人教版 (2019)选择性必修 第一册光的干涉图片ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册光的干涉图片ppt课件，共53页。PPT课件主要包含了典型例题，光的双缝干涉，薄膜干涉，课堂引入，总结规律，薄膜干涉成因等内容，欢迎下载使用。
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？
3、重叠区内一质点振动是加强还是减弱，取决于什么？
干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象
思考1：光要发生干涉现象需要满足什么条件？
思考2：有没有什么方法可以获得相干光—频率相同的光呢？
相干光源（频率和振动情况一致）
杨氏双缝实验被评为十大最美丽实验之一。
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．
4、双缝干涉图样特点：
例1.(多选)以下光源不可作为相干光源的是(　　)A.两个相同亮度的烛焰B.双丝灯泡C.出自一个光源的两束光D.一束平行单色光经双缝后分为两束解析 根据光发生干涉的条件,可知选A、B。答案 AB
讨论1：为什么有的地方亮一些有些地方暗一些？
由于从S1S2发出的光是振动情况完全相同，又经过相同的路程到达P点，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的也一定是波谷，确信在P点激起的振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，P点总是振动加强的地方，故应出现亮纹，这一条亮纹叫中央亮纹。
讨论2：亮纹和暗纹为什么相间（依次出现）呢？
取P点上方的点P1，从S1S2发出的光到P1点的光程差就不同，若这个光程差正好等于波长的整数倍，比如δ= S1－S2=λ，出现第一条亮纹。
屏上P1点的上方还可以找到δ= S1－S2＝2λ的P2点出现第二条亮纹。
屏上P1点的上方还可以找到δ= S1－S2＝4λ的P2点，δ= S1－S2＝5λ的P3点……等处的第四条、第五条……亮纹；在中央明纹P的下方可找到δ= S1－S2＝λ的P1/点，δ= S1－S2＝2λ的P2/点，δ= S1－S2＝3λ的P3/点等处与中央明纹为对称的第一、第二、第三…，第n条亮纹。
取P点上方的点Q1，与两个狭缝S1、S2路程差δ= S1－S2＝λ/2，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，Q1点激起的振动总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q1点总是振动减弱的地方，故应出现暗纹。
屏上Q1点的上方还可以找到δ= S1－S2＝3λ/2的Q2点出现第二条暗纹。同样可以找到第三条暗纹Q3……，在中央明纹下方也可以找到对称的Q1/、Q2/、Q3/……等暗纹。
（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。
干涉条纹和波长之间的关系
干涉条纹的间距(条纹宽度)与哪些因素有关?
①什么是干涉条纹的间距(条纹宽度)?
条纹间距的含义：相邻两条亮纹（或暗纹）中心之间的距离叫做条纹间距。
我们所说的亮纹是指最亮的地方，暗纹是最暗的地方，从最亮到最暗有一个过渡，条纹间距实际上是最亮和最亮或最暗和最暗之间的距离。
②影响条纹间距大小的因素
保持L、d不变，用不同的单色光进行实验红光的条纹间距最大，紫光的最小。
二、干涉条纹和光的波长之间的关系
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。
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＝dsin θ(令∠S2S1M＝θ) ①
另：x＝ltan θ≈lsin θ ②
时才会出现亮条纹，亮条纹位置为：
亮（暗）纹间距的公式推导
1、相邻明（暗）纹间的距离大小的影响因素：
（2）双缝之间的距离d:
（3）双缝与屏间的距离 l :
波长越大，相邻的亮纹间距越大
d越小，相邻的亮纹间距越大
L越大，相邻的亮纹间距越大
双缝干涉亮（暗）纹间距的公式
（2）不同颜色的光频率不同：f红λ紫
（3）相同双缝干涉装置，不同的光条纹间距不同： Δx红>Δx橙>Δx黄>Δx绿>Δx青>Δx蓝>Δx紫
2、不同单色光干涉条纹宽度：
3、白光的干涉图样特点：
（1）明暗相间的彩色条纹；（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侧，紫光在内侧。
例2.两种单色光束a、b分别照射在同一套双缝干涉演示实验装置时， 得到的干涉图样如图(a)、（b）所示，则 （ ）
A．a光的波长大于b光的波长B．a光的频率大于b光的频率C．a光在真空中的速度大于b光在真空中的速度D．同一种介质对a光的折射率大于对b光的折射率
例3. 双缝干涉实验装置如图所示,当使用波长为6×10-7 m的橙光做实验时,光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹。若使用波长为4×10-7 m的紫光重复上述实验,在P和P1点形成的亮、暗条纹的情况是(　　)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 从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光,由题意,屏中央P到S1、S2距离相等,即由S1、S2分别射出的光到P的路程差为零,因此P处是亮纹中心,因而,无论入射光是什么颜色的光,波长多大,P处都是中央亮纹中心。而P1到S1、S2的路程差刚好是橙光的一个波长,即|P1S1-P1S2|=600 nm=λ橙,则两列光波到达P1时的振动情况完全一致,振动得到加强,因此,出现亮条纹。当换用波长为400 nm的紫光时,|P1S1-P1S2|=600 nm= λ紫,则两列光波到达P1时振动情况完全相反,即由S1、S2射出的光波到达P1时就相互削弱,因此,出现暗条纹。综上所述,选项B正确。答案 B
例4.(多选)用波长为λ的单色光照射单缝O,经过双缝M、N在屏上产生明暗相间的干涉条纹,如图所示,图中a、b、c、d、e为相邻亮条纹的位置,c为中央亮条纹,则(　　)A.由O到达a、b的路程差为零B.由M、N到达b的路程差为λC.由O到达a、c的路程差为4λD.由M、N到达e的路程差为2λ
解析 从O到达某点可以经过M也可以经过N,根据已知条件无法比较从O到达某两点的路程差,故A、C错误;b为中心亮纹旁边的第一条亮纹,则M、N到达b的路程差为波长λ,故B正确;e为中心亮纹旁边的第二条亮纹,M、N到达e的路程差为2λ,故D正确。答案 BD
例5.用单色光做双缝干涉实验时，已知屏上一点P到双缝的路程差δ＝1.5×10－6 m，当单色光波长λ1＝0.5 μm时，P点将形成亮条纹还是暗条纹？若单色光波长λ2＝0.6 μm，此时在中央亮条纹和P点之间有几条暗条纹？
（1）你会看到什么现象？（2）为什么会出现这样的现象？
由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。
光从薄膜的前后两个表面反射出来两个光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。
光程差为波长的整数倍，形成亮条纹。
光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。
薄膜干涉的应用（一）——检查表面的平整程度
取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，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
如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的,如图（b）所示；如果观察到的干涉条纹如图（c）所示，则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。
注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度
薄膜干涉的应用（二）——增透膜
在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程差恰好等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。
因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1/4。由于其它色光不能被有效透射，故反射较强，这样的镜头呈淡紫色。
薄膜干涉的应用（三）——牛顿环
1．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，是因为（　　）A．各色光的波长不同，因而各色光产生的干涉条纹间距不同B．各色光的速度不同，造成条纹间距不同C．各色光的强度不同D．各色光通过双缝的距离不同
2．小华利用如图所示的装置测量某单色光的波长。实验中，小华想增加从目镜中观察到的条纹数量，可（　　）A．将透镜向单缝靠近B．使用间距更大的双缝C．将单缝向靠近双缝的方向移动D．将毛玻璃向远离双缝的方向移动
3．如图所示，用频率为f的单色光（激光）垂直照射双缝，在光屏的P点出现第2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（　　）
4．用同一双缝干涉实验装置在真空中做红光和紫光的双缝干涉实验，获得甲、乙两种干涉条纹，如图所示，则下列说法正确的是（　　）A．甲为紫光，乙为红光B．甲光在水中的传播速率大于乙光在水中的传播速率C．在同一种介质中，甲光的折射率大，乙光的折射率小D．在同一种介质中，甲光的全反射临界角小，乙光的全反射临界角大
5．双缝干涉实验装置的截面图如图所示。光源S到S1、S2的距离相等，O点为S1、S2连线中垂线与光屏的交点。光源S发出的波长为λ的光，经S1出射后垂直穿过玻璃片传播到O点，经S2出射后直接传播到O点，由S1到O点与S2由到O点，光传播的时间差为∆t。玻璃片厚度为10λ，玻璃对该波长光的折射率为1.5，空气中光速为c，不计光在玻璃片内的反射。以下判断正确的是（　　）
6．如图所示，用单色光照射透明标准板M来检查平面N的上表面的平滑情况，观察到如图所示条纹中的P和Q情况，这说明（　　）A．此操作利用了光的偏振原理B．N的上表面B处向上凸起C．若出现两条相连的直线干涉条纹，则说明两条相连的 干涉条纹所对应的空气薄膜厚度相等D．干涉条纹是由M下表面的入射光线和N的上表面的反射光线干涉形成的
7．如图是杨氏双缝干涉实验示意图，其中S1、S2为双缝，D为光屏，实验中观察到屏上O点为中央亮纹的中心，P1为第一级亮纹的中心，若将双缝间的距离变小，其他条件不变，则（　　）A．屏上干涉条纹的间距将变小B．屏上O点仍然为中央亮条纹的中心C．屏上P1位置仍然可能为亮条纹的中心D．屏上P1位置可能为暗条纹的中心
8．现有a、b两束光通过同一狭缝，分别产生了如图甲和乙所示的衍射图样，则下列说法正确的是（　　 ）A．a光的波长小于b光B．若用a光照射某金属板产生了光电效应，则用b光照射该板一定会产生光电效应C．将a、b两束光分别通过同一杨氏双缝干涉仪，条纹间距较大的是a光D．将分别能发出a光和b光的两个点光源安装在水下同一深度，水面上的人从光源的正上方看下去，感觉到a光的深度大