光的干涉 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修一.pptx

新人教版选择性必修一

第四章光

第3节光的干涉

新课引入

两列频率相同的水波(相干波)相遇时,在某些区域振动加强,而在某些区域振动减弱;且振动加强的区域与振动减弱的区域相互间隔.这种现象叫波的干涉。

干涉现象是波动独有的特征，如果光是一种电磁波，那么光也应该能发生干涉现象？

温故知新

问题思考

现象：出现亮暗相间条纹。

学习任务一：光的双缝干涉

1.实验演示

P

P1S2－P1S1=d

光程差

学习任务一：光的双缝干涉

思考：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。

2.实验现象分析

（1）中央明条纹形成的原因

由于S1S2到中央亮纹的距离是相等的,又由于从S1S2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。

光程差：δ=0

光程差：δ=S1P－S2P

学习任务一：光的双缝干涉

2.实验现象分析

光程差d=λ/2，S1、S2在P1处步调相反，该点振动减弱。(暗）

（2）第一暗纹形成原因

学习任务一：光的双缝干涉

2.实验现象分析

光程差d=λ，S1、S2在P2处步调一致，该点振动加强。(亮）

（3）第一亮纹形成原因

学习任务一：光的双缝干涉

（4）双缝干涉规律

暗纹：

亮纹：

学习任务一：光的双缝干涉

杨氏双缝实验被评为十大最美丽实验之一。

最早的光的干涉实验

学习任务二：光的干涉条纹与光的波长之间的关系

如图所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P。对屏上与P距离为x的一点P1，两缝与P1的距离P1S1＝r1，P1S2＝r2。

当两列波的路程差为波长的整数倍，即

在线段P1S2上作P1M＝P1S1，则S2M＝r2－r1，

因d≪l，三角形S1S2M可看做直角三角形。

有：r2－r1＝dsinθ(令∠S2S1M＝θ)①

另：x＝ltanθ≈lsinθ②

时才会出现亮条纹，亮条纹位置为：

相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为

1.亮（暗）纹间距的公式推导

相邻明（暗）纹间的距离大小的影响因素：

（2）双缝之间的距离d:

（3）双缝与屏间的距离l:

波长越大，相邻的亮纹间距越大

（1）波长λ:

d越小，相邻的亮纹间距越大

L越大，相邻的亮纹间距越大

2.条纹间距的公式

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

（2）不同颜色的光频率不同：f红f橙f黄f绿f青f蓝f紫

（1）相同介质中，不同的光波长不同：λ红λ橙λ黄λ绿λ青λ蓝λ紫

3.不同色光的干涉条纹

（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。

4.白光的干涉条纹

二、光的折射

学习任务三：薄膜干涉

1.实验演示

二、光的折射

学习任务三：薄膜干涉

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。

2.薄膜干涉的成因

二、光的折射

学习任务三：薄膜干涉

光程差为波长的整数倍，形成亮条纹。

白光照射时是彩色条纹

光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。

2.薄膜干涉的成因

学习任务三：薄膜干涉

①——检查表面的平整程度

3.薄膜干涉的应用

学习任务三：薄膜干涉

②——增透膜

在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程差恰好等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。

因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1/4。由于其它色光不能被有效透射，故反射较强，这样的镜头呈淡紫色。

学习任务三：薄膜干涉

③——牛顿环

干涉图样：中央疏边沿密的同心圆环

将一块半径很大的平凸透镜与一块平板玻璃叠放在一起，二者之间便形成类似劈尖形的空气层。用单色平行光垂直照射，在空气层上表面两束反射光干涉，产生的干涉条纹称牛顿环。

光到底是什么？这个问题早就引起了人们的注意，不过在很长的时期内人们对它的认识却进展得很慢。