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(共24张PPT)
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。
新课引入
这些现象是怎么产生的？“条纹”让你想到了什么呢？
两列频率相同、相位差恒定、振动方向相同的水波相遇时, 会发生干涉。干涉是波所特有的现象。
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？
难点：怎样获取两束相干光源（频率和振动情况一致）
复习回顾
寻找相干光源
任务一、光的双缝干涉
天才的设想
托马斯·杨
杨氏双缝实验被评为十大最美丽实验之一。
巧妙解决了相干光问题
1、单缝作用：
获得线光源，使光源有唯一的频率和振动情况．
2、双缝作用：
获得两个频率相同、振动情况完全相同的光源，叫相干光源(频率相同)
用氦氖激光器演示光的双缝干涉
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773-1829）在实验室里成功的观察到光的干涉．
等间距
3、双缝干涉图样特点：
中央亮条纹
明暗相间
4、杨氏双缝干涉实验证明了光是一种波。
任务一、光的双缝干涉
双缝
S1
S2
屏幕
P1 第一亮纹 δ=λ
P 中央亮纹 δ=0
P2 第二亮纹 δ=2λ
P3 / 第三亮纹 δ=3λ
P3 第三亮纹 δ=3λ
P3 / 第二亮纹 δ=2λ
P3 / 第一亮纹 δ=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
δ=5λ/2
δ=λ/2
δ=3λ/2
δ=5λ/2
δ=3λ/2
δ=λ/2
S1
S2
P2
讨论：1.为什么有的地方亮一些有些地方暗一些？
2.亮纹和暗纹为什么相间（依次出现）呢？
实验现象解读
（1）空间的某点距离光源S1和S2的路程差为0、1 λ、2 λ、3 λ、等波长的整数倍（半波长的偶数倍）时，该点为振动加强点。
（2）空间的某点距离光源S1和S2的路程差为λ /2、3 λ/2、5λ/2、等半波长的奇数倍时，该点为振动减弱点。
光程差 δ =nλ（ n=0，1，2，等）
光程差 δ=（2n-1)λ/2 (n=1,2,3,等）
亮纹
暗纹
总结规律：
当光程差为0时：
n=0，称为中央亮条纹（零级亮条纹）
当光程差为 时：
称为n级亮条纹
—— 2n+1，n从0开始取，但没有0级暗条纹。
想想为什么不写作2n+1 ？
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
小试牛刀
例题1、如图所示，在双缝干涉实验中，S1、S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P到S1、S2的距离之差为2.1×10-6m，现分别用A、B两束单色光在空气中做双缝干涉实验。
(1)若A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10-7m，则P点是亮条纹还是暗条纹；
(2)若B光在某介质中的波长为3.15×10-7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°，则P点是亮条纹还是暗条纹。(sin 37°＝0.6)
双缝
S1
S2
屏幕
1、什么是干涉条纹的间距
△x
△x
L
d
2、干涉条纹的间距与哪些因素有关
任务二、干涉条纹和光的波长之间的关系
条纹间距△x：相邻两条亮纹（或暗纹）中心之间的距离叫做条纹间距。
目标：求△x
相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为：
如图所示，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。
另：x＝l tan θ ≈ l sin θ
目标：求 △x
亮（暗）纹间距的公式推导
消去sin θ 得：
当路程差为波长的整数倍，即
有：r2－r1＝d sin θ (令∠S2S1M＝θ )
出现亮条纹，亮条纹位置为：
双缝干涉亮（暗）纹间距的公式
红 760nm~630nm
橙 630nm~590nm
黄 590nm~570nm
绿 570nm~500nm
青 500nm~460nm
蓝 460nm~430nm
紫 430nm~400nm
各色光在真空中的波长
λ红>λ橙>λ黄>λ绿>λ青>λ蓝>λ紫
f红Δx红>Δx橙>Δx黄>Δx绿>Δx青>Δx蓝>Δx紫
白光的干涉图样是什么样？
①明暗相间的彩色条纹；(是光的色散的一种)
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缘，紫光在内缘。
白光是复色光
2、在光的双缝干涉现象里，下列描述正确的是(　　)
A．用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较长的红光
B．用白光做光的干涉实验时，偏离中央亮条纹较远的是波长较短的紫光
C．相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的
D．在双缝干涉现象里，把入射光由红光换成紫光，相邻两个亮条纹间距将变宽
小试牛刀
A
例2、如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以(　　)
A．增大S1 与S2 的间距
B．减小双缝屏到光屏的距离
C．将绿光换为红光
D．将绿光换为紫光
C
任务三、薄膜干涉
你看到了什么现象？为什么会出现这样的现象？
薄膜上烛焰的像有水平条纹
由于重力的作用，肥皂薄膜上薄下厚．
任务三、薄膜干涉
(1)由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。
(2)光在薄膜的前后两个表面发生反射，这两列光的频率相同，相遇时产生干涉。
(3)薄膜干涉的光程差：
1、薄膜干涉的成因
在阳光下，为什么肥皂薄膜上会形成彩色图样
思考2：厚度满足什么出现亮（暗）条纹？
思考1：沿着什么方向观察才能看到干涉条纹？
—— 光入射的方向
同一级亮（暗）条纹在厚度相同的地方出现，故薄膜干涉也称为等厚干涉。条纹方向是水平的。
任务三、薄膜干涉
在阳光下，为什么肥皂薄膜上会形成彩色图样
思考3：绿光换为红光，原有的亮条纹会向上还是向下移动？
—— 向下
思考4：白光入射会怎样？
三、薄膜干涉
会出现彩色的干涉条纹。
2、薄膜干涉的应用
——劈尖干涉法检查表面的平整程度
劈尖空气薄层
用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹；
标准样板
待检部件
如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的；
增透膜
在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长。它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜。
照相机的增透膜：
2、薄膜干涉的应用
为在增透膜中的波长
例题3、劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当某单色光垂直入射后，从上往下看到亮暗相间的干涉条纹如图乙所示。下面关于条纹的说法正确的是（　　）
A．任意相邻暗条纹所对应的薄膜厚度差随其厚度增加而增大
B．任意一条亮条纹所在位置对应的空气薄膜厚度不一定相等
C．若仅在图甲装置中抽去一张纸片，则图乙所示干涉条纹将变密
D．若仅减小垂直入射的单色光频率，则图乙所示干涉条纹将变疏
D
1、下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是(　　)
A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹
D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生
2、如图所示，用频率为f的单色光(激光)垂直照射双缝，在屏的P点出现第3条暗条纹，已知光速为c，则P到双缝S1、S2的距离之差|r1－r2|应为 ________。
课后作业：
BC

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