高中物理《光的干涉》課件22（23張PPT）（新人教版選修3-4）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 光的波動(dòng)性 第一節(jié) 光的干涉 第一個(gè)問(wèn)題光到底是什么 17世紀(jì)形成了兩種學(xué)說(shuō) 微粒說(shuō) 認(rèn)為光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒 在均勻介質(zhì)中以一定的速度傳播 代表人物 牛頓 英國(guó) 能解釋 光的直進(jìn)現(xiàn)象 光的反射 不能解釋 同時(shí)發(fā)生反射和折射 幾束光相遇而互不干擾 波動(dòng)說(shuō) 認(rèn)為光是在空間傳播的某種波 代表人物 惠更斯 荷蘭 能解釋 同時(shí)發(fā)生反射和折射 幾束光相遇而互不干擾 不能解釋 光的直進(jìn)現(xiàn)象 由于早期的波動(dòng)說(shuō)不能用數(shù)學(xué)作嚴(yán)格的表達(dá)和分析 牛頓在物理界的威望 微粒說(shuō)一直占上風(fēng) 19世紀(jì)初 在實(shí)驗(yàn)中觀察到光的干涉和衍射現(xiàn)象 不能用微粒說(shuō)解釋 因而證明了波動(dòng)說(shuō)的正確性 是什么波 19世紀(jì)60年代性 麥克斯韋預(yù)言電磁波存在 光也是一種電磁波 赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)這種學(xué)說(shuō) 波動(dòng)說(shuō)得到了公認(rèn) 19世紀(jì)末 發(fā)現(xiàn)了新現(xiàn)象 光電效應(yīng) 用波動(dòng)說(shuō)無(wú)法解釋 愛(ài)因斯坦于20世紀(jì)初提出光子說(shuō) 認(rèn)為光具有粒子性 從而解釋了光電效應(yīng) 這兒的粒子不同于牛頓所說(shuō)的微粒 光到底是什么 現(xiàn)在人們認(rèn)識(shí)到 光既具有波動(dòng)性 又具有粒子性 本章介紹光的波動(dòng)性 下章要介紹光的量子性 干涉 衍射是波特有的現(xiàn)象 第一節(jié)光的干涉 一 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置 第一節(jié)光的干涉 1 裝置特點(diǎn) 雙縫S1 S2的距離很近 縫很窄 2 用單色激光 雙縫的作用 相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的光源 雙孔的作用是獲得相干光源 實(shí)驗(yàn)介紹 一 雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 相干光 不是相干光源 2 產(chǎn)生干涉的條件 由振動(dòng)情況完全相同的光源發(fā)出的光互相疊加 才能干涉現(xiàn)象 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 狹縫S1 S2相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的波源 兩個(gè)獨(dú)立光源發(fā)出的光 不可能是相干波源 必須是同一點(diǎn)光源 或線光源 發(fā)出的一束光分成兩束 才能得到相干光 第一節(jié)光的干涉 1 裝置特點(diǎn) 1 雙縫很近0 1mm 2 雙縫S1 S2與單縫S的距離相等 2 濾色片作用 獲得單色光 單縫的作用 是獲得線光源 雙縫的作用 相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的光源 雙孔的作用是獲得相干光源 實(shí)驗(yàn)介紹 一 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 楊氏雙縫干涉分波面法獲得相干光源 普通光源 分波面法 在點(diǎn)光源發(fā)出的光的某一波面上 取兩個(gè)子波源 他們發(fā)出的光可產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 此法稱為分波面法 如楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 第三個(gè)問(wèn)題 雙縫干涉 紅光 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析 結(jié)論 光是一種波 單色光雙縫干涉圖樣條紋的特點(diǎn) 1 明暗相間 2 條紋等寬等距 3 條紋亮度相同 4 兩縫S1 S2中垂線與屏幕相交位置是亮條紋 中央亮紋 問(wèn)題 1 為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的圖象 2 怎樣用波動(dòng)理論進(jìn)行解釋 0 由于從S1S2發(fā)出的光是振動(dòng)情況完全相同 又經(jīng)過(guò)相同的路程到達(dá)P點(diǎn) 其中一條光傳來(lái)的是波峰 另一條傳來(lái)的也一定是波峰 其中一條光傳來(lái)的是波谷 另一條傳來(lái)的也一定是波谷 確信在P點(diǎn)激起的振動(dòng) 振幅A A1 A2為最大 P點(diǎn)總是振動(dòng)加強(qiáng)的地方 故應(yīng)出現(xiàn)亮紋 這一條亮紋叫中央亮紋 又叫零級(jí)亮紋 P 中央亮紋 雙縫 S1 S2 屏幕 P點(diǎn)在S S2的垂直平分線上 注意 直線只表示光源到P的距離 沒(méi)有箭頭 因?yàn)樵诓▌?dòng)說(shuō)中沒(méi)有光線的概念 在波動(dòng)說(shuō)中有 波長(zhǎng) 的概念 第一亮紋 雙縫 S1 S2 屏幕 總結(jié)規(guī)律 1 路程差 3 干涉條紋間距 三 干涉條紋的間距與哪些因素有關(guān) 1 什么是干涉條紋的間距 雙縫 S1 S2 屏幕 x 條紋間距的含義 亮紋或暗紋之間的距離總是相等的 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 我們所說(shuō)的亮紋是指最亮的地方 暗紋是最暗的地方 從最亮到最暗有一個(gè)過(guò)渡 條紋間距實(shí)際上是最亮和最亮或最暗和最暗之間的距離 實(shí)驗(yàn) 在兩縫間距離d以及檔板和屏的距離L一定的情況下 用不同的單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 結(jié)果如右 四 波長(zhǎng)和頻率 想一想 紅 藍(lán) 紫光的波長(zhǎng)大小是什么關(guān)系 1 紅光的波長(zhǎng)最長(zhǎng) 紫光的波長(zhǎng)最短 白光的干涉圖樣是什么樣 白光的干涉圖樣是彩色的零級(jí)亮紋中央是白色的 見(jiàn)書(shū)本彩頁(yè) 2 波長(zhǎng)越長(zhǎng)頻率越小 波長(zhǎng)越短頻率越大 波長(zhǎng)和頻率的乘積等于波速 v f不同的色光在真空中的傳播速度相同 所以 波長(zhǎng)越長(zhǎng)頻率越小 波長(zhǎng)越短頻率越大 1nm 10 9m 1 在真空中波長(zhǎng)為6 10 7m的是黃光 波長(zhǎng)為4 10 7m的是紫光 現(xiàn)有一束頻率為5 1014HZ的單色光 它在折射率n 1 5的無(wú)色透明玻璃中的波長(zhǎng)是多少 它在玻璃中呈什么顏色 解 該色光在真空中的波長(zhǎng) 是黃光 該色光在真空中為黃光 進(jìn)入玻璃后頻率不變 因而仍為黃光 例題 10 10m 解 2 在楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中 若已知兩狹縫間距為1mm 雙縫到屏的距離為20cm 屏上得到的干涉圖樣如圖 請(qǐng)根據(jù)圖中的測(cè)量數(shù)據(jù) 求出該單色光的波長(zhǎng)和頻率 練習(xí) 1 關(guān)于光的干涉 下列說(shuō)法中正確的是A 兩列不同顏色的光不可能發(fā)生干涉B 兩列強(qiáng)度不同的光不可能發(fā)生干涉C 兩列強(qiáng)度不同的光可能發(fā)生干涉D 兩列顏色相同的光不可能發(fā)生干涉 AC 2 用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí) 觀察到的干涉圖樣中央為白色明紋 兩側(cè)出現(xiàn)彩色的條紋 這是因?yàn)?A 各種色光的波長(zhǎng)不同B 各種色光的傳播速度不同C 各種色光的色散不同D 各種色光的溫度不同 A 3 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 要增大相鄰兩條明紋的間距 需要 A 增大入射光的頻率B 增大入射光的強(qiáng)度C 減小入射光的頻率D 減小入射光的強(qiáng)度 C C A B C D D 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全