光的干涉案例
光的干涉现象及应用
光的干涉现象及应用光，作为一种电磁波，具有波动性质。
当我们观察到两束光交叠时，光的干涉现象便会呈现出来。
干涉是指两个或多个波动相干的波叠加所产生的结果。
在光学中，干涉现象不仅给我们带来了美丽的图案，还在许多领域中得到了广泛应用。
首先，让我们来探究光的干涉现象。
干涉分为两种类型：构造干涉和干涉消除。
构造干涉是指当两束光相遇时，它们的峰值和井底会相互叠加，形成明暗交替的干涉条纹。
这种明暗交替的现象是光波相长相消的结果。
干涉消除则是在同一位置发生的两束光波相消，形成消光效应。
通过这两种干涉现象，我们能够观察到许多有趣的光学现象，如牛顿环、干涉条纹等。
在自然界中，我们可以看到干涉现象的例子。
例如，油膜上的彩虹色彩、蜂巢的金色、鱼鳞上的亮斑等都是光的干涉现象造成的。
当光束经过介质的折射、反射等，产生相位差后再次相遇时，干涉现象难以避免。
通过理解光的干涉现象，我们可以解释这些自然景观的形成原理。
除了自然界，光的干涉现象也在科学和技术领域得到了广泛应用。
其中最重要的是干涉测量。
干涉测量是利用干涉现象进行精密测量的一种方法。
例如，通过测量干涉条纹的数量和空间分布情况，我们可以计算出被测物体的形状、厚度、折射率等参数。
这种非接触式的测量方法在工业生产和科学研究中具有重要的应用价值，帮助我们实现了微米级甚至纳米级的精密测量。
另一个重要的应用是干涉涂层。
干涉涂层是一种特殊的薄膜，通过在光学器件表面施加干涉涂层可以改变反射和透射特性。
例如，光的干涉涂层可以提高太阳能电池的转换效率，改善光学仪器的分辨率，还可以制备减反射涂层等。
干涉涂层的制备需要精确的工艺和仪器设备，这也使得干涉涂层在光学工程中具有重要的地位。
除了测量和涂层应用，光的干涉现象还在光学信息处理中得到了广泛应用。
光的干涉现象可以用于光学显微镜图像和光学干涉芯片的重建，以及利用干涉技术实现光学全息术等。
这些应用使得我们能够通过干涉现象来实现光学信息的传递和储存，提高信息处理的速度和效率。
光的干涉ppt课件
（2）第一暗纹形成原因
S1
P1
S1
S2
P1
d
P
S2
d =λ/2
S1
P1
P1S1
S2
P1S2
d
P1
光程差d= λ/2 ，S1、S2在P1处步调相反，该点振动减弱。(暗）
（4）双缝干涉规律
P1
光程差： s
亮纹：
暗纹：
S1
L1 L2
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。
光是一种电磁波，那么光也应该发生干涉现象，怎样才能观察光的干涉现象呢？
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
思考1：光要发生干涉现象需要满足什么条件？
相干光源（频率相同,振动方向相同,相位差恒定）
L越大，相邻的亮纹间距越大
2、白光的干涉图样特点：
（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。
三、薄膜干涉
1、原理
水面上的油膜呈彩色
2、应用
平滑度检测
镀了增透膜的镜片
增透膜厚度：
薄膜厚度
d
在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入
思考2：有没有什么方法可以获得相干光—频率相同的光呢？
天才的设想
巧妙解决了相干光问题
单缝
光
束
s0
双缝
屏幕
s1
s2
托马斯·杨
光的干涉现象
光的干涉现象光的干涉现象是光学中一种重要的现象，它揭示了光波的波动性质以及光的性质与行为。
干涉现象包括两种类型：两条光波的叠加干涉和单条光波的多普勒干涉。
这篇文章将详细介绍光的干涉现象和其应用。
1. 叠加干涉1.1 双缝干涉双缝干涉是光的干涉现象中最经典的例子之一。
在双缝干涉实验中，光通过两个并排的狭缝，形成多个光束。
这些光束相互干涉，产生明暗条纹，常称为干涉条纹。
干涉条纹的出现可以解释为光的波动性质导致的波峰和波谷的叠加。
1.2 条纹间距干涉条纹的间距可以由下式计算得到：d·sinθ = mλ其中，d表示双缝之间的距离，θ为入射光的角度，m为干涉条纹的级次，λ为入射光波长。
1.3 干涉的明暗条件当条纹间距d·sinθ等于整数倍的光波长时，干涉条纹呈现明亮的状态，这是因为波峰和波峰叠加导致光强增强。
当条纹间距d·sinθ等于半整数倍的光波长时，干涉条纹呈现暗淡状态，这是因为波峰和波谷叠加导致光强减弱。
2. 多普勒干涉2.1 多普勒效应多普勒效应是指当光源或观察者相对于彼此运动时，引起光频率的改变现象。
当光源相对于观察者靠近时，光频率增加，光波变蓝偏；当光源相对于观察者远离时，光频率减少，光波变红偏。
2.2 多普勒干涉的应用多普勒干涉可以应用于光学测速仪器中。
通过测量观察者接收到的多普勒效应下的光频率，可以计算出物体相对于观察者的速度和方向。
3. 干涉的应用3.1 干涉仪干涉仪是一种利用光的干涉现象进行测量和研究的仪器。
常见的干涉仪包括迈克尔逊干涉仪和扫描干涉仪。
干涉仪可以用于测量长度、折射率、表面粗糙度等物理参数的精密测量。
3.2 干涉光谱仪干涉光谱仪利用光的干涉现象对光谱进行解析和测量。
典型的干涉光谱仪是菲涅尔干涉光谱仪，它可以测量出样品的折射率、薄膜的厚度、光学材料的色散性质等。
3.3 全息术全息术是一种记录和重现光的干涉图样的技术。
通过记录光的相位和幅度信息，全息术可以制作出具有立体感的光学图像。
课件：工程光学-11光的干涉1202
——P点处出现暗条纹 相位差介于两者之间时，P点光强在0和4I0之间。
2021/7/24
第十一章 光的干涉
15
n(r2 r1) m (m 0,1,2,) 即光程差等于波长的整数倍时，P点有光强最大值
n(r2
r1 )
(m
1 2
)
(m 0,1,2,)
即光程差等于半波长的奇数倍时，P点的光强最小
10
第二节 杨氏双缝干涉实验
托马斯·杨（Thomas Young）
英国物理学家、医生和考古学家， 光的波动说的奠基人之一
波动光学：杨氏双缝干涉实验 生理光学：三原色原理 材料力学：杨氏弹性模量 考古学：破译古埃及石碑上的文字
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第十一章 光的干涉
11
杨氏双缝干涉实验装置
1801年，杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两 个波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉 现象。杨氏用叠加原理解释了干涉现象，在历史上第一次测定 了光的波长，为光的波动学说的确立奠定了基础。
光源中单个原子发光是间歇的，持续时间约10-9秒。前后光 波是完全独立的，初相位没有固定关系。不同原子发出的波列 也如此。
两个波列形成的干涉图样只能在10-9秒内存在，另一时刻对 应于另一位相差的干涉图样，只能记录到强度I的某一时间平均 值。
普通光源：自发辐射
· ·
独立(不同
原子发的光)
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第独十一立章 光(同的干一涉原子先后发的光)
4
考察两光波叠加区域内的某一点P的强 度
I I1 I2 I12 I1 I2 2A1 A2 cos
[(k1
k2
)
r
(1
2) (1
光的干涉应用例析
光的干涉应用例析作者：张馨月来源：《中学物理·高中》2015年第10期光的干涉现象在检验各种光学器件表面的加工质量、机械零件表面的光洁度、测量微小长度的变化等范围中应用十分广泛.但在人教社出版的高中物理选修课本中，只是简略地做了些介绍，为了加深对光的干涉现象的理解，略举几例，加以探讨.例1在微波信号检测中的应用某卫星自地平线刚刚升起，所发射的频率为v的微波信号水平掠过水面，恰好被置于水库岸边、距水面上方h米处的微波检测器第一次检测到，但信号十分微弱；随着卫星的上升，微波检测器检测到的信号逐渐增强，通过最大值后又减弱.已知微波的传播速度c=3×108 m/s.假设第一次检测到的信号为最小，试问当记录到第二次最小时，卫星与水平面成多大角度？解析如图1所示，微波检测器位于P处，卫星发射的微波信号水平掠过水面，检测器在接收到微波“1”经水面反射后的反射波AP的同时，又直接接收到微波“2”，这两束微波在P点相遇发生干涉.由于空气的折射率小于水的折射率，反射波在水面A处发生相位突变，产生附加光程差λ/2，则两束微波到达接收器P的光程差为δ=（AP-BP）+λ2.设掠射角为α，由图1可知AP=hsinα，BP=APsin（90°-2α）=hsinα-2hsinα，由此求得两束微波的光程差δ=2hsinα+λ2.由两束微波干涉相消信号强度极小的条件δ=2hsinα+λ2=（2k+1）λ2，k=0，1，2，…得2hsinα=λ，其中k为强度极小的干涉级数.当接收器接收到的信号连续出现两次极小时有2hsinα=λ.由该式求得记录到第二次最小时卫星与水平面所成的夹角α=arcsinλ2h=arcsinc2hν.例2测量玻璃圆锥主截面的顶角主截面半顶角α很大的玻璃圆锥透镜如图1所示，侧面为圆锥面，设中心轴为y轴.将该锥面透镜的顶点置于玻璃平板之上，构成类似于牛顿环的干涉装置.该装置置于折射率为n的液体中，当波长为λ平行单色光束由上向下垂直照射时，在液体层形成等厚干涉条纹，由读数显微镜测得第k级暗环的半径为xk，求玻璃圆锥顶角.解析建立如图2所示直角坐标系O-xy，设P（x，y）为透镜锥面上的一点，该点对应的液体薄膜的厚度为y，xk为第k级圆环的半径.由图2可知，液体薄膜的厚度y=xkcotα，由于顶角α很大，在近轴光线条件下，cot≈1α，则有y=xkα.在进入透镜的平行光束中，部分光束被透镜的凸面直接反射回去；另一部分光束透过液体层被平面玻璃板表面反射，发生相位突变，产生λ/2的额外光程差（液体的折射率n小于玻璃的折射率）.由此得这两束反射光的光程差δ为δ=2ny+λ2=2nxkα+λ2，由光的干涉条件知δ=2nxkα+λ2=（2k+1）λ2，k=0，1，2，…暗环kλ，k=1，2，3，…明环可得第k级暗环的半径xk=kλα2n.由此求得圆锥的半顶角为α=2nxkkλ.当该装置置于空气中时，n=1，上式变为α=2xkkλ.可见，只要测出第k级暗环的半径，就可以由上式求出圆锥主截面的顶角2α.例3测量重力加速度[仪器用具]盛有液体（密度为ρ、折射率为n小于玻璃的折射率）的玻璃器皿、绕中心轴旋转的平台、读数显微镜、波长为λ的单色光源、光具座、测速装置等.[要求]写出测量重力加速度的实验步骤，并导出计算公式.解析（1）测量步骤①将盛有液体（密度为ρ、折射率为n）的玻璃器皿置于绕中心轴旋转的平台上，并接通电源，令其匀角速旋转.②用测速装置测出角速度ω.此时玻璃器皿中的液体表面形成一曲面.③用波长为λ的单色光垂直照射液体表面，并在读数显微镜下进行观测，可以看到在反射光形成的等厚干涉条纹.④测得第k级明环的半径为xk.（2）推导重力加速度g的计算公式取液面最低点O为坐标原点，建立如图3所示直角坐标系O-xy，当液体以角速度ω匀速旋转时，液面形成一曲面.在曲面上取一小液滴P，其质量为Δm，坐标为（x，y），该液滴受重力Δmg、液面的支持力N、惯性离心力Δmxω2作用而处于平衡状态.设过P的的切线与x轴的夹角为α，根据力的平衡方程Ncosα=Δmg，Nsinα=Δmxω2，P点的切线斜率为曲线方程在该点的导数，即y′=tanα=ω2gx.考虑到液面的最低点坐标x=0，y=0，对上式两边积分求得y=ω22gx2.该式是开口向上的抛物线，表明液面是以y为对称轴的旋转抛物面.实验中，当波长为λ的单色光束从上向下垂直照射时，进入旋转抛物面液柱的光束，一一部分由抛物面反射回去，产生λ/2的额外光程差；另一部分透过液体遇到玻璃器皿底面反射回去，同样也产生λ/2的额外光程差.于是这两束光的光程差为δ=2ny=ω2gnx2，根据光的相干条件知，观察到明环的条件是δ=ω2gnx2=kλ，k=1，2，…由上式得，第k级明环的半径xk=kgλnω2.实验中只要测出xk，就可以求出重力加速度g=nω2x2kkλ.同理，如果知道了重力加速度，也可以求出液体旋转的角速度ω=kgλnx2k.例4测量液体的折射率如图4所示，平椭圆玻璃凸透镜的凸面是绕对称轴（短轴，设为y轴）旋转形成的椭球面.将该平凸透镜的凸面置于玻璃平板之上，构成类似于牛顿环的干涉装置，将该装置置于折射率为n（液体的折射率n小于玻璃的折射率）的液体中，当波长为λ的平行单色光束由上向下垂直照射时，在液体层形成等厚干涉条纹，由读数显微镜测得第k级暗环的半径为xk.已知该椭圆的长、短半轴分别为a、b，求液体的折射率.解析建立直角坐标系O-xy如图4所示，设p（x，y）为椭圆透镜凸面上的一点，该点对应的液体薄膜的厚度为y，xk为第k级圆环的半径.第k级圆环的半径xk与对应的液体薄膜厚度y的关系，可由椭圆方程x2a2+（y-b）2b2=1求得y=b2a2x2k+y22b，by，在近轴光线条件下忽略上式中含有y2的项，得液体薄膜的厚度为y=b2a2x2k.在进入透镜的平行光束中，一部分光束被透镜的凸面直接反射回去，另一部分光束透过液体层在平面玻璃板表面发生反射，发生相位突变，产生λ/2的额外光程差，则这两束反射光的光程差δ=2ny+λ2=nba2x2k+λ2.由光的干涉条件可知，δ=2ny+λ2=nba2x2k+λ2=（2k+1）λ2，k=0，1，2，…暗环kλ，k=1，2，…明环由上式求得第k级暗环的半径为xk=ka2λnb， k=0，1，2，…依此可求得液体的折射率为n=ka2λbx2k.通过上面对光干涉现象例子的分析，可以发现：（1）研究光的相干现象关键是计算两束相干光的光程差.对于由光疏介质入射于光密介质的单色光，计算光程差时一定要把反射光在分界面所产生的附加光程差λ/2计算在内.（2）利用光的相干条件δ=（2k+1）λ2，（k=0，1，2，…）暗环kλ，（k=1，2，3，…）明环对具体问题进行分析.（3）平板玻璃与凸面为对称曲面的平透镜之间的空气（或液体）薄膜形成的等厚干涉定域于薄膜表面，其形状与凸面的对称性有关.（4）平板玻璃与凸面为旋转对称曲面的平凸透镜构成的干涉装置，置于折射率为n的液体中，当平行单色光垂直照射时反射光所产生的干涉现象总结如表1.（5）在分析透射光的干涉时，要判断两束透射光在玻璃表面有无附加光程差产生.。
高中物理光的干涉
高中物理光的干涉干涉是光学中的一个重要现象，它解释了光的波动性以及光的相互作用。
光的干涉可以分为干涉条纹和干涉色彩两大类，这些现象在我们的日常生活中随处可见。
本文将对光的干涉现象进行深入探讨，并介绍一些相关的实验和应用。
一、干涉条纹干涉条纹是光的干涉现象最常见的表现形式之一。
当两束光波之间存在相位差，并在一个区域内相互叠加时，我们就能够观察到干涉条纹的出现。
其中，最经典的实验是杨氏双缝实验。
杨氏双缝实验是杨振宁于1801年首次进行的实验，通过在光源和屏幕之间设置两个狭缝，可以观察到一系列明暗相间的干涉条纹。
这些条纹的出现是由于两个狭缝所发出的光波相遇时产生的干涉效应。
干涉条纹的出现可以通过光的波动性来解释。
当两个光波在同一点相遇时，如果它们的波峰或波谷处于同相位，那么它们将相互增强，形成明亮的区域；相反，如果它们的波峰或波谷处于反相位，那么它们将相互抵消，形成暗淡的区域。
通过对干涉条纹的观察，我们可以推断出光的波长和两个光波的相位差。
二、干涉色彩干涉色彩是另一种常见的光的干涉现象，它通过光的波动性和干涉效应产生。
当光波经过一个或多个介质之后，其波长、频率和相位会发生变化，从而产生不同的颜色。
干涉色彩的观察往往需要借助于干涉仪器，如牛顿环和薄膜干涉。
牛顿环实验是一种通过凸透镜和平板玻璃组成的干涉仪器。
当光线通过一个凸透镜和一个平板玻璃时，由于光线的相位差和干涉效应的作用，我们可以观察到一系列彩色的环形条纹。
这些彩色条纹的出现可以用来研究光的干涉性质，以及材料的厚度和折射率。
薄膜干涉是基于薄膜的厚度和介质折射率的干涉效应。
当光线通过一个薄膜时，由于反射和折射的干涉，我们可以观察到一系列明亮的彩色条纹。
这些条纹的颜色和强度可以用来推断薄膜的厚度和材料的折射率。
三、应用领域光的干涉现象在很多领域都有着重要的应用价值。
在光栅领域，光的干涉可以用来制造光栅，用于光学仪器的测量和分析。
例如，通过控制光线的干涉条纹，可以制造出高精度的光栅，用于分光仪、光谱仪等仪器。
光的干涉与衍射现象的应用实例研究实验
光的干涉与衍射现象的应用实例研究实验光的干涉和衍射现象是光的波动性质的表现，在现代光学领域具有广泛的应用。
以下将介绍一项与光的干涉和衍射现象相关的实验，并从物理学原理、实验准备、实验过程、实验应用和其他专业性角度进行详细解读。
主题：光的干涉与衍射现象的应用实例研究实验1. 物理学原理：光的干涉和衍射现象是因光的波动性质而产生的。
干涉现象是指两个或多个光波相互叠加形成明暗条纹的现象，而衍射现象是指光波通过障碍物后发生弯曲和扩散。
这些现象可由光的波动性质的数学描述，例如杨氏双缝实验可以用互强干涉和互衰干涉的叠加原理解释，菲涅尔衍射则可由惠更斯-菲涅尔原理解释。
2. 实验准备：（1）光源：使用单色光源，例如激光光源或便携式单色LED，以获得单色光波。
（2）实验装置：需要具备精密调节和测量的能力。
杨氏双缝实验可使用一块具有两个细缝的光透波介质，菲涅尔衍射可以使用一个尺寸适当的障碍物和一个屏幕。
（3）测量器材：例如刻度尺、光强计或光电二极管测量器等，用于测量干涉和衍射条纹的位置和强度。
3. 实验过程：（1）杨氏双缝实验：a. 用适当的实验装置将光源照射到双缝上，将屏幕放在双缝后方。
b. 调节双缝的宽度和间距，观察在屏幕上形成的干涉条纹。
c. 使用测量器材测量和记录条纹的位置和间距，以进一步分析干涉现象。
（2）菲涅尔衍射：a. 将光源照射到障碍物上，将屏幕放在障碍物后方。
b. 调节光源和屏幕的位置，观察在屏幕上形成的衍射条纹。
c. 使用测量器材测量和记录条纹的位置和强度，以进一步分析衍射现象。
4. 实验应用：光的干涉和衍射现象具有广泛的应用，例如：（1）光学显微术：通过利用干涉性形成明亮的光斑，用于观察细胞、组织和微小物体。
（2）激光技术：利用激光干涉产生的干涉条纹进行精密测量，用于制造业中的光栅之类的精密测量。
（3）干涉仪器：如干涉仪、迈克尔逊干涉仪可用于测量光的波长、折射率和薄膜厚度等参数。
（4）衍射光栅：通过光的衍射现象制造的光栅用于分光仪、光谱仪等领域，用于光线的分离和分析。
《光的干涉》 知识清单
《光的干涉》知识清单一、光的干涉现象当两列或多列光波在空间相遇时，它们的振动情况会相互叠加，在某些区域振动始终加强，而在另一些区域振动始终减弱，这种现象被称为光的干涉。
光的干涉现象在日常生活中并不常见，但通过一些特殊的实验装置可以清晰地观察到。
例如，杨氏双缝干涉实验就是一个经典的例子。
二、杨氏双缝干涉实验1、实验装置在一个遮光的箱子中，有一个光源，光源前面放置一个开有两条狭缝的挡板，挡板后面是一个接收屏。
2、实验现象当光源发出的光通过双缝后，在接收屏上会出现明暗相间的条纹。
3、原理分析光通过双缝后，相当于两个相干光源，它们发出的光在空间相遇产生干涉。
在屏上某些位置，两列光波的波峰与波峰相遇、波谷与波谷相遇，振动加强，形成亮条纹；在另一些位置，波峰与波谷相遇，振动减弱，形成暗条纹。
4、条纹间距公式相邻亮条纹或暗条纹之间的间距Δx ＝λL/d ，其中λ 是光的波长，L 是双缝到屏的距离，d 是双缝之间的间距。
三、光的干涉条件两列光波要产生稳定的干涉现象，需要满足以下条件：1、频率相同只有频率相同的光，它们的振动周期和相位差才能够保持恒定，从而产生稳定的干涉现象。
2、振动方向相同两列光的振动方向相同，才能使它们在相遇区域的振动能够有效地叠加。
3、相位差恒定这意味着两列光波在传播过程中，它们的相位差不会随时间和空间的变化而随机改变。
四、薄膜干涉1、现象当一束光照射到薄膜上时，在薄膜的上、下表面反射的两列光会发生干涉，形成彩色的条纹。
2、常见例子比如肥皂泡表面的彩色条纹、蜻蜓翅膀上的彩色花纹等。
3、应用薄膜干涉在光学仪器的增透膜和增反膜中有重要应用。
增透膜：通过薄膜干涉，使反射光相互抵消，从而增加透射光的强度。
增反膜：则是使反射光相互加强，增加反射光的强度。
五、光的干涉的实际应用1、测量光波波长通过测量干涉条纹的间距和实验装置的参数，可以精确测量光的波长。
2、检测表面平整度利用等厚干涉原理，可以检测物体表面的平整度。
光的干涉(第02课时)(高中物理教学课件)
一.薄膜干涉
一.薄膜干涉
彩色的油膜
彩色的昆虫翅膀
彩色的金属的表面
彩色的照相机镜头
二.薄膜干涉的应用
1.检查平面
在被测平面上放一个透明的样板，在样 板的一端垫一个薄片，使样板的标准平 面与被测平面之间形成一个楔形空气薄 层。用单色光从上面照射，空气层的上 下两个表面反射的两列光波发生干涉。 空气层厚度相同的地方，两列波的路程 差相同，两列波叠加时相互加强或相互 削弱的情况也相同。所以，如果被测表 面是平的，干涉条纹就是一组平行的直 线（图甲）；如果干涉条纹发生弯曲，就表明被测表面不平（图 乙）。这种测量的精度可达10－6cm。 问题：图乙中，弯曲的干涉条纹说明被检查的平面在此处是凹下 还是凸出？ 答：凹下。（右边垫高，左凹右凸） 问题：如果右侧垫两块薄片，条纹会发生什么变化？答：条纹变密
条件：亮条纹
暗条纹
: :
x x
2k
2 (2k
1)
2
k
0.1.2膜会观察到什么现象？
原理：薄膜上不同颜色的光的条纹的明暗位置不同，相 互交错叠加。 现象：明暗相间的彩色水平条纹（干涉中的色散） 问题：要观察薄膜干涉应该在光源的同一侧还是光源的 另一侧？
解：光和虚像间距2a相当于双缝间距
故表达式为：x l
2a
注意：洛埃镜存在半波损失，故中央 是暗纹（平面镜延长线与光屏交点处）
祝你学业有成
2024年4月28日星期日8时27分43秒
比前表面反射光多半波长的奇数倍时满足条件
增透膜
2d (2k 1) d (2k 1) 0 ，(k 0.1.2...)
2
4n
最小厚度d 0 (介质中波长 1 )
4 4n
4
十三章 光 第三节 光的干涉(30张幻灯片)
(2)实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹． (3)实验结论：光是一种波． (4)现象解释：S1和S2相当于两个频率、相位和振动方向相 同的波源，当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶 数倍时(即恰好等于波长的整数倍时)，两列光波在这点相互加 强，出现明条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波 长的奇数倍时，两列光波在这点相互削弱，出现暗条纹．
此ppt下载后可自行编辑
高中物理课件
第三节
光的干涉
明确要求
课标解读 把握方向
学业有成
1．观察干涉现象，认识干涉条纹的特点． 2．能阐述干涉现象的成因及明暗条纹的位置特点． 3．知道相干光源的概念和产生干涉现象的条件．
教材知识梳理 感受自主学习 收获成果
一、杨氏干涉实验 1．物理史实：1801年，英国物理学家托马斯· 杨成功地观 察到了光的干涉现象，开始让人们认识到光的波动性． 2．双缝干涉实验： (1)实验过程：让一束平行的完全相同的单色光投射到一 个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成 了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个 光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生干涉．
S1、S2是两个频率相同，振动状况相同的光源，两列波传 到O点时，经过相同的距离后到达O点，在O点两列光的振动 状况也是相同的，O点就是一个振动加强的点，所以O点将出 现亮条纹，若两列光波到屏上某一点P的光程差(r2－r1)为半波 长的偶数倍，这一点将出现亮条纹；若两列光波到达屏上某点 Q的光程差为半波长的奇数倍，这一点将出现暗条纹．即光程 差Δx＝± nλ(n＝0,1,2,3…)出现亮条纹；Δx＝(2n＋1) 0,1,2,3…)出现暗条纹． λ 2 (n＝
间距是不等的，条纹间距是相邻的两个明条纹或暗条纹中心之 间的距离，条纹间距在干涉图样中是相等的．
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高中物理新课程教学设计案例
《光的干涉》
【教材分析】
本节课是本章的第一节课，本章是以光的波动性为主线，以光的干涉为重点进行编排
的，所以这节课是本章的重点。光的干涉是光具有波动性的主要实验现象，本节内容的成
功教学，将对学生关于光的本性的认知结构起到重要作用，在教学中介绍光的微粒说和波
动说之争，以便引起学生对本节课的关注，同时在教学中体现新课程学习的理念：“自主
学习、合作学习、探究学习”。
【学生分析】
学生已经学过机械波的干涉现象，光的干涉比起机械波来说要深奥得多，机械波得干
涉是以水波为例，形象具体可见，而光波就比较抽象，见到是亮暗相间条纹，不易理解其
中的缘故，在教学安排上，要通过实验的对比展示和学生的自主探究，合作学习，使学生
逐步认识到光的干涉条纹中所蕴涵的波动信息。
【教学目标】
1、 知识与技能：
（1）在学生已有几何光学知识的基础上引导学生回顾人类对光的本性的认识发展过程
（2）在复习机械波干涉的基础上使学生了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。
（3）使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件，并了解其有关计
算，明确可以利用双缝干涉的关系测定光波的波长。
（4）通过干涉实验使学生对光的干涉现象加深认识。
2、 过程与方法
在教学的主要设置了两个探究的问题
（1）在复习水波干涉的基础上，学生通过自主学习掌握光的干涉条件，在双缝干涉实验
中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件。
（2）小组合作学习探究相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距与什么因素有关。
3、 情感态度价值观
培养学生合作的精神、团队的意识和集体的观念，培养学生循着科学家足迹自主探究
科学知识的能力，从而真正实现使每个学生都得到发展的目标。
【教学过程】
课题引入：
师：在日常生活中，我们见到许多光学的现象，如彩虹：彩虹是如何形成？
生：由于光的色散形成的。
师：又如“海市蜃楼”是如何形成？
生：光的全反射形成。
师：如雨后地上油膜的彩色纹路又是如何形成？
以及肥皂泡的彩色条纹又是如何形成？
生：可能是光的折射形成的。
师：可以明确的说不是光的折射形成的，要知道形成的原因是什么，必须要知道光的本质
是什么？
新课教学：
师：这个问题一直以来都是物理学家争论的问题，
在17世纪以牛顿为代表的一派认为：
“光是一种物质微粒，在均匀的介质中以一定的速度传播”
以惠更斯为代表的一派认为：“光是在空间传播的某种波”
你赞同谁的观点？
学生：有赞成微粒说，也有赞成波动说的。
请学生说一说，赞同的原因。
师：干涉现象是波所特有的，假设光是一种波，则必然会观察到光的干涉现象。
我们在哪里还学过波的干涉？
生：机械波的干涉
复习机械波的知识：
观察水波干涉的视频：
师：两列水波相遇时发生什么现象？
学生：两列水波发生干涉现象。
师：什么是干涉现象？
引导学生回答：频率相同的两列波叠加，是某些区域的振动加强，
某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开，
这种现象叫做波的干涉。
师：干涉所形成的图样叫做干涉图样
多媒体展示：请在图中标出两列波相遇时振动加强的区域和振动的减弱的区域
利用电脑在图中标出两列波相遇时振动加强的区域和振动的减弱的区域
师：过去我们曾经定量研究波的干涉，
M点到两个波源的路程差满足什么条件时，该点的振动加强？
M点到两个波源的路程差满足什么条件时，该点的振动减弱？
生：21SS023......路程差－等于、、 、 该点振动加强
(012Snn、、...)
21
35
SS......222路程差－等于、 、
该点振动减弱
(21)(0122Snn、、...)
师：产生稳定的干涉图样的条件是什么？
生：两列波的波源频率相同，且振动情况完全相同。
师：如果要观察到光的干涉现象需要什么条件？
生：首先要两个完全相同的光源。
师：实际上很能找到两个完全相同的光源，所以很难观察到光的干涉现象。
时间就这样过了一百多年，一直到1801年英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功的
观察到了光的干涉。
展示：托马斯·杨双缝干涉示意图
师：介绍实验装置，在挡板上开两条很窄的狭缝，当一束单色光投射到挡板时，两条狭缝
相当于两个完全相同的光源。下面我们就来做一做这个实验。
演示实验：双缝干涉实验
实验现象：亮暗相间等距的条纹
师：等距的含义是什么？
师：相邻两条亮条纹（暗条纹）的中心线之间的距离相等，
不是指亮条纹（或暗条纹）的宽度。
师：如果你是托马斯·杨，你该如何解释光屏上出现的亮条纹（暗条纹）？
光屏上出现亮条纹（或暗条纹）的条件是什么？
小组讨论：形成共识，派代表阐述原因。
生：S1、S2相当与频率相同的波源，亮条纹是由于两列光波的波峰与波峰（或波谷与波谷）
相遇的地方，暗条纹是由于两列光波的波峰与波谷相遇的地方。
S1和S2到光屏上某一点P1的光程差ΔS= P1S2－P1S1
当(0123......)Snn、、、时，该点则出现亮条纹，
当(21)(0123......)2Snn、、、时，该点则出现暗条纹
分组探究：相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距Δx与什么有关？
师：大家先来猜测一下，相邻的两条亮条纹间距△X与什么有关？
生：可能与挡板跟光屏之间距离L有关，L越大，△X越大，
师：哪我们如何证明这种猜测？首先我们可以用实验来证明。
演示实验：将挡板与光屏之间的距离L减小
师：的确△X较小，除此之外我们还可以用什么方法证明？
多媒体演示：用干涉图样可以定性说明L与△X的关系
师：现在我们大家一起用同样方法探究△X还跟什么有关？
探究工具：几张干涉图样、直尺、两种颜色的记号笔。
探究方法：控制变量法、归纳法找出规律
小组探究的结果：双缝的间距d越小，屏到挡板间的距离L越大，光的波长λ越大
则相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距Δx越大。
教师：理论上可以证明Lxd。
你能否根据所学的知识，设计一测量某种可见光波长的方案？
小组讨论：介绍一种方案。
生：由Lxd可知：xdL
只要测出：
（1）双缝的间距d，
（1）屏到挡板间的距离L，
（3）相邻两条亮条纹（或明条纹）的间距Δx
就能知道这种可见光的波长
生：xdL，7710m
师：光的波长单位往往用纳米，700nm
师：物理学家用这种方法就可以知道各色光在真空里的传播的波长及频率
各色光在真空中的波长和频率
光的 颜色 波长 nm 光的 颜色 波长
nm
红 770－620 绿 580－490
橙 620－600 蓝－靛 490－450
黄 600－580 紫 450－400
师：红光波长最大，紫光波长最小
因此红光的干涉条纹间距最大，紫光最小
师：如果用白光做双缝干涉实验，在屏上会出现什么现象？
生：会出现亮暗相间的彩色条纹
师：展示示意图。
【板书设计】
一、双缝干涉实验：
当(0123......)Snn、、、时，该点则出现亮条纹，
当(21)(0123......)2Snn、、、时，该点则出现暗条纹
二、相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距Δx
L
xd
三、白光双缝干涉：亮暗相间的彩色条纹
【教学反思】
本节课是一堂典型的探究式课堂教学，教学中设置两个探究点，学生在自主学习，合
作学习，探究学习的过程掌握了知识和方法，在学习的过程中兴趣盎然，积极主动地参与
到教学中，而且还培养了学习物理的兴趣。唯一有遗憾的是：由于上课时间的限制，未能
完成白光的干涉条纹教学。