高中物理教科版选修3-4课件：第五章1.光的干涉:20张PPT

课件20张PPT。第五章　光的波动性1.光的干涉1.了解相干光源及光产生干涉现象的条件;观察光的干涉现象,认识干涉条纹的特点;理解双缝实验中明、暗条纹的位置特点.
2.观察薄膜干涉现象,了解薄膜干涉条纹的特点,并能用它解释生活中的相关现象.1.双缝干涉
(1)史实:1801年,英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功地观察到了光的干涉.
(2)双缝干涉图样:如图所示,用红光照射双缝,屏幕上就会出现红色的明暗相间的等距离的条纹.
(3)干涉条件:两列光的频率相同,振动方向一致,且相位差恒定.
(4)能发生干涉的两束光称为相干光.
(5)意义:光的干涉现象充分表明光是一种波.(6)出现明、暗条纹的条件.
①当光从两狭缝到屏上的某点的路程差为波长λ的整数倍,即Δs=nλ(n=0,1,2,…)时,这些点出现亮条纹.用白光做双缝干涉实验时,干涉图样是怎样的?
提示:白光的干涉图样是彩色条纹.2.薄膜干涉
(1)现象:光照到薄膜上,从膜的前表面和后表面反射回来的光再次相遇而产生的干涉现象.
(2)图样:以光照射肥皂泡为例,如果是单色光照射肥皂泡,肥皂泡上就会出现明暗相间的条纹或区域;如果是白光照射肥皂泡,液膜上就会出现彩色条纹.
(3)应用:①用干涉法检查平面的平整程度.
②用双缝干涉实验测量光的波长等.探究一探究二双缝干涉的规律
频率相同、振动情况也完全相同的两个相干光源在屏上某处产生亮、暗条纹的条件.
(1)亮条纹的条件:
屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍,k=0时,PS1=PS2,此时P点位于屏上的O处,为亮条纹,此处的条纹叫中央亮纹.
(2)暗条纹的条件:
屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍,探究一探究二温馨提醒用白光做干涉实验,从红光到紫光其波长由大到小,它们的干涉条纹间距也是从大到小,屏中央各色光都得到加强,混合成白色,但两侧因条纹间距不同而分开成彩色,而且同一级条纹内紫外红.探究一探究二薄膜干涉的应用
1.用干涉法检查平面
如图所示,两板之间形成一层空气膜,用单色光从上向下照射,入射光从空气膜的上下表面反射出两列光波,形成干涉条纹.如果被检测平面是光滑的,得到的干涉图样必是等间距的.如果某处凹下,则对应明纹(或暗纹)提前出现,如图(a)所示;如果某处凸起来,则对应条纹延后出现,如图(b)所示.(注:“提前”与“延后”不是指在时间上,而是指由左向右的顺序位置上)探究一探究二2.增透膜的应用
在光学仪器中,为了减少光在光学元件(透镜、棱镜)表面的反射损失,可用薄膜干涉相消来减少反射光.像照相机、测距仪、潜望镜上用的光学元件表面为了减少光的反射损失都镀上了介质薄膜注意:这一薄膜减少了光学元件表面反射造成的光能损失,增强了透镜透光的能量,故称之为增透膜.
而入射光一般是白光,增透膜不可能使所有的单色光干涉相消,由于人眼对绿光最敏感,一般增透膜的厚度做到使绿光垂直入射时完全抵消,这时红光和紫光没有显著削弱,所以有增透膜的光学镜头呈蓝紫色.【例题1】 在双缝干涉实验中,光屏上P点到双缝S1、S2的距离之差Δs1=0.75 μm,光屏上Q点到双缝S1、S2的距离之差Δs2=1.5 μm,如果用频率为6.0×1014 Hz的黄光照射双缝,则(　　)
A.P点出现明条纹,Q点出现暗条纹
B.Q点出现明条纹,P点出现暗条纹
C.两点均出现明条纹
D.两点均出现暗条纹
点拨:由双缝干涉出现亮、暗条纹的条件:求出两单色光的波长,看是否满足上述条件. 解析:由c=λf知黄光的波长为 即为半波长的偶数倍,所以Q点出现亮条纹.
答案:B
反思判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹,要看该点到两个光源(双缝)的路程差(光程差)与波长的比值,要记住路程差等于波长整数倍处出现亮条纹,等于半波长奇数倍处为暗条纹.还要注意这一结论成立的条件是两个光源情况完全相同.【例题2】把一平行玻璃板压在另一个平行玻璃板上,一端用薄片垫起,构成空气劈尖,让单色光从上方射入,如图所示,这时可以看到明暗相间的条纹.下面关于条纹的说法正确的是(　　)
A.干涉条纹的产生是由于光在空气薄膜的上、下两表面反射形成的两列光波叠加的结果,条纹间距都相等
B.干涉条纹中的暗纹是由于两列反射光的波谷与波谷叠加的结果
C.将薄片增厚,条纹变疏
D.观察薄膜干涉条纹时,眼睛应在入射光的另一侧解析:干涉条纹的产生是光在空气薄膜的上、下两表面反射形成的两列光波叠加的结果,由于空气膜厚度是均匀变化的,故条纹间距都相等,选项A对;干涉条纹中的暗纹是两列反射光的波峰与波谷叠加的结果,选项B错;将薄片增厚,条纹变密,选项C错;观察薄膜干涉条纹时,眼睛应在入射光的同一侧,选项D错.
答案:A
反思劈尖产生的干涉条纹是由劈形空气薄膜的上下两表面反射光叠加形成的,干涉条纹的疏密取决于劈形空气层的厚度变化.空气层的厚度越小(θ变小)干涉条纹越稀疏;空气层的厚度越大(θ变大)干涉条纹越密.1 2 3 41如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置,P是附有肥皂膜的铁丝圈,S是一点燃的酒精灯.往火焰上撒些盐后,在肥皂膜上观察到的干涉图像应是下图中的(　　)1 2 3 4解析:往火焰上撒些盐后,酒精灯发出黄色的光线,当黄色的光线照射到肥皂膜上时从肥皂膜的前后两个表面分别反射两列光,这两列光的频率相同,故为相干光源.当光程差为波长的整数倍时呈现亮条纹,当光程差为半个波长的奇数倍时呈现暗条纹.由于重力的作用,下侧的肥皂膜厚度比较大,而上侧的比较薄,相同的高度肥皂膜的厚度相同,故出现水平的明暗相间的干涉条纹.故D正确,A、B、C错误.
答案:D1 2 3 42如图所示,在用单色光做双缝干涉实验时,若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动,则(　　)
A.不再产生干涉条纹
B.仍可产生干涉条纹,且中央亮纹P的位置不变
C.仍可产生干涉条纹,中央亮纹P的位置略向上移
D.仍可产生干涉条纹,中央亮纹P的位置略向下移
解析:本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源,双缝S1、S2的作用是形成相干光源,稍微移动S后,没有改变传到双缝的光的频率,由S1、S2射出的仍是相干光,由单缝S发出的光到达屏上P点下方某点的光程差为零,故中央亮纹下移.
答案:D1 2 3 43在双缝干涉实验中,双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm,若分别用频率为f1=5.0×1014 Hz和f2=7.5×1014 Hz的单色光垂直照射双缝,则P点出现明、暗条纹的情况是(　　)
A.单色光f1和f2分别照射时,均出现明条纹
B.单色光f1和f2分别照射时,均出现暗条纹
C.单色光f1照射时出现明条纹,单色光f2照射时出现暗条纹
D.单色光f1照射时出现暗条纹,单色光f2照射时出现明条纹1 2 3 4解析:如图所示,双缝S1、S2到光屏上P点的路程之差Δs=S2S2',当Δs等于单色光波长的整数倍时,S2和S1同时达到波峰或波谷,由S1和S2发出的光在P点互相加强,P点出现明条纹;当Δs等于单色光半个波长的奇数倍,S2达到波峰时,S1达到波谷,这样由S1和S2发出的光在P点互相抵消,出现暗条纹.答案:C 1 2 3 44在双缝干涉实验中,光屏上某点P到双缝S1、S2的路程差为7.5×10-7 m,如果用频率为6.0×1014 Hz的黄光照射双缝,试通过计算分析P点出现的是亮条纹还是暗条纹.答案:暗条纹