(共32张PPT)
第四章 光的波动性
4.1 光的干涉
干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象．
一、杨氏双缝干涉实验
思考1：如果我们先假设光是一种波，那么按照我们所学的波动知识，光要发生干涉现象需要满足什么条件？
（频率相同、相差恒定）
思考2：有没有什么方法可以获得相干光—频率相同的光呢？
天才的设想
光束
单缝
双缝
红滤色片
(激光)
屏幕
s0
s1
s2
托马斯·杨
杨氏双缝实验被评为十大最美丽实验之一。
巧妙解决了相干光问题
? 1801年，英国物理学家托马斯 · 杨（1773―1829）在实验室里成功的观察到光的干涉。
现象：出现亮暗相间的条纹。
思考3：为什么有的地方亮一些有些地方暗一些？请用我们所学的波动知识来解释。
叠加（振动）加强的地方出现亮条纹，振动减弱的地方出现暗条纹。
托马斯·杨实验直接挑战牛顿微粒说，并坦言：“尽管我们仰望牛顿的大名，但我并不因此非得认为他是百无一失的……我遗憾地看到他也会弄错，而他的权威也许有时甚至阻碍了科学的进步”。这是一种非常可贵的精神。
P1
P
P1S2－P1S1= Δs
光程差
P2
S1
S2
P1
P
Δs
P2
讨论：亮纹和暗纹为什么相间（依次出现）呢？
S1
S2
P
S1
S2
P
光程差Δs =0，S1、S2步调一致，该点振动加强。（亮）
S1
S2
P1
P
Δs
S1
S2
P1
Δs =λ/2
光程差Δs = λ/2 ，S1、S2在P1处步调相反，该点振动减弱。(暗）
S1
S2
P2
P
S1
S2
P2
Δs =λ
光程差Δs = λ ，S1、S2在P2处步调一致，该点振动加强。(亮）
Δs
1.形成明、暗条纹的条件
光程差：
S1
S2
P1
P
l
二、双缝干涉规律
n=0、1、2、3……
暗纹
n=0、1、2、3……
亮纹
2.相邻明（暗）纹间的距离大小：
①
双缝之间的距离d:
双缝与屏间的距离 L:
波长越大，相邻的亮纹间距越大
波长λ:
②
d越小，相邻的亮纹间距越大
③
L越大，相邻的亮纹间距越大
（1）影响因素：
（2）相邻亮纹(或暗纹)间距计算公式：
屏幕
△x
△x
各色光在真空中的波长
光的
颜色 波长
nm 光的
颜色 波长
nm
红 770－620 绿 580－490
橙 620－600 蓝－靛 490－450
黄 600－580 紫 450－400
红光波长最大，紫光波长最小
白光
红光
兰光
亮暗相间的彩色条纹
…
…
(2)白光的干涉图样：
中央是白色条纹，两侧是彩色条纹。
(1)单色光的干涉图样：
明暗相间的条纹，相邻明纹（或暗纹）的间距相同。
3.光的干涉条纹的特点:
生活中我们经常见到光的干涉现象
肥皂泡呈彩色
水上的油膜呈彩色
昆虫的翅膀呈彩色
某些金属的表面呈彩色
压紧两块小玻璃片可看到彩色环
三、薄膜干涉
肥皂泡呈彩色
昆虫的翅膀呈彩色
薄膜干涉实验
4、像上出现明暗相间的黄色条纹
5、随着时间的推移，条纹间距越来大。
1、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。
3、在火焰的同侧观察火焰的反射像。
2、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。
由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。
光从薄膜的前后两个表面反射出来两个光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。
现象解释
前表面
后表面
光程差为波长的整数倍，形成黄色的亮条纹。
光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。
现象解释
在重力的作用下，薄膜随着时间越来越薄。
条纹间距变稀疏
现象解释
白光照射时是彩色条纹
光的干涉在技术上的应用
1.检查物体表面的平整程度
2.增透膜
楔型空气薄层
标准样板
被检测平面
光在空气层的上下表面发生反射,这两束反射光发生干涉.
如果被检测表面的平整的,将看到与底线平行的干涉条纹.
原因是厚度相等的地方，光程差一样、干涉情况一样，即某一处反射回来的两列波叠加，若光振动加强，产生亮点，那些与这处厚度相等的地方都是亮点，这些亮点组成彼此平行的亮纹,反之是暗纹
2.增透膜
增透膜
薄膜厚度
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。
另一种实现光的干涉装置
牛顿环
双缝干涉
②干涉图样的特点
①光的干涉条件: 相干光
③产生明暗条纹的条件
单色光照射时
白光照射时
亮纹：光程差 Δs = nλ
暗纹：光程差 Δs =（2n+1)λ/2
④亮（暗）纹间距的公式
△x= λ
四、课堂小结
练习题：
1、两只相同的灯泡发出的光束相遇___________发生干涉现象？（填“能”或“不能”）
2、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到彩色干涉条纹，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、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的双缝干涉条纹消失．
B、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条纹仍然存在．
C、任何颜色的干涉条纹都不存在。
D、屏上无任何亮光．
不能
C
3、用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹，下列正确的说法是：（ ）
A、干涉图样的中央亮纹是白色的；
B、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹；
C、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹；
D、在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与 双缝间距离有关
AC
为什么光的波长λ越大，条纹的间距越大？
亮
亮
L
L
屏
屏
亮
亮
亮
为什么双缝的间距d越小，条纹的间距越大？
d2
d1
亮
L
L
屏
屏
屏A
屏B
L1
L2
d
两狭缝之间距离d不变
