5.1 光的干涉 课件 (共65张PPT)2024-2025学年高一物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

(课件网) 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，也经常显现出彩色条纹。 这些彩色条纹或图样是怎样形成的？ 光是否也会产生这些现象 本节我们将探讨 1.光的干涉及其产生条件 我们曾观察过水波的干涉现象，用音叉很容易实现声波的干涉。 那么，当两光相遇时， 是否会产生干涉现象呢 下面我们通过实验来进行探索。 双缝干涉现象 将一未激光照射到双缝上，光通过双缝后照射到光屏上(图5-1)， 装置特点： 1、单孔的作用：是获得点光源 2、双孔的作用：相当于两个振动情况完全相同的光源，双孔的作用是获得相干光源 光的干涉条件： 相干光源： 可观察到屏上出现明暗相间的条纹(图5-2)。 5、干涉图样的特点： （1）形成明暗相间的条纹 （2）亮纹间等距、暗纹间等距 （3）两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹--中央亮纹 提出问题：（1）为什么会出现这样的图象？ （2）怎样用波动理论进行解释？ 运用光的波动理论进行分析 复习： （1）两列波在波峰和波峰相遇或波谷与波谷相遇时振幅变大，说明此点为振动加强点 。 （2）两列波在波峰和波谷相遇时振幅变小，说明此点为振动减弱点。 （3）对光发生干涉时 若光互相加强，出现亮条纹 若光互相削弱，出现暗条纹 激光光源发出的光，同时投射到缝S1和缝S2上，被分成两列光波。 这两列光波振动频率、振动方向都相同，在双缝后相遇，出现振动加强和减弱相间的区域，在屏上就出现了明暗相间的干涉条纹。 可见，两束光相遇时，如果满足一定的条件，也会产生干涉现象。 研究表明，要使两列光波相遇时产生干涉现象，两列光波必须具有相同的频率和振动方向。 干涉是波特有的一种现象，光确实具有波的特性。 1801年，英国物理学家托马斯·杨 首次在实验室成功进行了光的干涉实验，即著名的杨氏双缝干涉实验。 双缝干涉实验示意图如图 5-3 所示。 在一个房间里同时开两盏白炽灯，是看不到干涉现象的。 光的相干条件 两列光波产生干涉的条件，除光波的频率和振动方向必须相同之外，还要求振动必须保持恒定的相位差。如果两列光波的频率和振动方向都相同，但相位差变化不定，这样的两列光波叠加也不可能产生出稳定的干涉图样。 人们把频率相同、振动方向相同和相位差恒定这三个条件称为光的相干条件，符合这三个条件的光源称为相干光源。 2.光的双缝干涉公式 两列光波产生干涉时，为什么会在光屏上出现明暗相间的条纹呢 如图 5-4所示，在光屏的中心取一个点 P0使它到缝S1 和缝S2的距离相等。当从缝S1和缝S2发出的振动情况相同的两列光波经过相等的路程到达点P0时，必然是两列光波的波峰或波谷)同时到达点P0 。 这样，两列光波叠加的结果是该点的光总是得到加强，因此该点就出现亮条纹。 如果我们在点 P 的上方取一个点 P， 使缝S1 和缝S2到点P的距离之差 Δr 正好是光波的半个波长(即 Δr=λ)， 那么两列光波必然是一列波的波峰(或波谷)与另一列波的波谷(或波峰)同时到达点P。 这样，两列光波叠加的结果是该点的光总是减弱， 因此该点就出现暗条纹。 如果我们在点P的上方再取一个点Q， 使缝S1和缝S2到点 Q的距离之差 Δr 正好是光波的一个波长 (即 Δr=λ)， 那么两列光波也是波峰(或波谷 ) 同时到达点Q， 叠加的结果是该点的光总是得到加强， 因此该点也出现亮条纹。 依此类推，如果两列光波到达某点时， 路程差 Δr 为波长的整数倍， 即满足 Δr =±n λ(n=0，1，2，3，…)时， 这两列光波互相加强， 在那里就出现亮条纹; 反之，如果两列光波到达某点时， 路程差 Δr 为半个波长的奇数倍， 即满足 Δr=±(2n+1)(n=0 ，1，2 ，3，…)时，就出现暗条纹。这样，在屏上就形成了明暗相间的干涉图样， 研究表明，在双缝干涉 ... ...