高中物理 13.2《光的干涉》課件 新人教版選修3-4.ppt

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高中物理新人教版 選修３- 4系列課件,13.2《光的干涉》,教學(xué)目標(biāo),一、知識(shí)目標(biāo) 1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察認(rèn)識(shí)光的干涉現(xiàn)象，知道從光的干涉現(xiàn)象說(shuō)明光是一種波. 2.掌握光的雙縫干涉現(xiàn)象是如何產(chǎn)生的，何處出現(xiàn)亮條紋，何處出現(xiàn)暗條紋. 3.掌握明條紋（或暗條紋）間距的計(jì)算公式及推導(dǎo)過(guò)程. 4.知道不同色光的頻率不同，掌握波長(zhǎng)、波速、頻率的關(guān)系. 5.通過(guò)實(shí)驗(yàn)初步認(rèn)識(shí)薄膜干涉現(xiàn)象，了解其應(yīng)用. 二、能力目標(biāo) 1.通過(guò)了解楊氏把一個(gè)點(diǎn)光源發(fā)出的一束光分成兩束，理解相干光源的設(shè)計(jì)思想. 2.通過(guò)根據(jù)波動(dòng)理論分析單色光雙縫干涉，培養(yǎng)學(xué)生比較推理，探究知識(shí)的能力. 3.在認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)抽象思維能力的培養(yǎng).,三、德育目標(biāo) 通過(guò)對(duì)光的本性的初步認(rèn)識(shí)，建立辯證唯物主義的世界觀. ●教學(xué)重點(diǎn) 雙縫干涉圖象的形成實(shí)驗(yàn)及分析 ●教學(xué)難點(diǎn) 1.亮紋（或暗紋）位置的確定. 2.亮紋（或暗紋）間距公式的推導(dǎo). ●教學(xué)方法 通過(guò)機(jī)械波干涉現(xiàn)象的復(fù)習(xí)，過(guò)渡到光波的疊加，進(jìn)而提出問(wèn)題，引發(fā)思考，在實(shí)驗(yàn)觀察的基礎(chǔ)上通過(guò)探究現(xiàn)象成因，總結(jié)規(guī)律，完成本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，最后通過(guò)對(duì)薄膜干涉成因的分析達(dá)到拓展應(yīng)用，提高能力的目的.,1、兩列機(jī)械波（如聲波、水波）發(fā)生干涉的條件是什么？,復(fù)習(xí)回顧：,2、如何獲得兩列相干的機(jī)械波？（以水波為例）,3、兩列波干涉時(shí)，振動(dòng)最強(qiáng)的點(diǎn)和振動(dòng)最弱的點(diǎn)條件是什么？,光到底是什么？……………,17世紀(jì)明確形成了兩大對(duì)立學(xué)說(shuō),牛 頓,惠 更 斯,,微粒說(shuō),,波動(dòng)說(shuō),,19世紀(jì)初證明了波動(dòng)說(shuō)的正確性,,由于波動(dòng)說(shuō)沒(méi)有數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及牛頓的威望使得微粒說(shuō)一直占上風(fēng),,第二節(jié) 光的干涉,分波面法小結(jié),,一、相干光的來(lái)源,二、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn),楊氏雙縫干涉,像屏,雙縫屏,觀察實(shí)驗(yàn)，概括實(shí)現(xiàn)象，并說(shuō)明出這種現(xiàn)象的原因？,三、單色光的雙縫干涉的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：,1、等寬度、等間距的明暗條紋。,2、波峰與波峰、波谷與波谷疊加的區(qū)域振動(dòng)最強(qiáng)，即出現(xiàn)明條紋。波峰與波谷疊加的區(qū)域振動(dòng)最弱，即出現(xiàn)暗條紋。,思考：若用綠光在同樣的裝置中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，會(huì)得到什么圖樣呢？,,,不同單色光的雙縫圖樣干涉比較,從兩張照片中可以看出：紅光的條紋間距（寬度）比綠光大，那么，不同單色光的干涉條紋的間距（寬度）與哪些因素有關(guān)?,,提出問(wèn)題：,,,,,P,思考1：下圖中P點(diǎn)為明條紋還是暗條紋？,,,P1,思考2：設(shè)單色光的波長(zhǎng)為λ，若P1為靠近中央最近的明條紋，則：P1S2－P1S1=？,Q1,,,思考3：若Q1為PP1的中點(diǎn)，則Q1是明條紋還是暗條紋？ Q1S2－Q1S1=？,,,Q2,由于l遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于d， l遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于x，,1、條紋間距的含義：相鄰的亮紋或暗紋之間的距離總是相等的，相鄰的亮紋和亮紋之間的距離或暗紋和暗紋之間的距離叫做條紋間距。,四、單色光的雙縫間距或?qū)挾扰c波長(zhǎng)的關(guān)系：,觀察不同單色光的雙縫干涉條紋的情況，說(shuō)說(shuō)你的思考？,紅光波長(zhǎng)最大， 紫光波長(zhǎng)最小,五、光的波長(zhǎng)的測(cè)定：,五、進(jìn)一步研究：,不同的色光在真空中的傳播速度相同。波長(zhǎng)和頻率的乘積等于波速：v=λf，波長(zhǎng)越長(zhǎng)頻率越小，波長(zhǎng)越短頻率越大。,1nm=10-9m,七種單色光的綜合性質(zhì)對(duì)比一覽表,思考4 ：七種單色光在同一種裝置中的雙縫干涉條紋間距是從大到小的。但它們?cè)陔p縫正對(duì)的像屏的中央P處附近均為亮條紋還是暗條紋？,拓展1、若用白光在同樣的裝置中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，其干涉圖樣是什么條紋？,拓展2、分析說(shuō)明用白光做楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，中央亮紋的邊緣是什么顏色？,拓展3、分析說(shuō)明用白光做楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)時(shí)，離中央最近的一條亮紋是什么顏色？,紅,紫,白光,藍(lán)光,紅光,,單色光的合成,六、白光的雙縫干涉：,,中央明條紋,七、薄膜干涉,思考５：肥皂泡看起來(lái)常常是彩色的，雨后公路積水上面漂浮的油膜，看起來(lái)也是彩色的。這些現(xiàn)象是這樣形成的？,1）現(xiàn)象：水平明暗相間條紋,２）相干光的來(lái)源： 肥皂薄膜 前表面反射光波 與后表面反射 光波相互疊加產(chǎn)生干涉,在薄膜的厚度為d處，前后表面反射光的光程差為２d，則,⑵當(dāng) 時(shí)，出現(xiàn)暗條紋,⑴當(dāng) 時(shí)，出現(xiàn)亮條紋,⑶如果薄膜厚度均勻變化，用單色光照射 條 紋間距相等 用白光照射 在同一厚度某一波長(zhǎng)的光反射后增強(qiáng)，另一波長(zhǎng)的光反射后減弱，所以出現(xiàn)彩色條紋,例1、如圖4-4所示，豎直的肥皂液膜的橫截面，右側(cè)受到一束平行光的照射，關(guān)于肥皂液膜產(chǎn)生干涉條紋的說(shuō)法正確的是( ) A.在右側(cè)觀察到的干涉條紋是由光線在肥皂液薄膜左右兩個(gè)表面反射的兩列波迭加生成的 B.在左側(cè)也能觀察到類似的條紋 C.觀察到的條紋可能是黑白相間的也可能是色彩相間的 D.觀察到的條紋可能是水平的也可能是豎直的,薄膜干涉的應(yīng)用,a.干涉法檢查平面,原理：在被檢平面與透明樣板間墊一個(gè)薄片，使其間形成一個(gè)楔形的空氣薄層．當(dāng)用單色光從上面照射時(shí)，入射光從空氣層的上、下表面反射出兩列光波，于是從反射光中看到干涉條紋．,b.增透膜,原理：當(dāng)薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的１∕４時(shí)，在薄膜的兩個(gè)面上的反射光，光程差恰好等于半波長(zhǎng)，因而相互抵消，達(dá)到減小反射光，增大透射光的作用,思考６：增透膜能否將所有反射光都抵消,思考７：那么，怎樣來(lái)確定增透膜的厚度？,因?yàn)槿说囊曈X(jué)最敏感的色光為綠光，所以增透膜的厚度為綠光在增透膜中波長(zhǎng)的1/4。以增大綠光的透射強(qiáng)度。 因?yàn)榧t光與紫光反射強(qiáng)度大，所以照相機(jī)的鏡頭常呈淡紫色或藍(lán)色,照相機(jī)和望遠(yuǎn)鏡,牛頓環(huán),,,,干涉圖樣：中央疏邊沿密的同心圓環(huán),,,,,,光的色散,色散——白光透過(guò)棱鏡以后被分解為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫氣種顏色的光 （1）光的顏色由頻率來(lái)決定。紅光頻率最小，紫光頻率最大；在不同的介質(zhì)中，光的頻率不變 （2）不同頻率的光在真空中的傳播速度相同，但在介質(zhì)中不同 （3）同一介質(zhì)對(duì)不同光的折射率不同，一般有“頻率越高，折射率越大” （4）光在介質(zhì)中傳播時(shí)光速發(fā)生變化，波長(zhǎng)也發(fā)生變化：同一色光在不同介質(zhì)中，折射率大的光速小，波長(zhǎng)短；不同色光在同一介質(zhì)中，頻率高的折射率大，光速小，波長(zhǎng)短,（03全國(guó)）一束單色光從空氣射入玻璃中，則其 A．頻率不變，波長(zhǎng)變長(zhǎng) B 頻率變大，彼長(zhǎng)不變 C 頻率不變，波長(zhǎng)變短 D 頻率變小，波長(zhǎng)不變,（04全國(guó)春季）對(duì)于單色光，玻璃的折射率比水大，則此光在玻璃中傳播時(shí)（ ） A、其速度比在水中的大，其波長(zhǎng)比在水中的長(zhǎng) B、其速度比在水中的大，其波長(zhǎng)比在水中的短 C、其速度比在水中的小，其波長(zhǎng)比在水中的短 D、其速度比在水中的小，其波長(zhǎng)比在水中的長(zhǎng),紫光由折射率為n的棱鏡進(jìn)入空氣，則下列說(shuō)法中正確的是( ) A.頻率為原來(lái)的n倍，波長(zhǎng)為原來(lái)的1/n B.波長(zhǎng)為原來(lái)的n倍，波速為原來(lái)的n倍 C.頻率為原來(lái)的n倍，波長(zhǎng)為原來(lái)的n倍 D.頻率為原來(lái)的1/n，波長(zhǎng)為原來(lái)的n倍,B,一束白光從頂角為的三棱鏡的一側(cè)，以較大的入射角射入棱鏡后，經(jīng)棱鏡折射在光屏P上可得到彩色光帶，如圖所示，當(dāng)入射角逐漸減小到0的過(guò)程中，假如屏上的彩色光帶先后消失，則( ) A.紅光最先消失，紫光最后消失 B.紫光最先消失， 紅光最后消失 C.紅光最先消失， 黃光最后消失 D.紫光最先消失， 黃光最后消失,B,