高中物理教科版选修3-4配套课件5.1 光的干涉 课件(教科版选修3-4)

三、薄膜干涉及各种色光的特性
白光照射下的肥皂膜出现彩色条纹的成因 竖直放置的肥皂膜，因重力的作用，出现上面薄、下面厚，因 此在膜上不同的位置，来自前后两个面反射的光，即如图5-1-1 所示中实线和虚线波形代表的两列光，所走的路程差不同．
图5-1-1
在某些位置，这两列波叠加后相互加强，出现了亮条纹；在另
1 光的干涉
1．认识光的干涉现象及产生光干涉的条件． 2．理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征．
3．如何用波动说来说明明暗相间的干涉条纹．
4．理解薄膜干涉的成因，知道薄膜干涉的现象和应用．
一、双缝干涉
双缝干涉： 红色激光束垂直射到两条狭缝上，在它的后面的屏
幕上出现了红色的 明暗相间 的条纹，这表明两束光在叠加区域 内发生了干涉． 、暗条纹的条件： 光从两狭缝到屏上某点的路程差为 波长的整数倍 时．这些点
件．但在光波中，由于光是由大量原子中的核外电子跃迁产生的，
对于两个独立的光源来说，即使频率相等，其相位差也不恒 定．因此，在室内打开两盏电灯时，看不到干涉现象． 要想得到相干光源，必须由一个光源发出光，然后把它分成两束 光，这样两束光可看作两个光源发出的光．这样的两个光源就成
为相干光源了．杨氏双缝干涉实验就采用了这种方法．
nm的橙色光源照射单缝光S，在光(即P1到S1、S2的 则 ( )．
光程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，
图5-1-2
A．P和P1仍为亮点
C．P为暗点，P1为亮点
B．P为亮点，P1为暗点
D．P、P1均为暗点
解析
二、双缝干涉中出现明、暗条纹的条件
频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加，如亮条纹处 某点同时参与的两个振动步调总是一致的，即振动方向总是相同 的，总是同时过最高点、最低点、平衡位置；暗条纹处振动步调 总相反，具体产生亮、暗条纹的条件为： (1)亮条纹的条件： 屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的
现 彩色 条纹．
：检查平面的平整程度．
一、相干光源
两个光源发出的光满足相干条件，这样的光源叫相干光 源．即相干光源发出的光必须满足： (1)频率相等． (2)振动方向一致．
(3)相位差恒定．
在机械波中，只要两波源满足频率相等、振动方向一致，则其相 位差一定恒定．因此教材中并没有刻意提出相位差恒定这一条
一些位置，叠加后相互削弱，于是出现了暗条纹．在白光照射 下的肥皂膜，由于不同颜色的光波波长不同，对应亮条纹的位 置也不同，不能完全重合，因此看起来是彩色的． 条纹是水平方向的：因为在同一水平高度处，薄膜的厚度相同，
从前后两表面反射的光的路程差均相同，如果此时两反射光互
相加强，则此高度水平方向各处均加强，因此，明暗相间的干 涉条纹应为水平方向．
而分别由 S1 、 S2 射出的光到 P1 点的路程差刚好是橙光的一个波长，
一致，振动得到加强，因此，出现亮条纹．
3 当换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1－P1S2|＝600 nm＝ λ紫，则 2 两列光波到达P1点时振动情况完全相反，即分别由S1、S2射出的 光到达P1点时相互削弱，因此，在P1点出现暗条纹．综上所述， 选项B正确． 答案 B
出现明条纹；当路程差为 半波长的奇数倍 时．这些点出现暗
条纹． ．
二、薄膜干涉
薄膜干涉的原理：单色光射到薄膜上，由薄膜 前后两个表面 反射
回来的两列光是相干光，它们相叠加产生干涉，薄膜上就出现 了明暗相间的条纹． ：不同波长的单色光照射肥皂泡，条纹的间距 不同 ．白光 照射肥皂泡，由于各色光干涉后条纹间距不同．液膜上就会出
从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光，
由题意知屏中央 P点到S1、S2距离相等，即分别由S1、S2射出的光
到P点的路程差为零，因此是亮条纹中心，因而，无论入射光是什 么颜色的光，波长多大，P点都是中央亮条纹中心． 即|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙，则两列光波到达P1点振动情况完全
C．单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现暗条纹
D．单色光f1照射时出现暗条纹，单色光 f2照射时出现明条纹
解析
判定某处是明条纹还是暗条纹，关键是看该处到两光源的
路程差是该光波长的倍数情况，若是整数倍，该处为明条纹，若 为整数倍加半个波长，则为暗条纹．
借题发挥
判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个
光源(双缝)的路程差(光程差)与波长的比值，要记住光程差等于波
长整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处为暗条纹，还要注 意这一结论成立的条件是：两个光源情况完全相同．
【变式1】
在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6 μm；
若分别用频率为f1＝5.0×1014 Hz和f2＝7.5×1014 Hz的单色光 垂直照射双缝，则P点出现明、暗条纹的情况是( A．单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹 B．单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹 )．
小→大 长→短 小→大 大→小 大→小 大→小 小→大
特别提醒
(1)光的频率(颜色)由光源决定，与介质无关，光的波
长、波速与介质有关． c (2)同一介质中，频率越大的光折射率越大，其他特点可由n＝ v λ0 ＝ λ 等知识推导．
对双缝干涉现象的理解
【典例 1】 如 图 5-1-2 所示是双缝干涉实验装置，使用波长为 600
对光的颜色的理解 ：不同颜色的光，波长不同，频率不同，而 同种颜色的光在不同的介质中折射率不同，速度和波长均不相 同，但频率相同，因此说光的颜色是由频率决定的，而不是由 波长决定的．
各种色光
红橙黄绿蓝靛紫
频率 波长 折射率 波速(介质中)
双缝干涉时所产生的条纹间距 薄膜干涉时所产生的条纹间距 经三棱镜折射时偏向角大小
偶数倍．
λ 即|PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0,1,2,3…) 2 k＝0 时，PS1＝PS2，此时 P 点位于屏上的 O 处，为亮条纹，此处 的条纹叫中央亮纹． (2)暗条纹的条件： 屏上某点到两条缝 S1 和 S2 的路程差正好是半波长的奇数倍：即： λ |PS1－PS2|＝(2k＋1) (k＝0,1,2,3…) 2