2018-2019高中物理 第十三章 光 第3節(jié) 光的干涉課件 新人教版選修3-4.ppt

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1、第十三章,光,第三節(jié)光的干涉,課前預習,1．物理史實1801年，英國物理學家____________成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象。2．實驗示意圖如圖所示,楊氏雙縫干涉實驗,托馬斯楊,3．實驗過程如圖，讓一束平行的_________投射到一個有兩條狹縫S1和S2的擋板上，狹縫S1和S2相距_________，兩條狹縫就產(chǎn)生兩個光源，它們的振動情況總是_________，兩光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相_________。4．實驗現(xiàn)象在屏上得到_____________的條紋。5．實驗結(jié)論證明光是一種_________。,單色光,很近,相同的,疊加,明暗相間,波,6．現(xiàn)象解釋當兩個光源與屏上某點的

2、距離之差等于半波長的_________時(即恰好等于波長的_________時)，兩列光在這點相互加強，這里出現(xiàn)_________；當兩個光源與屏上某點的距離之差等于_________________時，兩列光在這一點______________，這里出現(xiàn)暗條紋。,偶數(shù)倍,整數(shù)倍,亮條紋,半波長的奇數(shù)倍,相互削弱,1．干涉條件兩列光的_________相同、_________方向相同、_________差恒定。2．相干光源發(fā)出的光能夠發(fā)生_________的兩個光源。,光發(fā)生干涉的條件,頻率,振動,相位,干涉,『判一判』(1)托馬斯楊用光的干涉實驗證明了光是一種波。()(2)在雙縫干涉實驗中，

3、中央亮紋的寬度最大。()(3)在雙縫干涉實驗中，光屏上何處出現(xiàn)亮條紋，何處出現(xiàn)暗條紋是由光的路程差所決定的()(4)用白光做光的干涉實驗時，偏離中央亮條紋較遠的是波長較長的光。()(5)只有頻率相同的兩列光波才能產(chǎn)生干涉(),√,,√,√,√,『選一選』如圖所示，從兩只相同的手電筒射出的光，當它們在某一區(qū)域疊加后，看不到干涉圖樣，這是因為()A．手電筒射出的光不是單色光B．干涉圖樣太細小看不清楚C．周圍環(huán)境的光太強D．這兩束光為非相干光源解析：兩束光為非相干光源，不滿足干涉產(chǎn)生的條件。,D,『想一想』有同學認為兩列相干光疊加時，只有波峰、波峰相遇或波谷、波谷相遇才出現(xiàn)明條紋；只有波峰、波谷相遇

4、才出現(xiàn)暗條紋。請問，這種說法對嗎？為什么？答案：不對。只要相遇處兩列光振動方向始終相同，就出現(xiàn)亮條紋；只要相遇處兩列光振動方向始終相反，就出現(xiàn)暗條紋。,課內(nèi)探究,很多攝影愛好者在掃描貼在玻璃板表面的底片時常會在掃描后的圖象上看到一圈圈明暗相間的光環(huán)，如圖所示。這就是光的現(xiàn)象——牛頓環(huán)。你知道牛頓環(huán)是怎樣形成的嗎？提示：是由光的干涉現(xiàn)象形成的。,探究一對楊氏雙縫干涉實驗的理解,1．雙縫干涉的裝置示意圖實驗裝置如圖所示，有光源、單縫、雙縫和光屏。2．單縫屏的作用獲得一個線光源，使光源有唯一的頻率和振動情況。,3．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

5、和振動情況完全一致的相干光。4．屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件頻率相同的兩列波在同一點引起的振動的疊加，如亮條紋處某點同時參與的兩個振動步調(diào)總是一致，即振動方向總是相同；暗條紋處振動步調(diào)總相反。具體產(chǎn)生亮、暗條紋的條件為：,如圖所示，在雙縫干涉實驗中，若用λ1＝510－7m的光照射，屏上O點是中央亮條紋，屏上A點為第二級亮條紋所在處。若換用λ2＝410－7m的光照射時，屏上O點處是什么情況，屏上A點處又是什么情況？,,解題指導：本題主要考查雙縫干涉原理，路程差與波長的數(shù)量關系。當路程差d滿足光波波長的整數(shù)倍時，該點為亮條紋，當路程差d為半波長的奇數(shù)倍時，該點為暗條紋。,〔對點訓練1〕某同學自己動

6、手利用如圖所示的器材，觀察光的干涉現(xiàn)象，其中，A為單縫屏，B為雙縫屏，C為像屏。當他用一束陽光照射到A上時，屏C上并沒有出現(xiàn)干涉條紋。他移走B后，C上出現(xiàn)一窄亮斑。分析實驗失敗的原因，最大的可能是()A．單縫S太窄B．單縫S太寬C．S到S1和S2距離不等D．太陽光不能作光源,B,解析：本實驗中，單縫S應非常窄，才可看做“理想線光源”，也才能成功地觀察到干涉現(xiàn)象，移走B屏后，在C上出現(xiàn)一窄亮斑，說明單縫S太寬。故B正確，A錯誤；S到S1和S2距離不等時，也能出現(xiàn)干涉條紋，但中央不一定是亮紋，C錯誤；太陽光可以作光源，屏上將出現(xiàn)彩色條紋，D錯誤。,如圖所示是幾種單色光的雙縫干涉圖樣，請問：(1)單

7、色光干涉時相鄰兩亮條紋的間距和相鄰兩暗條紋的間距相等嗎？(2)用不同顏色的光做干涉實驗時干涉圖樣完全一樣嗎？提示：(1)相等(2)不一樣,探究二雙縫干涉圖樣的特點,1．單色光的干涉圖樣若用單色光作光源，則干涉條紋是明暗相間的條紋，且條紋間距相等。中央為亮條紋，兩相鄰亮紋(或暗紋)間距離與光的波長有關，波長越大，條紋間距越大。,2．白光的干涉圖樣若用白光作光源，則干涉條紋是彩色條紋，且中央條紋是白色的。這是因為(1)從雙縫射出的兩列光波中，各種色光都形成明暗相間的條紋，各種色光都在中央條紋處形成亮條紋，從而復合成白色條紋。(2)兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比，即紅光的亮紋間寬度最大。紫光亮紋間

8、寬度最小，即除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋。,特別提醒：用白光做干涉實驗，從紅光到紫光其波長由大到小，它們的干涉條紋間距也是從大到小，屏中央各色光都得到加強，混合成白色，但兩側(cè)因條紋間距不同而分開成彩色，而且同一級條紋內(nèi)紫外紅。,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,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

9、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，表明紅光波長較短解題指導：求解該類題目需思考以下兩個問題：(1)乙、丙兩圖中，哪個條紋間距較大？(2)雙縫干涉圖樣中條紋間距與單色光的波長有什么關系？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長，因此B、C、D錯，A對。,〔對點訓練2〕(多選)在光的雙縫干涉現(xiàn)象中，下列描述正確的是()A．用白光做光的干涉實驗時，偏離中央亮條紋較遠的是波長較長的光B．用白光做光的干涉實驗時，偏離中央亮條紋較遠的是波長較短的光C．單色光雙縫干

10、涉條紋中，相鄰兩亮條紋和相鄰兩暗條紋的間距是不等的D．在雙縫干涉現(xiàn)象里，把入射光由波長長的光換成波長短的光，相鄰兩個亮條紋間距將變窄解析：條紋間距與光的波長成正比，故偏離中央亮條紋最遠的是波長較長的光，A項正確，B項錯誤。雙縫干涉現(xiàn)象中，相鄰亮條紋或暗條紋是等寬等間距的，C項錯誤。相鄰兩亮條紋間距將變窄，D項正確。,AD,素養(yǎng)提升,易錯點：對光的干涉條件認識不清教室內(nèi)兩盞相同的普通白熾燈發(fā)出的光相遇時，我們觀察不到干涉條紋，這是因為()A．兩盞燈亮度不同B．燈光的波長太短C．兩燈光的振動頻率不同D．電燈發(fā)出的光不穩(wěn)定易錯分析：生活中任何兩個獨立發(fā)光的光源產(chǎn)生的光在空間相疊加都不會產(chǎn)生干涉，這是由物體的發(fā)光機理決定的，即任何兩個獨立的光源都不是相干光源。光的相干條件中，中學主要考查的是頻率，頻率相同是光發(fā)生干涉的必要條件，要注意從題目中挖掘。,C,正確解答：本題雖然強調(diào)兩盞相同的白熾燈，但它們發(fā)出的光仍然頻率不同。不滿足干涉產(chǎn)生的條件，看不到干涉圖樣，所以C項正確，A、B、D三項都是錯誤的。,