光的干涉

光是在空间传播的某种波光是一种物质微粒，在均匀的介质中以一定的速度传播惠更斯1629－1669牛顿光的本质是什么？你赞同谁的观点？1.牛顿的微粒说：光是高速粒子流，解释光的直进，光的反射。2.惠更斯的波动说：光是某种振动，以波的形式向周围传播，解释光的干涉和衍射，光的直进，光的反射。3.麦克斯韦的电磁说：光是一种电磁波，发展了光的波动理论。4.爱因斯坦的光子说：成功解释光电效应，认为光具有粒子性。5.德布罗意的波粒二象性学说：光既有粒子性，又有波动性。光本性学说的发展史上的五个学说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1801年英国物理学家托马斯·扬在实验室里成功地观察到了光的干涉现象.思考：干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象．你看见过光的干涉现象吗？如果真的存在光的干涉现象，那么，光的干涉现象的干涉图样又是怎么样？杨氏双缝干涉实验1、装置特点：2、①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.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P2/第二亮纹P1/第一亮纹明条纹形成的原因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1.“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，若从S1S2发出的光到P1点的光程差，正好等于一个波长δ=S1－S2=λ，则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=3λP2/第二亮纹δ=2λP1/第一亮纹δ=λ当光程差δ=nλ时出现亮纹以此类推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/2光程差δ=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=kλ（k=0，1，2，等）光程差δ=（2k+1)λ/2(k=0,1,2,3,等）亮纹暗纹产生明暗条纹的条件亮纹：光程差δ=kλ（k=0,1，2，等）暗纹：光程差δ=（2k+1)λ/2(k=0,1,2,3,等）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：相邻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。屏A屏BL1L2d12LL两狭缝之间距离d不变亮亮亮为什么双缝的间距d越小，条纹的间距越大？d2d112dd亮为什么光的波长λ越大，条纹的间距越大？亮亮亮亮2、影响相邻两明纹间的距离大小因素：①波长λ②狭缝之间的距离d③为挡板与屏间的距离lS1S2P1Pldlx例2﹑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?肥皂泡呈彩色生活中常见的干涉现象昆虫的翅膀呈彩色某些金属的表面呈彩色蝉翅在阳光下薄膜干涉4、像上出现明暗相间的黄色条纹5、随着时间的推移，条纹间距越来大。1、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。3、在火焰的同侧观察火焰的反射像。2、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。2、单色光的薄膜干涉图样是？3、白光的薄膜干涉图样是？思考：1、为什么会有明暗相间的条纹？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。现象解释前表面后表面光程差为波长的整数倍，形成黄色的亮条纹。光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。现象解释白光照射时是彩色条纹在重力的作用下，薄膜随着时间越来越薄,条纹间距变稀疏。光的干涉在技术上的应用1.检查物体表面的平整程度2.增透膜楔性空气薄层标准样板被检测平面光在空气层的上下表面发生反射,这两束反射光发生干涉.如果被检测表面的平整的,将看到与底线平行的干涉条纹.原因是厚度相等的地方，光程差一样、干涉情况一样，即某一处反射回来的两列波叠加，若光振动加强，产生亮点，那些与这处厚度相等的地方都是亮点，这些亮点组成彼此平行的亮纹,反之是暗纹22232.增透膜增透膜薄膜厚度4d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的在薄膜中的波长的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。另一种实现光的干涉装置•牛顿环课堂小结:1.扬氏双缝干涉实验②干涉图样的特点①光的干涉条件:相干光③产生明暗条纹的条件单色光照射时:白光照射时:亮纹：光程差δ=kλ暗纹：光程差δ=（2k+1)λ/2④亮（暗）纹间距的公式△x=λdL2.薄膜干涉光在薄膜的前后表面发生反射,这两束反射光发生干涉.3.光的干涉在技术上的应用①检查物体表面的平整程度②增透膜例1﹑下列现象中，属于光的干涉的是（）A．雨过天晴，天空中形成的彩虹B．阳光下，肥皂泡呈现彩色C．一截插入水中的筷子，看上去变弯了D．下雨后，在停过汽车的沥青路面上，油膜常出现彩色【课堂练习】BD答案:不能例2、两只相同的灯泡发出的光束相遇___________发生干涉现象？（填“能”或“不能”）例3﹑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4﹑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例5、关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说法中正确的是()A．干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果B．若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀的C．用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时间距小D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的A、C例6、如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的干涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的？A、a的上表面和b的下表面B、a的上表面和b的上表面C、a的下表面和b的上表面D、a的下表面和b的下表面C例7、用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹，下列正确的说法是：（）A、干涉图样的中央亮纹是白色的；B、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹；C、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹；D、在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与双缝间距离有关AC例8：用单色光照射肥皂薄膜时，发生光的干涉现象，这时（）A、看到的干涉图样是明暗相间的条纹B、从光源所在侧才能看到干涉图样C、从光源的对侧才能看到干涉图样D、从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉，形成干涉图样AB例9、市场上有种灯具俗称冷光灯，用它照射物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜（例如氧化镁），这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的红外线热效应。以λ表示此红外线的波长，则所镀膜的厚度最小应为：A、λ/8;B、λ/4;C、λ/2;D、λ解析：要使红外线经反光镜后的反射部分减弱，就得使其经镀膜的前后表面反射的光线相互抵消，由干涉出现暗条纹的条件可知，两列反射光波的波程差应恰为红外线光波半波长的奇数倍，最小应为半波长，即薄膜厚度的当2倍等于红外线的半波长，故选B。【例10】登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5，所要消除的紫外线的频率为8.1×1014Hz，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？照相机和摄象机的镜头常常呈现淡紫色,为什么?课后思考