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课件网) 4.3 光的干涉 肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，经常显现出彩色条纹。 一、观察现象 两列机械波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同，即相干波源会发生干涉。光是一种电磁波，那么光也应该会发生干涉现象。如何找到相干光源，并实验观察光的干涉现象？ 单缝 双缝 S1 S S2 屏 机械波的干涉 1. 两个独立的光源发出的光不是相干光 原因: 即使频率(颜色)相同，相位差不恒定。 2. 1801年托马斯·杨寻找到的相干光源 寻找相干光源 狭缝 (1)单缝作用：获得一束线光源，使光源有唯一频率和振动情况，也可用激光直接照射双缝。 强光 二、光的干涉 (2)双缝作用：把一束光分成两列频率相同、相位差恒定、振动方向相同的相干光。双缝间距为 0.1mm。 二、光的双缝干涉 单缝 双缝 S1 S S2 屏 1.实验现象：屏上形成的明暗相间条纹叫做干涉图样 2.干涉图样的特点： 等间距、 中央为亮条纹 明暗相间、 亮条纹的中心线 亮条纹的中心线 暗条纹的中心线 暗条纹的中心线 二、光的双缝干涉 S1 S2 P 来自同一束光，为同相位的相干光源。 P1 S1 S2 P2 d =λ 振动加强点条件：（亮条纹） 振动减弱点条件： （暗条纹） 二、光的双缝干涉 如图所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P 。对屏上与P距离为x的一点 P1，两缝与P1的距离P1 S1＝r1， P1 S2＝r2。 S1 S2 P1 P l d x r2 r1 M 当两列波的路程差为波长的整数倍，即 相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为： 在线段P1 S2上作P1 M＝ P1 S1，则S2M＝r2－r1， 因d l，三角形S1S2M可看做直角三角形。 有：r2－r1＝d sin θ (令∠S2S1M＝θ ) ① 另：x＝l tan θ ≈ l sin θ ② 时才会出现亮条纹，亮条纹位置为： 目标：求 x 二、光的双缝干涉 S1 S2 P1 P l d x r2 r1 M 当光程差为0时： n=0，称为中央亮条纹（零级亮条纹） 用光程差讨论亮条纹： 当光程差为 时： 称为n级亮条纹 思考：n级暗条纹，怎么定义的？ 称为n级暗条纹。 想想为什么不写作2n+1 ？ ——— 2n+1，n从0开始取，但没有0级暗条纹。 二、光的双缝干涉 双缝 S1 S2 光屏 P1 第一亮纹 △r=λ P 中央亮纹 △r=0 P2 第二亮纹 △r=2λ P3 / 第三亮纹 △r=3λ P3 第三亮纹 △r=3λ P2/ 第二亮纹 △r=2λ P1/ 第一亮纹 △r=λ Q2 第二暗纹 Q 1 第一暗纹 Q3 第三暗纹 Q3 / 第三暗纹 Q2 / 第二暗纹 Q1 / 第一暗纹 △r=5λ/2 △r=λ/2 △r=3λ/2 △r=5λ/2 △r=3λ/2 △r=λ/2 产生明暗条纹的条件： 亮纹：光程差△r = kλ（ k= 0,1，2，等） 暗纹：光程差△r =（2k-1)λ/2 (k=1,2,3,等） 总结规律 二、光的双缝干涉 例1 在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹．若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光的频率、波长均不相等，这时( ) A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失 B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在 C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在 D．至少有一种颜色的双缝干涉条纹 C 二、光的双缝干涉 例2 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) 二、光的双缝干涉 双缝 S1 S2 光屏 P1 第一亮纹 △r=λ P 中央亮纹 △r=0 P2 第二亮纹 △r=2λ P3 / 第三亮纹 △r=3λ P3 第三亮纹 △r=3λ P2/ 第二亮纹 △r=2λ P1/ 第一亮纹 △r=λ Q2 第二暗纹 Q 1 第一暗纹 Q3 ... ...
