4.3 光的干涉——薄膜干涉 课件（共24张PPT）高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

高中物理人教版 选择性必修第一册
4.3 光的干涉
肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。这些彩色条纹或图样是怎样形成的？
两列频率相同、相位差恒定、振动方向相同的水波相遇时,会发生干涉，干涉是波特有的现象。
光是一种电磁波，光也能发生干涉现象，怎样才能观察到光的干涉现象呢？难点：
怎样获取两束相干光源?！
一、杨式双缝干涉实验
天才的试验——巧妙地解决了相干光问题（同出一源，一分为二）
2.单缝作用：
3.双缝作用：
1.相干光的两种获得方法：日光先通过单缝再通过双缝或单色光直接通过双缝.
获得线光源，使光源有唯一的频率和振动情况.
获得两个频率、振动情况完全相同的光源即相干光源.
用氦氖激光器演示光的双缝干涉
4.单色光的双缝干涉图样
①明暗相间的条纹；
②条纹间距相等；
③同样条件下，红光条纹间距大
5.双缝干涉图样特点：明暗相间、等间距、中央为亮条纹
6.杨氏双缝干涉实验证明了光是一种波。
机械波的干涉：若两个波源的振动频率相同、振动步调相反（反相，起振方向相反）
①若P点与两个波源的距离差，则为加强点：
△X=X2-X1=（2k+1）λ/2
（k=0,±1，±2，±3……）
②若P点与两个波源的距离差，则为减弱点：
△X=X2-X1=kλ
（k=0,±1，±2，±3……）
亮条纹干涉加强
P
ΔS
S1
S2
波程差：
ΔS= PS2－PS1
P0 中央亮纹：ΔS=0
P1 第一亮纹：ΔS=λ
λ
P1 第一亮纹：ΔS=λ
2λ
P2 第二亮纹: ΔS=2λ
P2 第二亮纹: ΔS=2λ
则????点的振动加强（明条纹）
?
若????????????=????????????????=??????????????(????=????，????，????，…)
?
←第一暗纹：ΔS=λ/2
←第一暗纹：ΔS=λ/2
←第二暗纹：ΔS=3λ/2
←第二暗纹：ΔS=3λ/2
←第三暗纹：ΔS=5λ/2
←第三暗纹：ΔS=5λ/2
暗条纹干涉减弱
S1
S2
若????????????=????????????????=??????????????(????=????，????，????，…)
?
则????点的振动加强（明条纹）
?
则????点的振动减弱（暗条纹）
?
若????????????=（????????+????）??????????????(????=????，????，????，…)
?
波程差：
ΔS= PS2－PS1
5.规律总结
每当光屏上的点到两波源光程差等于λ，2λ，3λ，… 时，也就是每当光程差ΔS等于????????λ， ????????λ，????????λ，…时，两列光波得到加强，屏上出现亮条纹；
?
每当光程ΔS差等于 ????????λ，????????λ，????????λ，… 时，相互削弱，屏上出现暗条纹。
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即：光程差为波长的整数倍或半波长的偶数倍时，为亮纹
ΔS=2n·???????? 或Δr=n·λ亮纹（n=0，1,2,3…… ）
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即：光程差为半波长的奇数倍时，为暗纹ΔS=（2n+1）·???????? 暗纹（n=0，1,2,3……）
?
二、干涉条纹和光的波长之间的关系
1.两相邻亮（暗）纹中心间距Δx的推导
2.对Δx=???????????? 的理解

?
①d ：双缝间距， ????：双缝到屏的距离，????：单色光的波长 ②同一装置????、d为定值，七色光从红到紫????逐渐减小，
由上式知Δx逐渐减小
③Δx指两相邻明纹或暗纹中心间距，不是条纹宽度

?
Δx
????
?
????
?
????
?
????1
?
????2
?
????2
?
????1
?
????1
?
????0
?
????
?
????
?
激光束
挡板
屏
????
?
如图随着屏往右移即????增大，明显可看到Δx增大
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3.白光的干涉图样特点
①中央白色亮条纹，两边彩色条纹
②效果就是七种单色光各自的干涉条纹叠加在一起。
③0级亮纹最边缘为红光，其他各级彩色亮纹紫最内红最外。
注：白光为复色光，发生干涉时，是同色(同f)光进行干涉，然后叠加。
【例题】在做双缝干涉实验中，用普通的白光做光源，在屏上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，这时（ ）
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹依然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在．但屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
c
三、薄膜干涉
1.定义：薄膜前后两表面的反射光叠加产生的干涉，称为薄膜干涉.
观察薄膜干涉时观察者与光源应在薄膜同侧
2.薄膜干涉成因
①由于重力的作用,肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形.
②光在薄膜的前后两个表面发生反射,相遇时产生干涉.
③薄膜干涉的光程差Δr=2d，若2d=n·λ则为亮纹；2d=（2n+1）·????????则为暗纹.
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3.薄膜干涉的应用
(1)检查工件表面的平整程度
②原理:某处有凹凸时,该处两反射光相遇时的路程差减小或增大,使干涉条纹发生弯曲。根据条纹弯曲的方向和程度,可判定该处的凹几况及深度。
①装置示意图如图：表面平整干涉条纹平行等间距
③分析不平整性
a.条纹靠近棱为凹，远离棱为凸（将图绕棱旋转转为V字型，凹则凹，凸则凸）
b.棱处为0级亮纹，条纹向棱弯曲提前出现，远离棱延后出现.提前出现说明厚度增加发生凹陷，反之厚度减小发生凸起.
(2)增透膜、增反膜
①增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长，它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜.
因为人的视觉最敏感的色光为绿光，所以增透膜的厚度为绿光在增透膜中波长的1/4。以增大绿光的透射强度。
因为红光与紫光反射强度大，所以照相机的镜头常呈淡紫色或蓝色.
②增反膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1/2时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长，它们干涉相消，减小了透射光的能量，增强了反射光的能量，称为增反膜。

应用：白天屋内人能看到外面的景物，屋外人只能看到反射的白云蓝天.
课堂小结