高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第1节 光的干涉优秀ppt课件

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光是一种电磁波。也会产生干涉现象吗？
振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相间隔、稳定分布的现象，称为波的干涉。形成的图样称为干涉图样。
一、光的干涉及其产生的条件
将一束激光照射到双缝上，光通过双缝后照射到光屏上，可观察到屏上出现明暗相间的条纹。
屏上看到明暗相间的条纹
2）双缝很近 （约0.1mm）
1）双缝S1、S2到单缝S的距离相等
获得两个振动情况完全相同的光源，叫相干光源。
②单缝的作用：
①要用单色光（激光）
英国物理学家托马斯·杨（T．Yung，1773-1829）
1801年，英国物理学家托马斯·杨首次在实验室成功进行了光的干涉实验，即著名的杨氏双缝干涉实验。
①屏上到S1S2距离相等的点出现的是明条纹,叫做中央亮纹
③明(暗)条纹的宽度相同
激光光源发出的光，同时投射到缝S1和缝S2上，被分成两列光波。这两列光波振动频率、振动方向都相同，在双缝后相遇，出现振动加强和减弱相间的区域，在屏上就出现了明暗相间的干涉条纹。
研究表明，要使两列光波相遇时产生干涉现象，两列光波必须具有相同的频率和振动方向。
干涉是波特有的一种现象，光确实具有波的特性。
因为白炽灯的一根钨丝中包含大量的钨原子，这些原子发出的光波的频率、振方向多种多样，发出光波的时间也各有先后，这样叠加在一起只能形成一片均匀的亮光，看不出有规则的干涉图样。
产生稳定干涉图样的条件
如果两列光波的频率和振动方向都相同，但相位差变化不定，这样的两列光波叠加也不可能产生出稳定的干涉图样。
符合光的相干条件的光源：
在光屏的中心取一个点P，使它到缝S1和缝S2的距离相等。 又由于从S1、S2发出的光是振动情况完全相同，那么,当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在P点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，P点总是振动加强的地方，故出现亮纹
两列光的路程差Δr= 0
取P点上方的点P1，从S1、S2发出的光到P1点的光程差，正好等于一个波长Δr= S1－S2=λ，当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在P1点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，P1点总是振动加强的地方，故出现亮纹。
两列光的路程差Δr=λ
取P点上方的点P2，从S1S2发出的光到P2点的光程差，正好等于一个波长Δr= S1－S2=2λ，当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在P2点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，P2点总是振动加强的地方，故出现亮纹。
两列光的路程差Δr= 2λ
当两列光的路程差Δr= nλ时出现亮纹
当光程差Δr= nλ，那么,当其中一条光传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在Pn点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，Pn点总是振动加强的地方，故出现亮纹
当其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q1点总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q1点总是振动减弱的地方，故出现暗纹。
取P点上方的点Q1，与两个狭缝S1、S2光程差Δr= S1－S2＝λ/2
两列光的路程差Δr= λ/2
取P点上方的点Q2，与两个狭缝S1、S2光程差Δr= S1－S2＝3λ/2
当其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q2点总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q2点总是振动减弱的地方，故出现暗纹。
两列光的路程差Δr= 3λ/2
当两列光的路程差Δr= 半波长的奇数倍时出现暗纹
（1）空间的某点距离光源S1和S2的路程差为0、1 λ、2 λ、3 λ、等波长的整数倍（半波长的偶数倍）时，该点为振动加强点。
（2）空间的某点距离光源S1和S2的路程差为λ/2、3λ/2、5λ/2、等半波长的奇数倍时，该点为振动减弱点。
设相邻两条亮条纹或暗条纹中心间距为△y,λ为光波的波长，d为双缝间距离，l为双缝到光屏的距离。
①当d和l一定时,波长越长的光形成的干涉条纹宽度越宽。
②当λ和d一定,屏与双缝距离l越长，光形成的干涉条纹宽度越宽。
③当λ和l一定,双缝距离越大，光形成的干涉条纹宽度越窄。
用橙色光做双缝干涉实验时，测得双缝间的距离为0.1cm，双缝挡板与光屏间的距离为205cm，第1条亮线与第5条亮线中心间距为0.5cm。求橙色光的波长和频率。
如果把实验装置放入折射率大于1的介质中，保持l和d不变，条纹间距会不同吗？
光程与双缝干涉的条纹间距
如果光在介质中传播的距离为l,介质的折射率为n,则nl称为光程，用δ表示。
在真空中n=1, δ =l
光程：相同时间，光在真空中传播的距离。
色彩斑斓的肥皂泡、五颜六色的油膜也与光的干涉现象有关。
在酒精灯灯芯上撒一些食盐，灯焰能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂液中蘸一下，使铁丝圈挂上一层薄薄的液膜，用酒精灯的黄光照射液膜，液膜反射的光能使我们看到灯焰的像。为什么灯焰的像会出现明暗相间的横条纹？
灯焰的像是液膜前后两个面反射的光形成的，这两列光波的频率相同，能发生干涉。竖直放置的肥皂液膜受到重力的作用，下面厚，上面薄，在液膜上不同的地方，来自前后两个液面的反射光所走的路程不同。这两列波在一些地方叠加后互相加强，于是出现了亮条纹；在另一些地方叠加后互相削弱，于是出现了暗条纹。
光程差为波长的整数倍，形成亮条纹。
光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。
由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象称为薄膜干涉。
用白光照射肥皂液膜，由于各色光干涉后的条纹间距不同，液膜上就会出现彩色条纹。
有透明薄膜保护层的激光唱片
蚌壳表面透明薄膜上呈现出各种色彩
两块叠放在一起的玻璃板之间存在很薄的一层空气薄膜，光波分别在与该空气薄膜接触的两玻璃面上反射。当这两部分反射光相遇时，也会产生薄膜干涉，形成干涉条纹。
轻压玻璃板，被压处空气薄膜的厚度会变化，从而导致干涉条纹弯曲变形。
可利用这一特点来检查平面的平整程度
如图所示，在被测平面上放一个透明的标准平面样板，在样板的一端垫一个薄片，使标准平面和被测平面之间形成一个楔形空气薄膜；再用单色光照射样板，这时分别从空气薄膜上、下两表面反射的两列光波就会发生干涉。如果被测表面是平的，干涉条纹就是一组平行的直条纹；如果干涉条纹发生弯曲，就表明被测表面不平。这种测量的精度可达10-8m。
1、检查平面的平整程度
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。
由于只有一定波长(一定颜色)的光干涉时才会相互加强，所以镀膜镜头看起来是有颜色的.镀膜厚度不同，镜头的颜色也不一样.