人教版高中物理选修3-4 13．3光的干涉（共38张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-4 13．3光的干涉（共38张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 48.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-08-09 06:46:58 | ||
图片预览
文档简介
(共38张PPT)
光的干涉
教学目标
知道光的干涉现象
知道决定干涉条纹间距的条件，认识出现亮条纹和暗条纹的位置特点
教学重点
波动说对明暗相间干涉条纹的解释说明
教学难点
波的干涉条件，相干光源
波动说对明暗相间干涉条纹的解释说明
干涉条纹特点，理解加强区和减弱区
干涉条纹特点，理解加强区和减弱区
波的特有属性是什么？
波能发生干涉和衍射现象
能发生干涉和衍射现象的都是波
两列机械波发生干涉的条件是什么？
频率相同，相差恒定
前情回顾
两列波干涉时，振动加强点和振动最弱点的条件是什么？
振动加强点距两波源的路程差为波长的整数倍或半波长的偶数倍
振动减弱点距两波源的路程差为半波长的奇数倍
前情回顾
17世纪明确形成了两大对立学说
由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风
19世纪初证明了波动说的正确性
19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”
牛顿
惠更斯
微粒说
波动说
光到底是什么？
知识引入
大量事实证明，光是直线前进的，可能是一个微小的粒子
光的直线传播
光的反射
光的折射
波的干涉现象
如果光是波
预期实验现象
振动加强点
振动减弱点
亮点
暗点
假如你认为光是波，准备通过哪些物理现象来证明呢？
屏
暗
亮
暗?
亮
暗
亮
暗
假设光真的是一种波
我们必然能看到波特有的现象
水波的干涉
1801年，英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功的观察到了光的干涉现象
下面我们一起经历一下托马斯·杨对光干涉的研究过程
托马斯·杨
光是波的有利证据
知道两种学说的代表人物及观点
知道相干光源
知道杨氏双缝干涉单缝和双缝的作用
相干光源
天才的设想
巧妙解决了相干光问题
获得线光源
获得相干光
托马斯·杨
杨氏双缝实验被评为十大最美丽实验之一
光束
单缝
双缝
屏幕
红滤色片?
?(激光)
相干光源
?
实验探究：
一束平行的红色激光束照射有两条狭缝（也称双缝）?
?
?
?
?
?的档板，观察挡板后面与档板平行的屏幕上所出现的条纹。
杨氏双缝干涉实验
单色光
双缝
屏
观察屏上的条纹
现象：出现明暗相间的条纹
光发生了干涉现象，说明光是一种波
杨氏双缝干涉实验
双缝干涉图样
图样有何特征？
①明暗相间
②条纹间距相等
单色激光束
双缝
S1?
S2?
③中央亮条纹
杨氏双缝干涉实验
屏
亮条纹的中心线
亮条纹的中心线
暗条纹的中心线
暗条纹的中心线
不同单色光的干涉条纹：
红光干涉条纹
蓝光干涉条纹
都是等距的、明暗相间的条纹
光是一种波
杨氏双缝干涉实验
紫光干涉条纹
白光的干涉图样
图样特征
①明暗相间的彩色条纹；
②中央为白色亮条纹；
③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；
④在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。
为什么会形成等间距明暗相间的条纹？
杨氏双缝干涉实验
红光干涉后形成等距、明暗相间的条纹
那么形成明暗条纹的条件是什么？
知道干涉条纹的亮暗取决于屏上的点到两个光源的光程差
知道光的干涉中中央明纹到两个光源的光程差为零
知道亮纹上的点到两个光源的光程差为半波长的偶数倍
知道暗纹上的点到两个光源的光程差为半波长的奇数倍
干涉条纹的加强与减弱
双缝干涉实验原理：
相干光源：
频率、相位和振动方向总是相同
光的干涉图样
出现明暗条纹的条件
探究：
出现明暗相间条纹的条件
出现明暗条纹的条件
出现亮条纹的条件
出现明暗条纹的条件
探究：
出现明暗相间条纹的条件
出现明暗条纹的条件
出现暗条纹的条件
出现明暗条纹的条件
出现亮条纹和暗条纹的条件
暗条纹
亮条纹
出现明暗条纹的条件
双缝干涉实验中，用不同的色光做实验，得到的条纹一样吗？
红光
蓝光
不一样，红光相邻亮条纹的间距比蓝光相邻亮条纹的间距大
相邻亮条纹间距大小与光的波长（光的颜色）有关
波长大的，条纹间距大
条纹间距大小的影响因素
条纹间距大小的影响因素
理论推导：条纹间距与波长λ的关系
L
屏
波长大的，条纹间距大
亮
亮
条纹间距大小的影响因素
双缝干涉实验中，如果改变双缝之间的距离，相邻亮条纹间距会如何变呢？
单色光
双缝
屏
减小双缝之间的距离，条纹的间距变大
条纹间距大小的影响因素
理论推导：条纹的间距与双缝间距d?的关系
L
亮
减小双缝之间的距离，条纹的间距变大
亮
亮
亮
条纹间距大小的影响因素
理论推导：条纹的间距与缝屏间的距离L的关系
两狭缝之间距离d
不变
缝屏间距离变大，条纹间距变大
条纹间距大小的影响因素
相邻明（暗）纹间距离大小的影响因素：
①波长λ:
波长越大，相邻的亮纹间距越大
②双缝之间的距离d:
d
越小，相邻的亮纹间距越大
③双缝与屏间的距离
l
:
L
越大，相邻的亮纹间距越大
条纹间距大小的影响因素
相邻亮纹间距计算公式：
问题与练习
光的干涉现象对认识光的本性有什么意义？
干涉是波的特性，光的干涉现象说明光是一种波
问题与练习
两列光干涉时，光屏上的亮条纹和暗条纹到两个光源的距离与波长有什么关系？
声的干涉也遵从类似的规律。设想在空旷的地方相隔一定位置有两个振动完全一样的声源，发出的声波波长是0.6m，观察者A离两声源的距离分别是4.5m和5.4m，观察者B离两声源的距离分别是4.3m和5.5m。这两个观察者听到声音的大小有什么区别？
亮条纹到两光源的距离差为半波长的偶数倍，暗条纹到两光源的距离差为半波长的奇数倍。观察者A离两声源的距离差?
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?，是半波长的3倍，故A位于振动减弱点。观察者B
离两声源的距离差?
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，是半波长的4倍，故B位于振动加强点。所以，观察者A听到的声音比观察者B
要弱。
问题与练习
在双缝干涉实验中，光屏上某点P
到双缝?
?
?
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?的路程差为?
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?，如果用频率?
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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。
根据波速的公式得黄光的波长为：
路程差与半波长的比值为
路程差为半波长的奇数倍，故为暗条纹
光的颜色
观察不同单色光的双缝干涉条纹的情况，可以得到的信息？
相邻亮（或暗）条纹的间距
红光的最大，紫光的最小。
红光的波长最长，
紫光的波长最短
光的颜色
各色光在真空中的波长
光的颜色
770-620
波长nm
红
橙
黄
绿
蓝-靛
紫
620－600
600－580
580－490
490－450
450－400
红光波长最大，紫光波长最小
七种单色光的综合性质对比
真空中
特征量
干涉条纹间距（Δx）
真空中的波长（
λ）
频率（f）
折射率（n）
红光→紫光
由大到小
由大到小
由小到大
由小到大
光的颜色
光的干涉
教学目标
知道光的干涉现象
知道决定干涉条纹间距的条件，认识出现亮条纹和暗条纹的位置特点
教学重点
波动说对明暗相间干涉条纹的解释说明
教学难点
波的干涉条件，相干光源
波动说对明暗相间干涉条纹的解释说明
干涉条纹特点，理解加强区和减弱区
干涉条纹特点，理解加强区和减弱区
波的特有属性是什么？
波能发生干涉和衍射现象
能发生干涉和衍射现象的都是波
两列机械波发生干涉的条件是什么？
频率相同，相差恒定
前情回顾
两列波干涉时，振动加强点和振动最弱点的条件是什么？
振动加强点距两波源的路程差为波长的整数倍或半波长的偶数倍
振动减弱点距两波源的路程差为半波长的奇数倍
前情回顾
17世纪明确形成了两大对立学说
由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风
19世纪初证明了波动说的正确性
19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”
牛顿
惠更斯
微粒说
波动说
光到底是什么？
知识引入
大量事实证明，光是直线前进的，可能是一个微小的粒子
光的直线传播
光的反射
光的折射
波的干涉现象
如果光是波
预期实验现象
振动加强点
振动减弱点
亮点
暗点
假如你认为光是波，准备通过哪些物理现象来证明呢？
屏
暗
亮
暗?
亮
暗
亮
暗
假设光真的是一种波
我们必然能看到波特有的现象
水波的干涉
1801年，英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功的观察到了光的干涉现象
下面我们一起经历一下托马斯·杨对光干涉的研究过程
托马斯·杨
光是波的有利证据
知道两种学说的代表人物及观点
知道相干光源
知道杨氏双缝干涉单缝和双缝的作用
相干光源
天才的设想
巧妙解决了相干光问题
获得线光源
获得相干光
托马斯·杨
杨氏双缝实验被评为十大最美丽实验之一
光束
单缝
双缝
屏幕
红滤色片?
?(激光)
相干光源
?
实验探究：
一束平行的红色激光束照射有两条狭缝（也称双缝）?
?
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?的档板，观察挡板后面与档板平行的屏幕上所出现的条纹。
杨氏双缝干涉实验
单色光
双缝
屏
观察屏上的条纹
现象：出现明暗相间的条纹
光发生了干涉现象，说明光是一种波
杨氏双缝干涉实验
双缝干涉图样
图样有何特征？
①明暗相间
②条纹间距相等
单色激光束
双缝
S1?
S2?
③中央亮条纹
杨氏双缝干涉实验
屏
亮条纹的中心线
亮条纹的中心线
暗条纹的中心线
暗条纹的中心线
不同单色光的干涉条纹：
红光干涉条纹
蓝光干涉条纹
都是等距的、明暗相间的条纹
光是一种波
杨氏双缝干涉实验
紫光干涉条纹
白光的干涉图样
图样特征
①明暗相间的彩色条纹；
②中央为白色亮条纹；
③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；
④在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。
为什么会形成等间距明暗相间的条纹？
杨氏双缝干涉实验
红光干涉后形成等距、明暗相间的条纹
那么形成明暗条纹的条件是什么？
知道干涉条纹的亮暗取决于屏上的点到两个光源的光程差
知道光的干涉中中央明纹到两个光源的光程差为零
知道亮纹上的点到两个光源的光程差为半波长的偶数倍
知道暗纹上的点到两个光源的光程差为半波长的奇数倍
干涉条纹的加强与减弱
双缝干涉实验原理：
相干光源：
频率、相位和振动方向总是相同
光的干涉图样
出现明暗条纹的条件
探究：
出现明暗相间条纹的条件
出现明暗条纹的条件
出现亮条纹的条件
出现明暗条纹的条件
探究：
出现明暗相间条纹的条件
出现明暗条纹的条件
出现暗条纹的条件
出现明暗条纹的条件
出现亮条纹和暗条纹的条件
暗条纹
亮条纹
出现明暗条纹的条件
双缝干涉实验中，用不同的色光做实验，得到的条纹一样吗？
红光
蓝光
不一样，红光相邻亮条纹的间距比蓝光相邻亮条纹的间距大
相邻亮条纹间距大小与光的波长（光的颜色）有关
波长大的，条纹间距大
条纹间距大小的影响因素
条纹间距大小的影响因素
理论推导：条纹间距与波长λ的关系
L
屏
波长大的，条纹间距大
亮
亮
条纹间距大小的影响因素
双缝干涉实验中，如果改变双缝之间的距离，相邻亮条纹间距会如何变呢？
单色光
双缝
屏
减小双缝之间的距离，条纹的间距变大
条纹间距大小的影响因素
理论推导：条纹的间距与双缝间距d?的关系
L
亮
减小双缝之间的距离，条纹的间距变大
亮
亮
亮
条纹间距大小的影响因素
理论推导：条纹的间距与缝屏间的距离L的关系
两狭缝之间距离d
不变
缝屏间距离变大，条纹间距变大
条纹间距大小的影响因素
相邻明（暗）纹间距离大小的影响因素：
①波长λ:
波长越大，相邻的亮纹间距越大
②双缝之间的距离d:
d
越小，相邻的亮纹间距越大
③双缝与屏间的距离
l
:
L
越大，相邻的亮纹间距越大
条纹间距大小的影响因素
相邻亮纹间距计算公式：
问题与练习
光的干涉现象对认识光的本性有什么意义？
干涉是波的特性，光的干涉现象说明光是一种波
问题与练习
两列光干涉时，光屏上的亮条纹和暗条纹到两个光源的距离与波长有什么关系？
声的干涉也遵从类似的规律。设想在空旷的地方相隔一定位置有两个振动完全一样的声源，发出的声波波长是0.6m，观察者A离两声源的距离分别是4.5m和5.4m，观察者B离两声源的距离分别是4.3m和5.5m。这两个观察者听到声音的大小有什么区别？
亮条纹到两光源的距离差为半波长的偶数倍，暗条纹到两光源的距离差为半波长的奇数倍。观察者A离两声源的距离差?
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?，是半波长的3倍，故A位于振动减弱点。观察者B
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要弱。
问题与练习
在双缝干涉实验中，光屏上某点P
到双缝?
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?的路程差为?
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?，如果用频率?
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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。
根据波速的公式得黄光的波长为：
路程差与半波长的比值为
路程差为半波长的奇数倍，故为暗条纹
光的颜色
观察不同单色光的双缝干涉条纹的情况，可以得到的信息？
相邻亮（或暗）条纹的间距
红光的最大，紫光的最小。
红光的波长最长，
紫光的波长最短
光的颜色
各色光在真空中的波长
光的颜色
770-620
波长nm
红
橙
黄
绿
蓝-靛
紫
620－600
600－580
580－490
490－450
450－400
红光波长最大，紫光波长最小
七种单色光的综合性质对比
真空中
特征量
干涉条纹间距（Δx）
真空中的波长（
λ）
频率（f）
折射率（n）
红光→紫光
由大到小
由大到小
由小到大
由小到大
光的颜色