从光的干涉现象谈光的本性
光的干涉PPT教学课件
B、由于光的干涉，此时能量守恒定律不适用
C、反射光的强度等于入射光的强度
D、透射光的强度等于零
4、白光是由不同颜色的光复合而成的,下面说法中正 确的是：( A )
A、 光的颜色由它的频率决定. B、 不同单色光在真空中的波速相同,给定颜色的 光在真空中的波长是一定的. C、 在同一介质中不同单色光的波长不同,由此可 见光的颜色由波长决定. D、单色光由真空进入玻璃传播,其颜色和波长不 变,波速变小.
2、某一单色光，通过双缝后到达屏上： ( )
A、s=kλ 时，出现明条纹
B、s为λ 的奇数倍时，出现暗条纹 C、s为λ/2 的奇数倍时，出现暗条纹 D、s为λ/2 的偶数倍时，出现明条纹
3、一束单色平行光垂直照射到某一厚度均匀的透明 金属膜上，若在由该金属膜上下表面反射的光之间 的路程差恰为入射光波长的整数倍，则（ ）
一、光本性学说的发展史上的五个学说
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：成功地解释光电效应，认为 光具有粒子性。
•作者按照怎样的路线游览故 宫？完成课后题一。
•其中重点介绍了哪座宫殿？ 介绍了哪些方面的情况？说 明顺序怎样？运用了哪些说 明方法？突出了哪些特点？
•为什么重点介绍太和殿？
假如你和老师一 起到故宫游览，老师 已先行来到太和门， 你如何从天安门到太 和门与老师汇合？找 出第3小节中提到的景 点名称，找出交代方 位变化的词语，对照 故宫示意图做说明。
第三课时 光的本性
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二､
光的衍射
知识讲解 (1)衍射现象 衍射现象 光在遇到障碍物时,偏离直线传播方向而照射到阴影区域的 光在遇到障碍物时 偏离直线传播方向而照射到阴影区域的 现象叫做光的衍射. 现象叫做光的衍射 (2)发生明显衍射现象的条件 发生明显衍射现象的条件 当孔或障碍物的尺寸比光波波长小,或者跟波长差不多时 光 当孔或障碍物的尺寸比光波波长小 或者跟波长差不多时,光 或者跟波长差不多时 才能发生明显的衍射现象. 才能发生明显的衍射现象
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2.常见的典型的干涉现象 常见的典型的干涉现象 (1)双缝干涉 双缝干涉 双缝处光振动情况完全相同,光屏上 ①产生明暗条纹的条件:双缝处光振动情况完全相同 光屏上 产生明暗条纹的条件 双缝处光振动情况完全相同 某点与两个狭缝的路程差是光波波长的整数倍处出现明条 与两个狭缝的路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹. 纹,与两个狭缝的路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹 与两个狭缝的路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹
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活学活用 1.如图所示 在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜 在两者之 如图所示,在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜 如图所示 在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜,在两者之 间形成厚度不均匀的空气膜,让一束单一波长的光垂直入 间形成厚度不均匀的空气膜 让一束单一波长的光垂直入 射到该装置上,结果在上方观察到如图所示的同心内疏外 射到该装置上 结果在上方观察到如图所示的同心内疏外 密的圆环状干涉条纹,称为牛顿环 以下说法正确的是 密的圆环状干涉条纹 称为牛顿环.以下说法正确的是 称为牛顿环 以下说法正确的是( )
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(3)三种不同的衍射现象 三种不同的衍射现象 ①小孔衍射 取一个不透光的屏,在屏中间开一个较大的圆孔 用点光源照 取一个不透光的屏 在屏中间开一个较大的圆孔.用点光源照 在屏中间开一个较大的圆孔 射时,在像屏上就出现一个光斑 这是光沿直线传播的结果 射时 在像屏上就出现一个光斑,这是光沿直线传播的结果 在像屏上就出现一个光斑 这是光沿直线传播的结果. 圆孔小一些,可以看到像屏上的光斑也随着减小 但是当圆 圆孔小一些 可以看到像屏上的光斑也随着减小.但是当圆 可以看到像屏上的光斑也随着减小 孔很小时(直径小于 像屏上的光斑不仅不减小, 孔很小时 直径小于0.1 mm)时,像屏上的光斑不仅不减小 直径小于 时 像屏上的光斑不仅不减小 反而成为一些明暗相间的圆环,这些圆环的面积 远远超过 反而成为一些明暗相间的圆环 这些圆环的面积,远远超过 这些圆环的面积 了光按直线传播所能照到的范围,就是说光绕到小孔以外 了光按直线传播所能照到的范围 就是说光绕到小孔以外 的区域中去了,这就是光通过小孔产生的衍射现象 的区域中去了 这就是光通过小孔产生的衍射现象. 这就是光通过小孔产生的衍射现象
光本性学说的发展史
（3）衍射图像： 小孔衍射
（三）、光电效应产生光电效应。
b、时间根短： t<10-9 S
c、1/2mv2=hγ-ω
d、当γ＞γ0时，光电流强度与入射光强度成正比。
三、光的电磁说
（一）依据
（二）电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X、γ X射线
紫外线下的人民币
红外线看到的木星
红外线看到的土星
光谱
(aCmMV$aR$TGBTB-nTy MCh12y ExrA3c6-3zy g&S&I1oTy NFocjW038t8vEN0Ry uuiSO&frhGh0M50jNwoLH qa9Bzi+%duYmKK9 %TBA BgVvo NMA60 As zG zy Bo82mnVnRZw98c AmMp-roXlV zGdPjLWoIYjGsy XR*Jwf&99TeN)Xu)Af8v z!v9P*1eSS40 LZxt-* oQ z484 tnpp*tb OW$Jr3$IIQBn4D75qq+fcpEloimlD0rKleR$C4vcWa&dhDu D#O6 YiJVc( OxJS#p kn% ko* +G5Tn SPrNcQVd1M uSy (KWq!8PoYy V1atu6bB&dh+UCQAy vzGj8o3UKmCBXT)6U (Q&lT*MsIiX S9 k9)) E$6N* ZXZ+D 4mr0aYRFt6SGfT33 %8f6IM s#sn8 kYBtU$f DR(PhOdhTG zlLKm#y qOMApv*4- $0AFu gdAp*x 63ALRHdmSpHlveM 4i3iYtb dB7Sh5 1(BH)I 5Ymse9W*+ ZW!8n V$j%S#CAmT&YVWII*$qq GNpQ9 QRmU2&zD8 gAqfu U#R9JN 1-113# (HdNiD)GAmMX1qn kRToH -rSPIDUey A*NtJKZ OjoaGO zN9y FZJR+ kp #22wf Elheqeiqn*1rW9bMzvlHy 0rVw%eNb4d$5I +y 0k)I CPZ4my n+N*15+3HCZdTh H!+X8 %pVPVR7 zDy AcD1ey 10C4l6 ZEOF* ZS8$% D5dsIr 4PjSFLSucq+udEJ8-H nIExT- dEwK( ikS$!$ 9Wtmf&h-(DPgk5WL Y*Dj$iqcX&)F(WM NeriomGEcAV AY37 OAS#rh o$qcfG aNIy prt-DPnwc4BbH lIwNJ Vot2w+ 7hbK$ UYV41 S6 kl(b! zKW MslhQFFDlX7d kDevvt*xxQ4jc&ftNfdAB8(h pZG* HWBhr o8WbSSe50MmaMb%P5wW ZLpcv$ Bq7m!P -QfMjtt25tU1#b0v1 Kt( kf#lVg kV!4t3e5LU J+My gPTnSf$+NjU844vUdp BIJNhd J8-Yjf4A7LI# G7OF! K(3xg( M)X2a Qu$upF%7u7%ap9az2oxXW9B*vXC(327ujXCdII 0Fa+1J 1r$Mi5 BSl5m#JNh2BVu!oX) )2+aL bvy UZnVAZV GLB(h Gil4Xja4m2QV)#)n&5Uj%t#dfan1h V z9Bx UjR+Y7*xbgG e #8&j8avXSeRhvlcD OSpcw !Dq6bE Xr$2% -tK z+ry pGjQ5*l$+c An*)e5 5B&wmONLC8fIa!N *YFp7 NKWBD zARx 8$q#bI RofchF5 #j%df*1-RH HqHeb %g&)Sx+%Fi+ xMiF0 Us2GmuQ2b$4 w$c8BmF*JJR-rB85( O7AwQ u&xAj*BSqffvC)Tpq 9MG(s- nLn zutK32w zAV41j (1)ZQkQi49euHD4Dy t$qhb2q)ziILO6 Ry o(t#(hhKSH( Mh5pc 1(wG MJEQ kT ahYO MQ3Mg *H23u +E&$kH) zrJx os)tIEo 20g9A %Oj!((zswLqe SxeEgw tegBe Q5A k9n U zuTS&9aT W5rAlBy &zrM FE1seM fL7)lD EsXAmV#V&3)7vA UV1*ChL0rRO XDOg 334GbmhaeIEi!JSd% R1EFd Kv k!)j1wt5m&HcuMg(y EI4sy 6H&jfRXTQA#X!(lMxy Cu--iGWP8W#aPP02KzMQy gjG%osziqOg&DxSFaTSAqTPrn0&5#NPO#tCujjIA9MonWxshNGb !tUBSn BP+Lty SY)*nKKy 4wpy aHjS+Vy bZPrvN*vRJj!JP5Pu0euomugZmcACMl#*0sEe+&S5lf5E*Wb36!MZ qkWAbHJ4NnTYp6#AO*%KK b)-Gqo pfBQRch8y 5%I0 kkY BdP+A5b-Plo3Jjo02gsaHLBp 5MOBeui*6Rfy gft+ kYnm)*McGG4 lPwhKsURSV gcXq0* otppGc YN-qb $O)9sr 1y JocDG7xvlx UcqRc M6* k# wj7pX8TTnIYjHvDT GQ6VK 4*3-8Ro8)8Rb hRlBf4odo68EIhG)Qn(W7+OtlGw5T1%h JA5d03meBf# ZnNV kQ kYF$ 21s3J*m&ezw nlEnT6y 8fy $j4nhEIy PHeNB#h#$c1gc0E6Sthy CI5R8ONg ZB08N +9s+oA TEO9 XYq#FkKoYA OhT+FgS8N$1 en(tqX xcbHQ NO)K zqf#qOJ DfIv+ G$grMmSKx3 B&cIko DBNe wN7%g 6+Snvl4(mIgC$*Lsw NFF#Yt5TQ)g qpcSiX Ug3)M a7QfU GYRxfj!$rbo0r tUx!iY Do5cfx !wX% 2 k!t#q6 ISm5!BVBBE ztm*+r0s0s5ZmYVAq lFO zpr 4y BVjg0OA!k+XF57 1 z0RCSo*P)QcX(&a+SnG7v #WxO 4e%q4 M8Fhc z1&EE9wQm&ehod(9ZfQ0L) eD#jf4!Gdh0 T$L!q&7x5-%DUlVrT#ZeT$U!dOBYmPmM*C24lZ*8Hb-hb&PRcgqA2x-e3(i2$3XE z6 qe%2( bPtCkK 4j5kQ kvoOl(2 YcgilV( 5--RESxl8+vh x)miD!sDiN3 CnIH z(P0Z66F#vI kE( %-8%Km(S0L MUwo Bm)Sy *(nZ9Y-PeMDKaUjQLq k7Gpm!-jb!TJK!EJ Bs4o1* J#xI*7q L-2+x Ymax*qP1phI7Q%5v c1)*Tif vRDLc !W5Y YmJtiwb-WCL MnCR# Ey 7GR4859y lL k#lujNuh)qw XxWv+ 06t$V CiNYH hCD6+ 23MnG MOuS0 ttiM!Sy 7GbRs( gudwV Yn268&oabmx5CROy MoMrg!K$#!#+h)w*zJjOSf%Kfu61y HtxNhE Zi9lcDh EQFj51XWb! olmdQR2tWYp %XW gqK034 pVdT2 (b$AAtZwo8E AR6po ZOW!jBp$Nhr CP -873)BWmb%*d9 Gqj8NW k&)GJcPgFDDCkM Luci3&*Zh$#ls pa$jFPZeAcwDJAO WFZ+G zxIDBu+2cu2 J$qiS46 HRltE EGUQI #%Sf#5 Kt*W1 +*1*Z B0$0qs VS0q% 0U3cY k4fGX Kr k8ug J222f T %VLL +F)4O Vp k9xH RfJuPM(3Ha+ ePeZ#vR+qrb g61f)o! %+AmKm$3M8!IT6 KiPYukg4G!D qRKw w%K%SOL2YIXUF64b#P#DCh!ftgEMKrcr1lQGY OEtzcr 0j5G2GvUWPQy R79IpwFClI VpX&rm)#IThf% zb8 DVY W(Vxe4 YKtkA GJCv3 gSO*jy 3JEufQNjOk$0PmHIPy Au3w &V+dDtEW+!l3*P9y 0VoWHmzLmm#UFkU&T(5%h%N sZKlU 97 ksOc si3$4SPj*PqR%TBpy 4mu#xJnYCx5&hBzW k8vXik6WIQ nHS-wr z6ZBZ oY93o UiZbv+ KR)0-h I&*zr5 5nvq zW1Nads Vn*)s wMUc VtmOTRRy Q5d-(KdE Klo%Q IaVBH TX!K7 v#$Q&i) z7sg6 nHXxff E2sKp sD k8Zli(Ccr2v epeUU VELq8 %X&TD3x0Z df994n DUsH %oBD&Cpy Xa kZT#7LP zc(w %O!v4jP53BBGfVQj1WwN%ZQSy OiHuR%Rtp43tj0233c%W4#t$Au# wtfJ&9$6X2HBjptbwSFXJePrqDmpIie3Tu4 ZB$Hq R0tns4ln lw*y O+o)lEK eI-Ouo 5 z(6dp #)ZQT d kD#w YbQtA gy 6cvlS0tk&lM#4vh$ UV2YU L0tXtHgN5#x e- z1&05E7hbr dJXun 0j%9NaG72YPL5YT Ma$h3$ (Uy 6opFwY!- MsOs1 pgvV6b OO*7u G*OF%%Mw 5MGw T+m&1Vwkm$M!(O c z- zVg sdldEy rW99J3 9 kQXg WpYy T7y VxLs)ON2 J kT-Y# WIl0)!ly n&*c4ah%G xPD9Mps zeA Y-L)hu aU$-ste HYv+ cS*7uo 6rm6UUmJx7OYUOv Qre0G Sn7I0M nj9EoguULL+ X5sAx Se$QG%kc+qwL0IbNbN(GB$)l9Xx 37f z%c xhrP9mnt$2KG4jrH9bG+b6- E0t!d4 v zS9DCzI67# Dq(mCUoUFM a1A6sjohRJR# WstLBp&iUwy h-uhok$nf4N! xi2!M4 hqKdy 5ii&p!eN$WRBp0 zoq 89CbmbbZCU G(MG8 D6) klc 98wp* SaxxRwy bP(8vrcfopwjUiQ zQM1 k9 Zy A*9QFHKB1-m4*mFqQfzhl+$w HZ(56n (U!g)c 7uYdd8 IQFG- gZf6nN 17SUA laSS&neFxtIna Gnb!n kE)d6+ AoinI- EJ(x)8n 5qeSfJ QcjepT)-oSn7u C3S#E 2 z75HE py lrc8wgE kCL65vA0PFYlQ v*fWw Fy G2rdTSw1 MG1%Yw#YF(jYs5thQV!9i4o&Gd1esWGX9bjj05mba(siqBCfaQg!Uina3S%vn NfeE8 L1A9&Ew8O) ro&y Uy faGqk9R&woK kaM wpIPe5%ZAM&7d-gJ %eG-SmCUt( X7jEwsT+ZnQ 5%8M UHG$ X58Sloy -wQG #aKn61 qTcAl9 brS#m!rYsCX 6rSNI2 2YY!le 4jNaOG-43o+mVmEimvFaEqZu-O UuXb W0X#J&cbT9J 6!va!Y fe-TOp 5M1l0e MuDr URXJ&Pn4RmlCsY(GfRbPQeDT9X 2)LPzPp7Qar6 Zd+ kx Yh3gx* wMK kwIDCM +d-v$SW%h0 sZJ k7( RDjzhf hmRNaG& -D42r6a&UuC3&i*w!mBMJWQ$DV%26W)MAlEGij7(+20f4xbcNoxvD VDmUMp%*5 TMvflQUYx0 #Y&gsfB6Qj+hiu-lYnmCAX nKC18I arT&I%E3+w qMpcRJVX8Ii5#3FaFMfy 8x)Rjpb!PYxMy kKLy y Cb*p3V)QC9T4 +rxO k* kax(e EcCYss 1y (WQw*45r NvnU&IFX!g5 Yv)jxa3NSnb +MKgf-PGXY n!cs0F$ M4Eu WiEvN 7BU-U 6-PJCz6%PmjluZTqY4izsm(zu0neg USzhbthPiXRp hgoT% 4wI(Z8 E+g3eSc1qSny CR6ar n)8GeTy V-bH Vo6#Z D!Vy r$2O71FMB&NRBK0j+ z%xZe HIxX kQZ5etVcti1#0 J*87H X3Jmy pXaJCHiM3Fv Y zvgSP5)ZD)x DGrO Avq66o 5vYecb Fl*vXn75ao1mS(x66pvEWAXFFIAwumWD#cw!VmfG8I#N $eWX ILgW( HiZBrb wwonY 6X8-7l#5 zRE ScGUL )As(Ilw (Pg
2024-2025学年高二物理选择性必修第一册(配人教版)课件第4章3.光的干涉
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,即振动方向
总是相同;暗条纹处振动步调总是相反。
3.产生亮、暗条纹的条件
(1)亮条纹产生的条件:屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的
整数倍或半波长的偶数倍。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条
C.S到S1和S2距离不相等
D.阳光不能作为光源
解析 双缝干涉中单缝的作用是获得线光源,而线光源可以看成是由许多个
点光源沿一条线排列组成的,这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽,
得不到线光源。故选项B正确。
角度2双缝干涉中亮暗条纹的判断
【例题2】 (2024湖北孝感高二月考)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,试分析判断P点应出现亮条纹还是暗条纹?分别为第
几条亮条纹或暗条纹?(光在真空中的传播速度c=3×108 m/s)
解析 如图所示,双缝S1、S2到光屏上任意一点P的路程之差Δr=PS2-PS1
知识归纳
1.双缝干涉实验的装置示意图:实验装置示意图如图所示,有光源、单缝、
双缝和光屏。
(1)单缝屏的作用:获得一个线光源,使光源有唯一的频率和振动情况。
(2)双缝屏的作用:平行光照射到单缝S上,又照射到双缝S1、S2上,这样一束
光被分成两束频率相同和振动方向相同、相位差恒定的相干光。
2.屏上某处出现亮、暗条纹的原因:频率相同的两列波在同一点引起的振
②如果膜的厚度为h,折射率为n,前、后表面的反射光的路程差为2h。若满
从光电效应看光的本性
从光电效应看光的本性光到底是什么呢？即光的本性是什么？这一直是学者们注意和探讨的中心。
到了17世纪，由于光学得到了一定的发展，因而关于光的本性问题引起人们越来越大的兴趣。
一、世纪中叶至19世纪：光的微粒说和波动说鉴于17世纪的水平，人们只能把光与两种传递能量的机械运动相类比，分别提出了关于光本性的两种学说：微粒说和波动说。
光的微粒说认为光是由光源发射的一束微粒流。
由此很容易解释直线传播定律和反射定律以及光在折射率较大的媒质中传播速度较快的结论。
然而微粒说对干涉、衍射、偏振等现象的解释相当勉强。
而光的波动说认为，光是一种特殊媒质――“以太”的波动。
通过与机械类比，波动说很容易定性地说明干涉和衍射现象，但不能定量地说明干涉和衍射现象，甚至不能圆满地解释直线传播规律。
因此，多数科学家在17和18世纪倾向于微粒说。
19世纪初，英国的杨氏（T.Yong）完成了著名的“杨氏干涉实验”，提出“干涉原理”。
1815年，法国的菲涅耳（A.JFresnel）使用数学工具对光做了定量论证，提出了“惠更斯―菲涅耳原理”。
该原理用波动理论完满地解释了光的直线传播定律，定量地给出了圆孔的衍射图形的强度分布。
随后阿喇戈（D.Arago）用实验证明了菲涅耳理论，给予强力支持。
1817年，杨氏明确指出，光波是一种横波，1850年，法国的博科（J.B.L.Foucault）公布了他在实验室中测定的光速数据，肯定了光在水（折射率较大）中的传播速度小于在空气（折射率较小）中的速度。
自此，波动说的优势明显体现。
二、光电效应1.光电效应的发现在19世纪末，光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，取得了巨大的成功。
但是，就在这时候，又发现了用波动说无法解释的新现象――光电效应。
光电效应是指在光的照射下物体发射电子的现象。
它是赫兹在1887年最早发现的。
赫兹在做证实麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时，无意中注意到如果接受电磁波的电极之一受到紫外线照射，火花放电就变得容易发生。
物理光学-第2章 光的干涉
2π
m = 0,1,2, … 明条纹 ，半波长的偶数倍 m = 0,1,2, …暗条纹，半波长的奇数倍
λ
6、观察等倾干涉的实验装置 、
23
7、透射光的干涉： 、透射光的干涉：
对于同一厚度的薄膜， 对于同一厚度的薄膜，在某一方向观 察到某一波长对应反射光相干相长， 察到某一波长对应反射光相干相长， 则该波长在对应方向的透射光一定相 干相消。因为要满足能量守恒。 干相消。因为要满足能量守恒。 增透膜、增反膜用在光学仪器的镜头上， 增透膜、增反膜用在光学仪器的镜头上，就 是根据这个道理。 是根据这个道理。
E * = ae i1 e iω1t + be i 2 e iω 2t
= I 1 + I 2 + 2a bcos[(ω1 ω 2 )t + δ ]
I = I1 + I 2 + a bcosδ
6
2.1 光波的叠加
讨论-两个光波就能产生干涉的条件： I = I1 + I 2 + a b cosδ ⑴两个光波的频率相同； ⑵位相差不随时间变化，或者位相差随时间的改变 量远小于毫弧度（rad）； ⑶两个光波的偏振状态不正交。
x = x m +1 x m =
λd 0
D
I = I 1 + I 2 + 2 I 1 I 2 cos δ
双缝干涉条纹是与双缝平行的一组明暗相间彼 此等间距的直条纹，上下对称。 此等间距的直条纹，上下对称。
15
六、光强分布
I = I1 + I 2 ± 2 I1 I 2 cos δ
I1 = I 2
I = 4 I1 cos 2 (δ 2)
12
三、双缝干涉的光程差
13.3光的干涉
如图所示，在用单色光 做双缝干涉实验时，若单缝S从双 缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微
向上移动，则( D )
A．不再产生干涉条纹 B．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置不变 C．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置略向上移 D．仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置略向下移
解析：选D.本实验中单缝S的作用是形成频率一定的线光源，双
Q1 第一暗纹 P 中央亮纹
δ= 3λ/2
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。
亮
亮
λ1
越大
亮
亮
λ2
2、影响相邻两明纹间的距离大小因素：
①波长λ
②狭缝之间的距离 d ③为挡板与屏间的距离l
x l
d
P1
S1 P
S2 l
思考：若用蓝光在同样的装置中做双缝干涉实验， 会得到什么图样呢？
红光和蓝光双缝干涉实验的图样有什么区别？
采用相同的装置、不同的单
色光进一步实验，看到如图 所示的情况。分析说明：
成的亮、暗条纹的情况是( B )
A．P和P1都是亮条纹 B．P是亮条纹，P1是暗条纹 C．P是暗条纹，P1是亮条纹 D．P和P1都是暗条纹
[解析] λλ橙紫＝64× ×1100－ －77 mm＝1.5＝32.
P1 点对橙光：Δr＝n·λ 橙，
对紫光：Δr＝nλ 橙＝n·32λ 紫＝3n·λ2紫
因为 P1 与 P 相邻，所以 n＝1，P1 点是暗条纹．
光的本性
光的本性学习目的：1、理解光的干涉现象，理解产生明暗纹的条件，了解光的干涉现象的应用2、了解光的衍射现象和产生明显衍射的条件3、了解光是一种电磁波；了解无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线等都是波长不同的电磁波4、了解光谱和光谱分析的初步知识5．了解光电效应规律6．了解光子说主要内容：光的波动性1．人类对光的本性的两种认识人类对光的本性的认识经历了一个辩证发展的过程，到十七世纪，在人类已经积累了许多几何光学知识的基础上，形成了对光的本性的两种认识——微粒说和波动说（1）微粒说：牛顿认为光是从光源发出的一种物质微粒，在均匀介质中以一定的速度传播（2）波动说：惠更斯认为光是一种振动，以能的形式向四周传播以上两种理论对光的本性认识的矛盾，是推动人类认识光的本性的内在动力。
根据事实建立新的学说，发展学说或者决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说，这是人类认识自然的基本规律。
2．光的干涉（1）双缝干涉英国物理学家托马斯·杨采用“一分为二”的方法获得了相干光源，在用单色光做双缝干涉实验时，在光屏上距双缝的路程差为光波波长的整数倍的地方出现明条纹；光屏上距双缝的路程差为光波半波长的奇数倍的地方出现暗条纹。
两列波的路程差d=r2-r1= x，d=kλ时，x=k λ，屏上出现亮条纹，d=(2k+1) 时，x=(2k+1) ·，屏上出现暗条纹，k=0，±1，±2……相邻两条亮（暗）条纹间距：△x= λ利用此规律可以用来测定光波的波长。
理论和实验都证明，干涉条纹间距（相邻两条明条纹中心或相邻两条暗条纹中心的间距）跟波长成正比。
所以从红光到紫光的干涉条纹间距越来越小，在用白光做双缝干涉实验时，除中央亮条纹为白色外，两侧均为彩色的干涉条纹。
（2）薄膜干涉当光照射到薄膜上时，被膜的前、后表面反射的两列光形成两列相干光，相叠加，也可发生干涉现象。
若入射光为单色光，可形成明暗相间的干涉条纹；若入射光为白光，可形成彩色的干涉条纹。
光的本性究竟是什么
光的本性究竟是什么？一直是科学家研究探索的中心，在光学的研究历史中，逐渐形成了两种相互对立的理论，即光的微粒学说和光的波动学说。
首先提出光的微粒学说的是笛卡儿，后来牛顿成为微粒学说的主要代表人物。
促使早期学者们认为光是微粒的原因可能有两个，一是在均匀介质中，光沿直线传播，符合牛顿力学中物体运动的规律，二是那时人们已认识到，光能够在真空中传播，而任何波动的传播都需要传播介质，而光也可以不需要介质，因此，光是微粒，而不是波动。
牛顿试图用经典力学的理论解释光微粒的运动规律，他用惯性定律成功地解释了光的直线传播定律，也结实了光的反射和折射定律，但按照牛顿的结实却得到了光的光密介质中传播的速度大于在光疏介质中传播的速度的错误结论。
对后来人类发现的光的干涉、衍射、偏振等现象无法做出解释。
在与光的微粒说发展的同时，光的波动学说也在逐渐形成。
根据光的干涉和衍射现象，胡克首先提出光是快振动组成的，并以非常大的速度传播。
惠更斯发展了这个观点，他从机械波的观点出发，接受了笛卡儿的“以太”思想，认为在整个宇宙间充满了一种弹性介质——以太，光就是在以太传播的波动，提出了次波理论，解释了反射、折射、衍射和双折射现象。
由于波动理论不够完善，加之牛顿在科学界的权威，光的微粒学说占据主导地位。
到1801年，杨氏用双孔装置成功地测定了光波长，马吕斯在反射光中发现了光的偏振现象，菲涅尔和阿啦果用波动理论成功地解释了偏振现象，为光的波动理论的发展奠定了有力的基础。
为解决光究竟是波动还是微粒的问题，1818年拉普拉斯和毕奥将光衍射作为问题，悬赏征集论文，期望通过研究得到光是微粒的结论，但奖金最终授予了菲涅尔，菲涅尔从光的波观点出发，用惠更斯的次波理论圆满地解释了光的衍射现象，泊松以菲涅尔的理论为基础，推出了通过小圆屏产生衍射现象时，在圆屏的后方应出现一个亮点，与当时的观测经验相矛盾，据此反击波动理论，阿啦果通过实验证实了实验现象，历史称之为泊松亮点。
光的干涉
干涉图样: 干涉图样 3D—旋转双曲面族 旋转双曲面族
2D—旋转双曲面族的截线 旋转双曲面族的截线
屏幕∥ 傍轴区:平行等距直线 屏幕∥ S1 S2,傍轴区 平行等距直线 傍轴区 一系列平行的明、暗相间的条纹; ● 一系列平行的明、暗相间的条纹 不太大时直条纹且等间距; ● θ 不太大时直条纹且等间距 ● ∆y ∝ λ ∆y ∝ ro ∆y ∝ 1 ●中间级次低，两边级次高; 中间级次低，两边级次高
几何光程差为: 几何光程差为
δ = 2n2do cos i2
式中n2、do为薄膜的折射率及厚度,i2 为薄膜中光的折射角; 式中 为薄膜的折射率及厚度 为薄膜中光的折射角 计算光程差时要考虑薄膜上、下表面的附加光程差. 计算光程差时要考虑薄膜上、下表面的附加光程差
10. 迈克尔逊干涉仪—分振幅双光束干涉 分振幅双光束干涉
干涉相长
I = ( A1 + A2 ) 2 I = ( A1 − A2 ) 2
j = 0,±1,±2⋯
干涉相消
6.分波面干涉 分波面干涉
光程差
jλ y λ δ =d = ro (2 j + 1) 2
明纹 ( j = 0,±1,±2⋯ ) 暗纹
干涉条纹位置 条纹间距
roλ j d y= rλ (2 j + 1) o 2d
( A1 = A2 )
总光强不等于分强度之和
当干涉项对时间的平均值等于零,称非相干叠加 则 当干涉项对时间的平均值等于零 称非相干叠加,则 称非相干叠加 总光强等于分强度之和 1).频率相同 频率相同; 频率相同 2).有相互平行的分量 有相互平行的分量; 有相互平行的分量 3).在叠加区域内位相差恒定 在叠加区域内位相差恒定. 在叠加区域内位相差恒定
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从光的干涉现象谈光的本性
对于光的本性的认识，几个世纪以来始终存在着激烈的争
论，光的波粒二象性是两种学说相互妥协的结果。在解释一些
现象如干涉和衍射时，人们就用波动说去解释，而对另一些现
象如光电效应就用微粒说去说明。这种既是微粒又是波的存在
在观念上确实叫人们不容易接受，其原因是到现在为止还没有
一种理论能很好地把波动和微粒统一在一个模式下。本文正是
从这样一种出发点来探讨光的本性。
假设有一个光源S1，在S1前放置一块屏幕，从S1发出
的光(光子)会将整个屏幕均匀的照亮。我们知道，屏幕的亮度
是与落在屏幕上面的光子数的多少有关的。严格地说，屏幕的
亮度是以垂直于屏幕的光线与屏幕的交点为中心向四周逐渐变
暗的。但这种变化决不是几率问题。证明如下：把S1放在一
个半径为R1的球的中心，假设S1在单位时间里发射出N个光
子，则单位球面积上所接受的光子数等于光子数N除以球的总
面积4 R12，如果把球的半径由R1变为R2(R2 R1)，则在单位
球面积上所接受的光子数就变为N除以4 R22，由于R2大于
R1，所以半径为R1的球在单位球面积上接受的光子数大于R2
球单位面积上的光子数。这就是为什么屏幕上的亮度是由明到
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暗逐渐变化的原因。当屏幕距光源的距离很大且屏幕的面积又
很小时，就可以近似的认为屏幕上的光子是均匀分布的。
现在把另一个相干光源S2放在靠近S1的地方，情况有了
变化。在垂直两个光源的平面上出现了明暗相间的圆环，而在
平行两个光源的平面上，则出现了明暗相间的条纹见图一，这
就是人们所说的光的干涉条纹。因为干涉现象是波动的最主要
特征，所以这也就成了光具有波动性的最有力证据之一。我们
知道机械波是振动在媒质中的传播，当有两列相干波源存在
时，媒质中任意一点的振动是两列波各自到达这一点时波的叠
加。当到达这一点的两列波的相位相同时，则在这一点上的振
幅最大，如果两列波的相位相差1800时，则振动的振幅相互
抵消，这样就形成了有规则的干涉条纹。经典光学正是套用机
械波的方法证明光的干涉条纹的，而传播光的媒质以太已被证
明是根本不存在的，这样用机械波的方法证明光的干涉条纹也
就显得比较牵强。量子力学在解释干涉条纹时则采用的是几率
波的方法，认为亮的地方是光子出现几率多的地方，暗的地方
则是光子出现几率少的地方。问题是当只有一个光源时，光子
是均匀分布在屏幕上的，而当存在另一个相干光源时，按照量
子理论光子就会集中出现在一些地方而不去另一些地方，几率
的解释是不能使人心悦诚服地接受的。爱因斯坦曾用上帝不掷
骰子来表达他对用几率描述单个粒子行为的厌恶。这就是目前
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对于光的干涉现象的两种正统解释方法。我们对于光本性的认
识是否还存在其它我们没有考虑到的因素，是否还存在其它的
证明方法来统一光的波粒二象性即用一种理论解释来解释波动
性和粒子性呢?
为了找到这种新的理论，在此我们不得不在现有光量子理
论基础上进行一些必要的修正即单个光量子的能量是变化的，
光子的能量和质量是相互转化的，转化的频率就是光的频率。
频率快光子的能量大质量小，相反，频率慢则光子的能量小质
量大，这样光子在空间所走的路程就形成了一条类波的轨迹。
在论证光的干涉现象之前，我们先对光源进行定义。单频率点
光源---频率单一且所有光子在离开光源时的状态(相位)都相
同。单频率点光源具有这样两个特点，其一在距光源某一点的
空间位置上，光子的状态不随时间变化。其二光子的状态随距
点光源的距离作周期变化。光的波长指的是光子在一个周期的
时间内在空间运行的距离。
我们在x轴上设置两个点光源S1和S2，如图一所示。令
P为垂直平面上的一点，从P点到S1和S2的光程差PS1-PS2
为波长的某个正数倍ml(m= 1，2，3， )。从S1和S2出发的
两列光子，将同相地达到P点，状态相同。再令Q为垂直平面
上的另一点，从Q到S1和S2的光程差也为ml。过P和Q点
做一条曲线，使得这曲线上所有过XO的垂直平面内的点的轨
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迹都具有这样的性质，即这条曲线上任意一点到S1和S2的距
离之差为常数，根据解析几何我们知道，这曲线是一条双曲
线。如果我们设想这一双曲线以直线XO为轴旋转，则它将扫
出一个曲面，叫做双曲面。我们看到，在这曲面上的任意一
点，来自S1和S2的光子始终都是同相位的(相位差保持不
变)，光子在曲面上的每一点的状态是一定的，沿曲面上的点
的状态是周期变化的。由于光的波长很短，光子沿曲面的这种
周期变化是不容易被观测到。转贴于
同理，我们令T为垂直平面上的另一点(图中未画出)，从
T点到S1和S2的光程差TS1-TS2为波长的l/2 (2m+1)倍(m=
1，2，3， )。从S1和S2出发的两列光子，将以1800的相位
差达到T点。再令V为垂直平面上的另一点(图中未画出)，从
V到S1和S2的光程差也为道长l/2 (2m+1)倍。过T和V做一
条曲线使这曲线上任一点到两定点S1和S2的距离之差为常
数，这曲线也是一条双曲线，以XO为轴旋转同样将扫出一双
曲面。所不同的是来自S1和S2的光子到达这曲面上的任意一
点的相位差始终为1800，叠加后的最终状态是一个恒定的
值。
图一是在S1到S2的距离为3l，P点的光程差为PS1-
PS2=2l(m=2)这一简单情况下画出的。m=1的那条双曲线是垂
直平面内光程差为l的那些点的轨迹。光程差为零(m=0)的各
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点的轨迹是过S1S2中点的一条直线。由它绕XO旋转而成的将
是一个平面。图中还画出m=-1和m=-2的双曲线。在这种情况
下，这五条曲线绕XO旋转而产生五个曲面，这五个曲面将S1
和S2两光源所形成的能量场分成了6个左右对称的无限延伸
的能量空间。屏幕上亮线将出现在屏幕与诸双曲面相交的那些
曲线的任何所在位置上。如果两点光源间的距离是许多个波
长，则将存在许多曲面，在这些曲面上各光子相互加强。因而
在平行于两光源连线的屏幕上，将形成许多明暗相间的双曲线
(几乎是直线)干涉条纹。而在垂直于两光源连线的屏幕上将形
成许多明暗相间的圆形干涉条纹。两条相邻的明条纹之间的关
系是光程差相差一个l，暗条纹与相邻明条纹之间相差l/2。
干涉条纹从明到暗再到明之间的相位变化是从同相到相差
1800相位再到同相。
为了检验以上的设想是否正确，这里我结合光的干涉实验
和光电效应实验设计了一个简单实验。第一步用光干涉仪产生
明暗相间的干涉条纹。第二步将光电管依次放在从明到暗条纹
的不同位置上，当然采用的单色光源频率要在临阈频率之上，
观察产生光电子动能的大小。如果按照现有光量子理论，光电
子的动能应该是不变的，原因是光子的能量只与光的频率有关
而与光的亮度无关，干涉后光的频率并没有变化，所以在从明
到暗的条纹上，测得的光电子的动能应该是不变的。再从量子
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理论的观点来分析，明亮的地方光子出现的几率大，暗的地方
光子出现的几率小，明暗只是单位面积上光子数不同而已，光
子的动能并没有改变，所以结论也是光电子的动能不变。而我
的结论则是在从明到暗的干涉条纹上光子数是一样的，产生的
光电子的动能是从大到小连续变化的。
如果实验的结果与我所做的推论一致，我们不妨把这一结
论推广到一切实物粒子，因为实物粒子也具有波粒二象性，即
一切实物粒子自身的能量与质量之间始终处在不停地相互变化
中，这也正是量子力学波函数所要描述的微观世界粒子的客观
实在图像。