5.波的干涉、衍射 (2)

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1、彩 虹 光 的 反 射 、 折 射 海 市 蜃 楼 光 的 全 反 射 地 上 的 油 膜 肥 皂 泡光 是什么? 光 是 在 空 间 传 播 的 某 种 波 光 是 一 种 物 质 微 粒 ，在 均 匀 的 介 质 中 以 一 定 的 速 度 传 播惠 更 斯1629 1669牛 顿 你赞同谁的观点？ 17世纪的两种学说 * 19世 纪 初 ， 在 实 验 中 观 察 到 光 的 干 涉 和 衍 射 现象 ， 不 能 用 微 粒 说 解 释 ， 因 而 证 明 了 波 动 说 的 正确 性 。* 19世 纪 末 ， 发 现 了 新 现 象 -光 电 效 应 ， 用 波 动 说 无 法 解 释

2、 。 爱 因 斯 坦 于 20世 纪 初 提 出 光 子 说 ， 认 为 光 具 有 粒 子 性 ， 从 而 解 释 了 光 电 效 应 。 光 到 底 是 什 么 ？* 现 在 人 们 认 识 到 ： 光 既 具 有 波 动 性 ， 又 具 有 粒 子 性 。本 章 介 绍 光 的 波 动 性 ， 下 章 要 介 绍 光 的 粒 子 性 。 干 涉 、 衍 射是 波 特 有 的现 象 ！由 于 早 期 的 波 动 说 不 能 用 数 学 作 严 格 的 表 达 和 分 析 、 牛 顿 在物 理 界 的 威 望 ， 微 粒 说 一 直 占 上 风 。 第 一 节 、 光 的 干 涉 假如你认为

3、光是波，如何用实验验证光是一种波？ 机械波的干涉图样有什么特点？干 涉 现 象 、 衍 射 现 象 是 波 独 有 的 特 征 . 请 在 图 中 标 出 两 列 波 相 遇 时 振 动 加 强 的 区 域 和 振 动 的 减 弱 的 区 域 加 强 区 和 减 弱 区 相 互 间 隔 水 面 波 的 干 涉 图 样 振 动 加 强 、 减 弱 的 条 件 是 什 么 ？ 2 1S S 0 2 3 . 路 程 差 等 于 、 、 、 2 1 3 5S S .2 2 2 路 程 差 等 于 、 、 ( 012S n n 、 、 .)(2 1) ( 0122S n n 、 、 .) M点 到 两

4、个 波 源 的 路 程 差 满 足 什 么 条 件 时 ， 该 点 的 振 动 加 强 ？M点 到 两 个 波 源 的 路 程 差 满 足 什 么 条 件 时 ， 该 点 的 振 动 减 弱 ？ 产 生 稳 定 的 干 涉 图 样 的 条 件 是 什 么 ？ 两 列 波 的 波 源 频 率 相 同 （ 相 干 波 ）且 振 动 情 况 完 全 相 同 托 马 斯 杨17731829 如 果 要 观 察 到 光 的 干 涉 现 象 需 要 什 么 条 件 ？观 察 两 激 光 笔 发 出 的 激 光是 否 会 发 生 干 涉 ？ 一 、 双 缝 干 涉 实 验 装 置 1、 装 置 特 点 ：双

5、 缝 S1、 S2的 距 离 很 近， 缝 很 窄 2、 用 单 色 激 光 双 缝 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 实 验 介 绍 ：双 缝 干 涉 实 验 双 缝 屏S1S2激 光 二 、 双 缝 干 涉小 组 讨 论 30s观 察 思 考 ？ 单色激光束 屏 条 纹 等 宽 等 间 距双 缝 干 涉 图 样 特 征 图 样 有 何 特 征 ？S1S2 亮 条 纹 的 中 心 线亮 条 纹 的 中 心 线暗 条 纹 的 中 心 线暗 条 纹 的 中 心 线双 缝 中 央 亮 条 纹明 暗 相 间

6、单色激光束 挡板双 缝 干 涉 示 意 图如 果 你 是 托 马 斯 杨 ，你 该 如 何 解 释 光 屏 上 出 现 的 亮 条 纹 （ 或 暗 条 纹 ） ？S1S2光 屏 上 出 现 亮 条 纹 （ 或 暗 条 纹 ） 的 条 件 是 什 么 ？阅 读 教 材 、小 组 讨 论 ： 2min S1S2 P1S P1S2 P1S1= S光 程 差双 缝 干 涉 亮 条 纹 暗 条 纹 单色激光束 ( 012 3.)S n n 、 、 、 (2 1) ( 012 3.)2S n n 、 、 、 双 缝S1S2 屏 幕 P1 第 一 亮 纹 s =P 中 央 亮 纹 s =0P2 第 二 亮

7、纹 s =2P 3 / 第 三 亮 纹 s =3 P3 第 三 亮 纹 s =3P 2 / 第 二 亮 纹 s =2P1 / 第 一 亮 纹 s =Q2 第 二 暗 纹Q 1 第 一 暗 纹 Q3 第 三 暗 纹Q 3 / 第 三 暗 纹Q2 / 第 二 暗 纹Q1 / 第 一 暗 纹 s=5/2 s =/2 s =3/2 s =5/2 s =3/2 s =/2 光 的 干 涉 双 缝 干 涉激光束 双缝 屏 屏 上 看 到 明 暗 相 间 的 条 纹结 论 : 光 是 一 种 波 亮 条 纹 的 中 心 线亮 条 纹 的 中 心 线想 一 想 ， 双 缝 干 涉 条 纹 的 间 距 可 能

8、与 哪 些 因 素 有 关 ？ 屏 A屏 BL1 L2 d1 2L L1x 1x2x 2x两 狭 缝 之 间 距 离 d不 变 1 2X X 探 究 工 具 ： 几 张 干 涉 图 样 、 直 尺 、 两 种 颜 色 的 记 号 笔 。探 究 方 法 ： 控 制 变 量 法 、 归 纳 法 找 出 规 律 探 究 ： 相 邻 两 条 亮 条 纹 （ 或 暗 条 纹 ） 的 间 距 x还 与 什 么 有 关 ？甲 乙 丙 小 组 合 作 探究 ： 2min 亮暗 双 缝 的 间 距 d越 小 ， 条 纹 的 间 距 越 大d2暗 d1亮1 2d d (1) 一 定 时 ,条 纹 间 距 与 的

9、关 系 如 何 ？xdL、 光 的 波 长 越 大 ， 条 纹 的 间 距 越 大亮暗 亮暗1 2 (2) 一 定 时 ， 若 变 化 , 则 将 怎 样 变 化 ？ xLd、 结 论 ：(1)、 改 变 光 屏 到 双 缝 的 距 离 L， 观 察 干 涉 条 纹 的 间距 有 何 变 化 ？(2)、 改 变 双 缝 的 间 距 d， 观 察 干 涉 条 纹 的 间 距 有 何变 化 ？(3)、 分 别 用 红 光 和 紫 光 照 射 双 缝 ， 观 察 干 涉 条 纹的 间 距 有 什 么 不 同 ？随 双 缝 的 间 距 d增 大 而 减 小随 光 屏 到 双 缝 的 距 离 L增 大

10、而 增 大红 光 波 长 长 干 涉 条 纹 的 间 距 大理 论 上 可 以 证 明 ：L x d 白 光 红 光 700nm 红蓝 光 470nm 兰亮 暗 相 间 彩 色 条 纹用 白 光 做 双 缝 干 涉 实 验 ，在 屏 上 会 出 现 什 么 现 象 ？ 干 涉 图 样 分 析 用 一 根 吸 管 蘸 一 点 肥 皂溶 液 ， 可 以 吹 出 一 串 肥皂 泡 ， 每 个 肥 皂 泡 都 呈现 出 五 颜 六 色 ， 你 能解 释 这 个 现 象 吗 ？三 、 薄 膜 干 涉 白光照射到肥皂膜上，经前后膜两次反射，又叠加在一起，膜厚度变化是连续的，就了现明暗相间彩色条纹。1、薄膜

11、干涉：产生原因 2、 光 的 干 涉 现 象 在 技 术 中 的 应 用（ 1） 、 用 干 涉 法检 查 各 种 镜 面 的 平整 程 度 。如 果 被 测 平 面 是 平 的 ， 干 涉条 纹 就 是 一 组 平 行 的 。 如 果干 涉 条 纹 发 生 弯 曲 ， 就 表 明被 测 表 面 不 平 的 。 精 度 可 达 10-5cm S S亮 （ 暗 ） 纹 间 距 的 公 式 x= dL单 色 光 干 涉 条 纹白 色 光 干 涉 条 纹(1)两 列 光 波 的 频 率 相 同 ， 在 相 遇 点 相 差 恒 定 。(2)两 列 光 波 的 振 动 方 向 几 乎 在 同 一 条 直

12、 线 上 。 例 1 在 下 列 关 于 双 缝 干 涉 实 验 的 说 法 中 ， 正 确 的 是 :( )A、 将 双 缝 间 距 变 小 ， 则 干 涉 条 纹 宽 度 增 大 ； B、 在 相 同 条 件 下 ， 紫 光 的 干 涉 纹 较 红 光 干 涉 纹 宽 ；C、 将 装 置 由 空 气 中 放 入 水 中 ， 同 种 颜 色 的 光 产 生 的 干 涉 条 纹 变 宽 ；D、 将 红 色 与 兰 色 滤 光 片 插 入 两 条 狭 缝 中 ， 然 后 用 白 光 照 射 双 缝 ， 则 屏 上 不 会 出 现 干 涉 条 纹 。 A随 堂 练 习 x= dLD紫 红 x x

13、红紫0 0 cn v 例 2 在 杨 氏 双 缝 干 涉 实 验 中 ， 如 果 所 用 单 色 光 波 长 为 0.40m ， 屏 上 P点 与 双 缝 的 距 离 差 是 1.80m ， 则 P点 处 是 _条 纹 ； 若 还 用 同 一 装置 ， 而 换 成 波 长 为 0.60m 单 色 光 ， 则 P点 处 是 _条 纹 .（ 填 明 、暗 ） 随 堂 练 习 m =0.4m 4.5， 即 为 半 个波 长 的 奇 数 倍 ， 所 以 为 暗 条 纹 .m =0.6m 3， 即 为 波 长 的 整 数 倍 ， 所 以 为 亮 条 纹 . 随 堂 练 习【 变 式 1】 关 于 光 的

14、 干 涉 ， 下 列 说 法 正 确 的 是 （ ） A.只 有 频 率 相 同 的 两 列 光 波 才 能 产 生 干 涉 B.频 率 不 同 的 两 列 光 波 也 能 产 生 干 涉 现 象 ， 只 是 不 稳 定 C.两 个 完 全 相 同 的 相 干 光 源 做 双 缝 干 涉 实 验 时 ， 从 两 个 狭 缝 到 达 屏 上 的 路 程 差 是 光 波 长 的 整 数 倍 时 出 现 亮 条 纹 D.两 个 完 全 相 同 的 相 干 光 源 做 双 缝 干 涉 实 验 时 ， 从 两 个 狭 缝 到 达 屏 上 的 路 程 差 是 光 波 长 的 奇 数 倍 时 出 现 暗 条 纹A、 C 【 变 式 2】 关 于 杨 氏 双 缝 干 涉 实 验 ， 下 列 说 法 正 确 的 是 （ ）A.用 白 光 作 为 光 源 ， 屏 上 将 呈 现 黑 白 相 间 的 条 纹B.用 红 光 作 为 光 源 ， 屏 上 将 呈 现 红 黑 相 间 的 条 纹C.用 红 光 照 射 一 条 狭 缝 ， 用 紫 光 照 射 另 一 条 狭 缝 ， 屏 上 将 呈 现彩 色 条 纹D.照 射 单 缝 的 单 色 光 的 波 长 越 短 ， 光 屏 上 出 现 的 条 纹 宽 度 越 宽B