13.3光的干涉波的干涉相关知识复习两列频率相同的波(相干波)相遇时,在某些区域振动加强(波峰与波峰、波谷与波谷叠加),而在某些区域振动减弱(波峰与波谷叠加);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水波的干涉干涉现象、衍射现象是波独有的特征如果要证明光是波的话,就应观察到光的干涉现象1801年英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功地观察到了光的干涉现象.一、杨氏双缝干涉实验实验装置及现象单缝双缝屏一、杨氏双缝干涉实验1、装置特点:2、①要用单色光单缝双缝S1SS2屏屏上看到明暗相间的条纹屏上形成的明暗相间条纹叫做干涉图样2)双缝很近0.1mm1)双缝S1、S2到单缝S的距离相等双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光源,叫相干光源(频率相同)③双缝的作用:②单缝的作用:获得光源3、现象:4.干涉图样的特点:屏上到S1S2距离相等的点出现的是明条纹,叫做中央亮纹明(暗)条纹的宽度相同S1S2双缝屏幕P1第一亮纹P中央亮纹P2第二亮纹P3/第三亮纹P3第三亮纹P3/第二亮纹P3/第一亮纹二、产生明暗条纹的条件明条纹形成的原因S1S2PP中央亮纹由于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,故出现亮纹双缝S1S2屏幕“中央明纹”的形成原因光程差δ=0光程差δ=S1P-S2PP1第一亮纹双缝S1S2屏幕S1S2P1取P点上方的点P1,从S1S2发出的光到P1点的光程差,正好等于一个波长δ=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。λλ第一条亮纹的形成原因分析光程差δ=λP2第二亮纹双缝S1S2屏幕2λP2第二亮纹双缝S1S2屏幕2λ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δ=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。光程差δ=2λS1S2P12λ双缝S1S2屏幕P1第一亮纹δ=λP中央亮纹δ=0P2第二亮纹δ=2λP3/第三亮纹δ=3λP3第三亮纹δ=3λP3/第二亮纹δ=2λP3/第一亮纹δ=λ当光程差δ=nλ时出现亮纹以此类推当光程差δ=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Q1第一暗纹Q1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。λ/2S1S2λ/2双缝S1S2屏幕P中央亮纹暗条纹形成的原因取P点上方的点Q1,与两个狭缝S1、S2路程差δ=S1-S2=λ/2δ=λ/2Q2第二暗纹双缝S1S2屏幕3λ/2Q1第一暗纹P中央亮纹取P点上方的点Q2,与两个狭缝S1、S2路程差δ=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。δ=3λ/2双缝S1S2屏幕Q2第二暗纹Q1第一暗纹Q3第三暗纹Q3/第三暗纹Q2/第二暗纹Q1/第一暗纹δ=5λ/2δ=λ/2δ=3λ/2δ=5λ/2δ=3λ/2δ=λ/2当光程差δ=半波长的奇数倍时出现暗纹以此类推(1)空间的某点距离光源S1和S2的路程差为0、1λ、2λ、3λ、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。总结规律光程差δ=nλ(n=0,1,2,等)光程差δ=(2n-1)λ/2(n=1,2,3,等)亮纹暗纹亮纹:路程差δ=nλ(n=0,1,2,等)结论:产生明暗条纹的条件暗纹:路程差δ=(2n-1)λ/2(n=1,2,3,等)路程差为波长的整数倍。路程差为半波长的奇数倍。双缝S1S2屏幕干涉条纹的间距(条纹宽度)与哪些因素有关?1、什么是干涉条纹的间距(条纹宽度)?△x△x条纹间距的含义:亮纹和亮纹之间的距离或暗纹和暗纹之间的距离叫做条纹间距。我们所说的亮纹是指最亮的地方,暗纹是最暗的地方,从最亮到最暗有一个过渡,条纹间距实际上是最亮和最亮或最暗和最暗之间的距离。双缝S1S2屏幕Ld③d、λ不变,只改变屏与缝之间的距离L——L越大,条纹间距越大.②L、λ不变,只改变双缝距离d——d越小,条纹间距越大.2、干涉条纹的间距与哪些因素有关?①保持L、d不变,用不同的单色光进行实验红光的条纹间距最大,紫光的最小。与光的波长λ有关三、亮(暗)纹间距的公式△x=λdL波长和频率的乘积等于波速V=f不同色的光在真空中的传播速度相同。所以:波长和频率V=f波长越长频率越小,波长越短频率越大。光色波长λ(μm)频率f(1014Hz)光的颜色波长λ(μm)频率f(1014Hz)红0.77~0.623.9~4.8绿0.58~0.495.2~6.1橙0.62~0.64.8~5.0蓝-靛0.49~0.456.1~6.7黄0.6~0.585.0~5.2紫0.45~0.406.7~7.5各色光在真空中的波长和频率的范围见下表:一束红光从空气进入玻璃,f、V、λ如何变化?白光的干涉图样是什么样的?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。为什么会这样?课堂小结:1.杨氏双缝干涉实验3.干涉图样的特点2.光的干涉条件:相干光4.产生明暗条纹的条件单色光照射时:白光照射时:亮纹:路程差δ=nλ暗纹:路程差δ=(2n-1)λ/25.亮(暗)纹间距的公式△x=λdL例1﹑在下列关于双缝干涉实验的说法中,正确的是:()A、将双缝间距变小,则干涉条纹宽度增大;B、在相同条件下,紫光的干涉纹较红光干涉纹宽;C、用遮光片遮住双缝中的一条狭缝,则光屏上仅出现一条亮线;D、将红色与兰色滤光片插入两条狭缝中,然后用白光照射双缝,则屏上不会出现干涉条纹。AD例2﹑在杨氏双缝干涉实验中,如果所用单色光波长为0.40μm,屏上P点与双缝的距离差是1.80μm,则P点处是________条纹;若还用同一装置,而换成波长为0.60μm单色光,则P点处是________条纹。(填明、暗)亮暗例3﹑在利用双缝装置观察单色光的干涉现象时,下列说法正确的是()A.对于同一实验装置,红光产生的干涉条纹间距比紫光产生的条纹间距小B.在其它条件不变条件下,增加双缝间距离,干涉条纹变宽C.在其它条件不变条件下,增加双缝到屏的距离,干涉条纹变宽D.由于不同颜色光的波长不同,位于中央的条纹可能是明条纹,也可能是暗条纹C