高中物理 第13章 第3節(jié) 光的干涉課件 新人教版選修3-4.ppt

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成才之路 物理 路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索 人教版 選修3 4 機械波 第十三章 第三節(jié)光的干涉 第十二章 很多攝影愛好者在掃描貼在玻璃板表面的底片時常會在掃描后的圖象上看到一圈圈明暗相間的光環(huán) 如圖所示 這就是光的現(xiàn)象 牛頓環(huán) 你知道牛頓環(huán)是怎樣形成的嗎 1 史實1801年 英國物理學(xué)家 成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象 2 實驗示意圖如圖所示 楊氏雙縫干涉實驗 托馬斯 楊 3 實驗過程如圖 讓一束平行的 投射到一個有兩條狹縫S1和S2的擋板上 狹縫S1和S2相距 兩條狹縫就產(chǎn)生兩個光源 它們的振動情況總是 兩光源發(fā)出的光在擋板后面的空間互相 4 實驗現(xiàn)象在屏上得到 的條紋 5 實驗結(jié)論證明光是一種 單色光 很近 相同的 疊加 明暗相間 波 6 現(xiàn)象解釋當(dāng)兩個光源與屏上某點的距離之差等于半波長的 時 即恰好等于波長的 時 兩列光在這點相互加強 這里出現(xiàn) 當(dāng)兩個光源與屏上某點的距離之差等于 時 兩列光在這一點 這里出現(xiàn)暗條紋 偶數(shù)倍 整數(shù)倍 亮條紋 半波長的奇數(shù)倍 相互削弱 1 干涉條件兩列光的 相同 方向相同 差恒定 2 相干光源發(fā)出的光能夠發(fā)生 的兩個光源 光發(fā)生干涉的條件 頻率 振動 相位 干涉 一 對楊氏雙縫干涉實驗的理解1 雙縫干涉的裝置示意圖實驗裝置如圖所示 有光源 單縫 雙縫和光屏 2 單縫屏的作用獲得一個線光源 使光源有唯一的頻率和振動情況 3 雙縫屏的作用平行光照射到單縫S上 又照到雙縫S1 S2上 這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動情況完全一致的相干光 4 屏上某處出現(xiàn)亮 暗條紋的條件頻率相同的兩列波在同一點引起的振動的疊加 如亮條紋處某點同時參與的兩個振動步調(diào)總是一致 即振動方向總是相同 暗條紋處振動步調(diào)總相反 具體產(chǎn)生亮 暗條紋的條件為 如圖所示 從兩只相同的手電筒射出的光 當(dāng)它們在某一區(qū)域疊加后 看不到干涉圖樣 這是因為 A 手電筒射出的光不是單色光B 干涉圖樣太細(xì)小看不清楚C 周圍環(huán)境的光太強D 這兩束光為非相干光源答案 D解析 兩束光為非相干光源 不滿足干涉產(chǎn)生的條件 二 雙縫干涉圖樣的特點1 單色光的干涉圖樣若用單色光作光源 則干涉條紋是明暗相間的條紋 且條紋間距相等 中央為亮條紋 兩相鄰亮紋 或暗紋 間距離與光的波長有關(guān) 波長越大 條紋間距越大 2 白光的干涉圖樣若用白光作光源 則干涉條紋是彩色條紋 且中央條紋是白色的 這是因為 1 從雙縫射出的兩列光波中 各種色光都形成明暗相間的條紋 各種色光都在中央條紋處形成亮條紋 從而復(fù)合成白色條紋 2 兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比 即紅光的亮紋間寬度最大 紫光亮紋間寬度最小 即除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合 這樣便形成了彩色干涉條紋 特別提醒 用白光做干涉實驗 從紅光到紫光其波長由大到小 它們的干涉條紋間距也是從大到小 屏中央各色光都得到加強 混合成白色 但兩側(cè)因條紋間距不同而分開成彩色 而且同一級條紋內(nèi)紫外紅 在楊氏雙縫干涉實驗中 如果不用激光光源而用一般的單色光源 為了完成實驗可在雙縫前邊加一單縫獲得線光源 如圖所示 在用單色光做雙縫干涉實驗時 若單縫S從雙縫S1 S2的中央對稱軸位置處稍微向上移動 則 對楊氏雙縫干涉實驗的理解 A 不再產(chǎn)生干涉條紋B 仍可產(chǎn)生干涉條紋 且中央亮紋P的位置不變C 仍可產(chǎn)生干涉條紋 中央亮紋P的位置向上移D 仍可產(chǎn)生干涉條紋 中央亮紋P的位置略向下移解析 本實驗中單縫S的作用是形成頻率一定的線光源 雙縫S1 S2的作用是形成相干光源 稍微移動S后 沒有改變傳到雙縫的光的頻率 由S1 S2射出的仍是相干光 由單縫S發(fā)出的光到達(dá)屏幕上P點下方某點光程差為零 故中央亮紋下移 答案 D 在雙縫干涉實驗中 以白光為光源 在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋 若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片 只能透過紅光 另一縫前放一綠色濾光片 只能透過綠光 這時 A 只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋 其他顏色的雙縫干涉條紋消失B 紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失 其他顏色的干涉條紋依然存在 C 任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在 但屏上仍有光亮D 屏上無任何光亮答案 C解析 紅光和綠光的頻率不同 不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 故不能產(chǎn)生干涉條紋 如圖所示 在雙縫干涉實驗中 若用 1 5 10 7m的光照射 屏上O點是中央亮條紋 屏上A點為第二級亮條紋所在處 若換用 2 4 10 7m的光照射時 屏上O點處是什么情況 屏上A點處又是什么情況 出現(xiàn)明暗條紋的條件 點評 本題主要考查雙縫干涉原理 路程差與波長的數(shù)量關(guān)系 當(dāng)路程差d滿足光波波長的整數(shù)倍時 該點為亮條紋 當(dāng)路程差d為半波長的奇數(shù)倍時 該點為暗條紋 如圖所示 用頻率為f的單色光垂直照射雙縫 在光屏上的P點出現(xiàn)第3條暗條紋 已知光速為c 則P點到雙縫的距離之差r2 r1應(yīng)為 答案 D