涉。如果被測表面是平的，干涉條紋就是一組平行的直條紋；如果干涉條紋發(fā)生彎曲，就表明被測表面不平。這種測量的精度可達10-8m。
1、檢查平面的平整程度
增透膜：在透鏡表面涂上一層薄膜，當薄膜的厚度等于入射光在薄膜中的波長的1/4時，從薄膜前后兩表面反射回來的光的路程差恰好等于半個波長，它們干涉相消，減小了反射光的能量，增強了透射光的能量，稱為增透膜。
由于只有一定波長(一定顏色)的光干涉時才會相互加強，所以鍍膜鏡頭看起來是有顏色的.鍍膜厚度不同，鏡頭的顏色也不一樣.