物理课件光的干涉和衍射li上课讲义.ppt

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1、物理课件光的干涉和衍射li 波偏离直线方向绕过障碍物阴影里去波偏离直线方向绕过障碍物阴影里去的现象叫做的现象叫做波的衍射波的衍射。波的衍射波的衍射缝、孔或障碍物的尺寸跟波长缝、孔或障碍物的尺寸跟波长差不多差不多，或者，或者比波长比波长更小更小时。时。发生明显衍射现象的条件：发生明显衍射现象的条件：衍衍射射是是波波的的重重要要特特性性之之一一，一一切切波波都都能能发生衍射发生衍射。注意：注意：第十三章第十三章 光的本性光的本性光的干涉和光的衍射光的干涉和光的衍射地上的油膜肥皂泡光是在空间传播的某种波光是在空间传播的某种波光是一种物质微粒，光是一种物质微粒，在均匀的介质中以一定的速度传播在均匀的介

2、质中以一定的速度传播惠更斯惠更斯16291695牛牛 顿顿1643-1727光的本质是什么？光的本质是什么？你赞同谁的观点？牛顿的微粒说牛顿的微粒说:成功的解释成功的解释(1)(1)光的直线传播光的直线传播(2)(2)光的反射光的反射,折射折射遇到的困难遇到的困难:(1)(1)光在两种介质的交界面上同时发生的反射光在两种介质的交界面上同时发生的反射和折射现象和折射现象.几束光交叉相遇后会彼此毫无妨碍地继续传播几束光交叉相遇后会彼此毫无妨碍地继续传播（3 3）光的直线传播只是近似的规律）光的直线传播只是近似的规律惠更斯的波动说惠更斯的波动说:成功的解释成功的解释:(1)光的反射和折射及两种界面光

3、的反射和折射及两种界面同时发生的反射和折射同时发生的反射和折射.(2)两种光相遇后不改变光的运两种光相遇后不改变光的运动状态动状态.遇到的困难遇到的困难:光经过杆后在地上留下的影子光经过杆后在地上留下的影子没有发现光的干涉和衍射现象没有发现光的干涉和衍射现象.光到底是什么？光到底是什么？1717世纪明确形成世纪明确形成了两大对立学说了两大对立学说牛顿牛顿惠更斯惠更斯微粒说微粒说波动说波动说1919世纪初证明了世纪初证明了波动说的正确性波动说的正确性由于波动说没有由于波动说没有数学基础以及牛数学基础以及牛顿的威望使得微顿的威望使得微粒说一直占上风粒说一直占上风1919世纪末光电效应现象使得世纪末

4、光电效应现象使得爱因斯坦在爱因斯坦在2020世纪初提出了世纪初提出了光子光子说：光具有粒子性说：光具有粒子性这里的光子完全不同于牛顿所说的这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒微粒”光的波动性光的波动性一一 、光的干涉、光的干涉 (interference Of light)(interference Of light)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.18011801年，英国物理学家托马斯年，英国物理学家托马斯杨杨（1773182917731829）在实验室里成功的观察到了光的干涉）在实验室里成功的观察到了光的干涉光的干涉光的干涉光的干涉光的干涉双缝干涉

5、双缝干涉激激光光束束双双缝缝屏屏等间距等间距图样有何特征？图样有何特征？亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线中央亮条纹中央亮条纹明暗相间明暗相间光的干涉光的干涉双缝干涉双缝干涉P r=P1S2P1S1光程差光程差S1S2dP1PP2相干波源是哪两个相干波源是哪两个？S1、S2P1光的干涉光的干涉双缝干涉 光光屏屏上上某某点点到到双双缝缝的的 路路程程差差（光光程程差差）为为半半波波长长的的奇奇数数倍倍时时，该该点点出出现现暗暗条条纹纹D=(2n+1)/2（n=1、3、5）问问（1）什么情况下出现明条纹？什么情况下出现明条纹？光屏上某点到双缝的路程差（光程差）为光屏上某点到双

6、缝的路程差（光程差）为波长的整数波长的整数倍时，该点出现亮条纹。倍时，该点出现亮条纹。D=n(n=0、1、3)（2）什么情况下出现暗条纹？）什么情况下出现暗条纹？S1S2P1Pd光的干涉光的干涉双缝干涉双缝干涉问：问：（1）改用不同颜色的光做该实验，条纹间隔）改用不同颜色的光做该实验，条纹间隔是否相同？什么颜色的光条纹间隔最大？是否相同？什么颜色的光条纹间隔最大？S1S2P1PL1（2）屏到光源距离改变，条）屏到光源距离改变，条纹间隔会改变吗？纹间隔会改变吗？随屏到光源的距离的增大而增大随屏到光源的距离的增大而增大红光波长最红光波长最大大，紫光波长最，紫光波长最小小光的干涉光的干涉双缝干涉双缝

7、干涉请问请问：如果改用白光做双缝干涉实验，：如果改用白光做双缝干涉实验，能看到白色的明暗相间的条纹吗？能看到白色的明暗相间的条纹吗？原因：原因：由于白光内各种单色光的干涉条由于白光内各种单色光的干涉条纹间距不同，在屏上会出现彩色条纹纹间距不同，在屏上会出现彩色条纹白光白光光的干涉光的干涉薄膜干涉薄膜干涉 让让一一束束光光经经薄薄膜膜的的两两个个表表面面反反射射后后，形形成成的的两两束束反反射射光光产产生生的的干干涉涉现象叫现象叫薄膜干涉薄膜干涉实验演示实验演示薄膜干涉及应用请问请问（1）薄膜干涉中的相干光源来自于薄膜干涉中的相干光源来自于哪里？哪里？薄膜的前后两个反射面薄膜的前后两个反射面（2

8、）怎样观察才能看到干涉图样？怎样观察才能看到干涉图样？人与火焰同侧（入射光侧）人与火焰同侧（入射光侧）薄膜干涉在生产技术中的应用：薄膜干涉在生产技术中的应用：用干涉法检查表面是否平整用干涉法检查表面是否平整、增透膜、增透膜干涉法检查表面的平整程度：干涉法检查表面的平整程度：干涉条纹的移动光的干涉光的干涉薄膜干涉增透膜增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚：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度等于入射光的在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜时，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

9、能量，增波长，它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为强了透射光的能量，称为增透膜增透膜。问题：镜头表面为何颜色不同？眼镜镜片镀膜与没镀膜有何区别？光的光的衍射衍射光既然是一种波光既然是一种波,但是在生活中我很少但是在生活中我很少观察到光得衍射现象呢观察到光得衍射现象呢?原因原因:可见光的波长只有十分之几微米可见光的波长只有十分之几微米,因因此通常的物体都比其大得多此通常的物体都比其大得多1、单缝衍射、单缝衍射：单缝衍射条纹的特征单缝衍射条纹的特征（1 1）中央亮纹宽而亮）中央亮纹宽而亮（2 2）两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗）两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗2、图样特

10、征：、图样特征：不同波长的单缝衍射不同波长的单缝衍射观察下列衍射图样，分析衍射规律：观察下列衍射图样，分析衍射规律：不同缝宽的单缝衍射不同缝宽的单缝衍射白光的单缝衍射白光的单缝衍射 1 1、波波长长一一定定时时，单单缝缝窄窄的的中中央央条条纹纹宽宽，各各条条纹间距大纹间距大 2 2、单单缝缝不不变变时时，光光波波越越长长的的（红红光光）中中央央亮亮纹越宽，条纹间隔越大纹越宽，条纹间隔越大 3 3、白白炽炽灯灯的的单单缝缝衍衍射射条条纹纹为为中中央央白白色色条条纹纹，两两侧侧为为彩彩色色条条纹纹，且且外外侧侧呈呈红红色色，靠靠近近光光源源的的内侧为紫色内侧为紫色单缝衍射规律单缝衍射规律3、图样分

11、析：、图样分析：ABS（1 1）孔较大时）孔较大时屏上出现清晰的光斑屏上出现清晰的光斑 （2 2）孔较小时）孔较小时屏上出现衍射花样屏上出现衍射花样明暗相间的间距不等的同心圆环明暗相间的间距不等的同心圆环 4、圆孔衍射：、圆孔衍射：泊松亮斑：光照在一个不透明的小圆板上，光绕泊松亮斑：光照在一个不透明的小圆板上，光绕过板的边缘，在屏的中心叠加形成一个亮斑过板的边缘，在屏的中心叠加形成一个亮斑明暗相间的间距不等的同心圆环，中心有一明暗相间的间距不等的同心圆环，中心有一“泊松亮斑泊松亮斑”5 5、圆盘衍射：圆盘衍射：圆盘衍射圆盘衍射小圆孔衍射小圆孔衍射小圆盘和小圆孔做衍射图小圆盘和小圆孔做衍射图样特

12、点样特点衍射现象和干涉现象条纹的不衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点：同点和相同点：相同点：相同点：由于光的叠加而产生的，明暗相间的。由于光的叠加而产生的，明暗相间的。不同点：不同点：双缝条纹双缝条纹:是等间距的各条纹的亮度差是等间距的各条纹的亮度差别较小，条纹条数较多。别较小，条纹条数较多。衍射条纹不等间距，中央条纹亮而宽，衍射条纹不等间距，中央条纹亮而宽，两侧条纹较暗较窄，对称分布。两侧条纹较暗较窄，对称分布。为什么平时隔墙可以听见别人为什么平时隔墙可以听见别人的声音却看不到人？的声音却看不到人？声音的波长比光的波长大的多，声音的波长比光的波长大的多，更容易发生明显衍射，即更容更容易发

13、生明显衍射，即更容易绕过障碍物向前传播。易绕过障碍物向前传播。1、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到彩色的干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤到彩色的干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片，另一缝前入一绿色滤光片，这时光片，另一缝前入一绿色滤光片，这时()A、只有红色和绿色的干涉条纹，其他颜色的条纹消失只有红色和绿色的干涉条纹，其他颜色的条纹消失B、红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在条纹依然存在C、任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光任何颜色的双缝干涉条纹都

14、不存在，但屏上仍有光亮亮D、屏上无任何光亮屏上无任何光亮巩固练习巩固练习C2、如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否、如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的干平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的干涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的？涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成的？()A、a的上表面和的上表面和b的下表面的下表面B、a的上表面和的上表面和b的上表面的上表面C、a的下表面和的下表面和b的上表面的上表面D、a的下表面和的下表面和b的下表面的下表面C3、下下列列现现象象中中，属属于于光光的的干干涉涉现现象象的的是是

15、 A肥皂泡上的彩色条纹肥皂泡上的彩色条纹B雨后天边出现彩虹雨后天边出现彩虹C早晨东方天边出现红色朝霞早晨东方天边出现红色朝霞D荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮A4点点光光源源照照射射一一个个障障碍碍物物，在在屏屏上上所所成成的的阴阴影影的边缘部分模糊不清，产生的原因是的边缘部分模糊不清，产生的原因是 A光的反射光的反射 B光的折射光的折射C光的干涉光的干涉 D光的衍射光的衍射D3 3、干涉条纹与衍射条纹的区别、干涉条纹与衍射条纹的区别 干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮干涉：等距的明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱较慢。度向两边减弱较慢。衍射：中央有一条较宽亮条

16、纹，两边是对称明暗衍射：中央有一条较宽亮条纹，两边是对称明暗相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。相间的条纹，亮条纹的亮度向两边减弱得很快。（双缝）干涉图样（双缝）干涉图样（单缝）衍射图样（单缝）衍射图样双缝间距越小，条纹间距越大双缝间距越小，条纹间距越大单缝宽度越小，条纹间距越大单缝宽度越小，条纹间距越大（单色光）波长越小，条纹间（单色光）波长越小，条纹间距越小距越小（单色光）波长越小，条纹间（单色光）波长越小，条纹间距越小距越小单单色色光光形形成成明明暗暗条条纹纹，白白光光形形成彩色条纹成彩色条纹单单色色光光形形成成明明暗暗条条纹纹，白白光光形形成彩色条纹成彩色条纹彩虹摄于西藏阿里高原

17、 海市蜃楼中新网2004年3月16日电 据日本读卖新闻报道，15日上午11时30分左右(北京时间10时30分)，日本根室市职员谷口博之在北海道根室市海域的根室海峡上空，观测到了船悬于半空的海市蜃楼奇观，并将其拍摄下来。1 1、光的颜色是由电磁波的频率决定的光的颜色是由电磁波的频率决定的 2 2、不同频率的色光在真空中波速相同，在介质、不同频率的色光在真空中波速相同，在介质中波速不同中波速不同 3 3、同一色光在不同介质中，频率（颜色）不变，、同一色光在不同介质中，频率（颜色）不变，波长和波速都要改变波长和波速都要改变 4 4、在同一介质中，频率越高，波速越小、在同一介质中，频率越高，波速越小规

18、律归纳规律归纳:18181818年，当法国物理学家菲涅耳提出光的年，当法国物理学家菲涅耳提出光的波动理论时，著名数学家泊松根据菲涅耳的波动理论时，著名数学家泊松根据菲涅耳的理论推算出：把一个不透光的小的圆盘状物理论推算出：把一个不透光的小的圆盘状物放在光束中，在距这个圆盘一定距离的像屏放在光束中，在距这个圆盘一定距离的像屏上，圆盘的阴影中心应当出现一个亮斑人上，圆盘的阴影中心应当出现一个亮斑人们从未看过和听说过这种现象，因而认为这们从未看过和听说过这种现象，因而认为这是荒谬的，所以泊松兴高采烈地宣称他驳倒是荒谬的，所以泊松兴高采烈地宣称他驳倒了菲涅耳的波动理论，菲涅耳接受了这一挑了菲涅耳的波动

19、理论，菲涅耳接受了这一挑战，精心研究，战，精心研究，“奇迹奇迹”终于出现了，实验终于出现了，实验证明圆盘阴影中心确实有一个亮斑，这就是证明圆盘阴影中心确实有一个亮斑，这就是著名的泊松亮斑著名的泊松亮斑 光沿直线传播只是一个近似的规律。当光的光沿直线传播只是一个近似的规律。当光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多时，可认为光波长比障碍物或孔的尺寸小得多时，可认为光是沿直线传播的，当光的波长与障碍物或孔的是沿直线传播的，当光的波长与障碍物或孔的尺寸可以相比拟时将产生明显的衍射现象。尺寸可以相比拟时将产生明显的衍射现象。光的衍射现象再次证明光是一种波光的衍射现象再次证明光是一种波单缝衍射光强分布图此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢