单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,13.3,光的干涉,13.3 光的干涉,光到底是什么？,17,世纪明确形成了两大对立学说,牛,顿,惠,更,斯,微粒说,波动说,19,世纪初证明了波动说的正确性,由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风,爱因斯坦在,20,世纪初提出了光子说,麦克斯韦电磁说,光的波粒二象性,光到底是什么？17世纪明确形成了两大对立学说牛惠微粒说波动说,1,、装置特点,：,双缝,S,1,、,S,2,的距离很近，缝很窄,用单色激光,双缝（双孔）：相当于两个振动情况完全相同的光源，,称之为,相干光源,一、杨氏双缝干涉实验,双缝,屏,S,1,S,2,激光,1、装置特点：双缝S1、S2的距离很近，缝很窄 ,2.,产生干涉的条件：由,振动情况完全相同的光源,发出的光互相叠加，才能干涉现象。双缝干涉实验中，狭缝,S,1,、,S,2,相当于两个振动情况总是相同的波源。,两个独立光源发出的光，不可能是相干波源。必须是同一点光源（或线光源）发出的一束光分成两束，才能得到相干光。,无干涉现象,s,1,2,s,不是相干光源,1,）装置特点,：,双缝很近,0.1mm,双缝,S,1,、,S,2,与单缝,S,的距离相等,2,）,滤色片作用：,获得单色光,单缝的作用,：是获得线光源,双缝的作用,：获得相干光源,单缝,双缝,红滤色片,S,1,S,S,2,屏幕,杨氏双缝干涉：,分,波面法获得相干光源,普通光源,3,、杨氏双缝干涉实验,2.产生干涉的条件：由振动情况完全相同的光源发出的光互相,光束,双缝,屏幕,s,1,s,2,托马斯,杨,光束双缝屏幕s1s2托马斯杨,单色光双缝干涉图样条纹的特点,：,问题：（,1,）为什么会出现这样的图象？,（,2,）怎样用波动理论进行解释？,双缝干涉（红光）实验现象,结论：光是一种波,!,4,、实验结果：,（,1,）,明暗相间,（,2,）条纹等宽等距,（,3,）条纹亮度相同,（,4,）两缝,S,1,、,S,2,中垂线与屏幕相交位置是亮条纹,-,中央亮纹,观察到了稳定的干涉图样,单色光双缝干涉图样条纹的特点：问题：（1）为什么会出现这样的,p,S,*,S,1,S,2,P,=r,1,-r,2,由于从,S,1,S,2,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，振幅,A,A,1,+A,2,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,P,中央亮纹,双缝,S,1,S,2,屏幕,P,点在,S,1,、,S,2,的垂直平分线上,二、现象分析：,在点光源发出的光的某一波面上，取两个子波源，他们发出的光可产生干涉现象，此法称为,分波面法,。如杨氏双缝干涉实验。,(,两波同出一源,）,pS*S1S2P=r1-r2 由于从S1S2,P,1,第一亮纹,双缝,S,1,S,2,屏幕,S,1,S,2,P,1,由于从,S,1,S,2,发出的光是振动情况完全相同，又经过的路程相差,到达,P,1,点，同样引起同相振动，在,P,1,点激起的振动，振幅,A,A,1,+A,2,仍为最大，,P,1,点也总是振动加强的地方，故应出现亮纹，这一条亮纹一级亮纹,P1 第一亮纹双缝S1S2屏幕S1S2P1,P,1,第一暗纹,S,1,S,2,P,1,双缝,S,1,S,2,屏幕,由于从,S,1,S,2,发出的光是振动情况完全相同，经过的路程相差,/2,到达,P,2,点，引起反相振动，在,P,2,点激起的振动，,振幅,A,A,1,-A,2,仍为最小，,P,2,点总是振动削弱的地方，故应出现暗纹，这一条暗纹叫一级暗纹,P1 第一暗纹S1S2P1 双缝S1S2屏幕,双缝,S,1,S,2,屏幕,P,1,第一亮纹,=,P,中央亮纹,=0,P,2,第二亮纹,=2,P,3,/,第二亮纹,=2,P,3,/,第一亮纹,=,Q,2,第二暗纹,Q,1,第一暗纹,Q,3,第三暗纹,Q,3,/,第三暗纹,Q,2,/,第二暗纹,Q,1,/,第一暗纹,=5/2,=/2,=3/2,=5/2,=3/2,=/2,总结规律,路程差,2.,相邻干涉条纹间距：,d,S,1,S,2,P,1,P,l,r,1,r,2,d,x,1.,出现加强、减弱点的条件：,路程差,（,k=1,2,3,）,路程差,（,k=0,1,2,）,亮纹,暗纹,双缝S1S2屏幕P1 第一亮纹 =P,相邻明（暗）纹间的距离大小的,影响因素：,双缝之间的距离,d:,双缝与屏间的距离,l,:,S,1,S,2,P,1,P,l,波长越大，相邻的亮纹间距越大,波长,:,d,越小，相邻的亮纹间距越大,L,越大，相邻的亮纹间距越大,相邻亮纹间距计算公式：,相邻明（暗）纹间的距离大小的影响因素：双缝之间的距离d:双,红光波长最大，紫光波长最小,红光波长最大，紫光波长最小,白光,红光,蓝光,亮暗相间彩色条纹,(2),白光的干涉图样是：,中央是白色条纹，两侧是彩色条纹,(1),单色光的干涉图样是：,明暗相间的条纹，相邻明纹的间距相同，强弱相同,3.,光的干涉条纹的特点,:,白光红光蓝光亮暗相间彩色条纹(2)白光的干涉图样是：中,13.4,实验：用双缝干涉测量光的波长,光源,滤光片,单缝,双缝,遮光筒,屏,透镜,13.4实验：用双缝干涉测量光的波长光源滤光片单缝双缝遮光,如下图所示，与两缝之间的距离,d,相比，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略，两缝,S,1,S,2,的连线的中垂线与屏的交点为,P,0,，双缝到屏的距离,OP,0,=L,。,实验原理,r,1,r,2,如下图所示，与两缝之间的距离d相比，每个狭缝都,屏上,P,1,与,P,0,点的距离,x,，两缝到,P,1,的距离分别为,P,1,S,1,=r,1,P,1,S,2,=r,2,.,在,P,1,S,2,上作,P,1,M=P,1,S,1,于是,S,2,M=r,2,-r,1,由于两缝之间的距离远小于缝到屏的距离，所以可近似认为三角形,S,1,S,2,M,是直角三角形，根据三,角函数的关系，,有,r,2,-r,1,=dsin,另一方面,x=LtanLsin,r,1,r,2,屏上P1与P0点的距离x，两缝到P1的距离分别为r1r2,高中物理选修3-4-13,中间亮纹,第二条亮纹,第一条亮纹,第一条亮纹,第二条亮纹,第一条暗纹,第一条暗纹,第二条暗纹,第三条暗纹,第二条暗纹,第三条暗纹,中间亮纹第二条亮纹第一条亮纹第一条亮纹第二条亮纹第一条暗纹第,X,X,X,X,X,X,XXXXXX,实验目的：,1,、了解光波产生稳定的干涉现象的条件；,2,、观察双缝干涉图样；,3,、测定单色光的波长。,实验原理：,单色光通过单缝后，经双缝产生稳定干涉图样，图中相邻两条亮纹间距,x,、双缝间距,d,、双缝到屏的距离,L,、单色光的波长,满足：,实验器材：双缝干涉仪、米尺、测量头。,实验目的：实验原理：实验器材：双缝干涉仪、米尺、,1,）如图，把长约,1m,的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏；,2,）取下双缝，打开光源，调节光源高度，使它发出的光沿遮光筒轴线照亮屏,(,中心在同一高度,);,3,）装好单缝和双缝,(,缝沿竖直方向,),，调节透镜，使灯丝的像成在单缝上，调节单、双缝，使缝平行，这时在屏上会看到白光的干涉,图样；,光源,滤光片,单缝,双缝,遮光筒,屏,透镜,实验步骤：,1）如图，把长约1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双,4,）在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光干涉图样；,5,）调节测量头，使分划板中心刻线与左端某条,(,记为第,1,条,),亮纹中心对齐，记下此时测量头刻度,X,1,，将测量头朝右端移动，记下第,n,条亮纹中心位置,X,2,；则第,1,条亮纹与第,n,条亮纹中心间距为,a=X,2,-,X,1,，则相邻亮纹间距为：,6,）已知双缝间的距离,d,，测出双缝到屏的距离,L,，,由：,计算红光的波长。,4）在单缝和光源间放上红色滤光片，观察红光干涉图样；6）已,读数：,X,1,读数：,X,2,第,1,条,第,6,条,0.5mm,测量头,分划板中心刻线与条纹的中心对齐,读数：X1读数：X2第1条第6条0.5mm测量头分划板中心刻,例题与练习,1,、某同学利用双缝干涉实验装置测定某一光的波长，已知双缝间距为,d,，双缝到屏的距离为,L,将测量头的分划板中心刻线与某一亮条纹的中心对齐，并将该条纹记为第一亮条纹，其示数如图所示,此时的示数,x,1,=,mm,。然后转动测量头，,使分划板中心刻线与第,n,亮条纹的中心对齐，,测出第,n,亮条纹示数为,x,2,。由以上数据可求得,该光的波长表达式,=,。,（用给出的字母符号表示）。,0.776,0,25,30,20,35,mm,例题与练习1、某同学利用双缝干涉实验装置测定某一光的波长，已,2,在杨氏双缝干涉实验中，如果（）,（,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,）用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹,B D,紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹,即间距不等的条纹，,D,对,。,解析：,白光作杨氏双缝干涉实验,屏上将呈现彩色条纹,A,错,用红光作光源，屏上将呈现红色两条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，,B,对,；,红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，,C,错；,2在杨氏双缝干涉实验中，如果（,3,、,在,用双缝干涉测光的波长,的实验中，装置如图，双缝间的距离,d,=3mm,（,1,）若测定红光的波长，应选用,色的滤光片，实验时需要测定的物理量有：,和,。,红,双缝到屏的距离,L,n,条条纹间距,a,光源,滤光片,单缝,双缝,遮光筒,屏,读数：,X,1,读数：,X,2,第,1,条,第,6,条,a,3、在用双缝干涉测光的波长的实验中，装置如图，双缝间的,（,2,）若测得双缝与屏之间距离,0.70m,，通过测量头（与螺旋测微器原理相似，手轮转动一周，分划板前进或后退,0.500mm,）观察第,1,条亮纹的位置如图（,a,）所示，观察第,5,条亮纹的位置如图（,b,）所示，则可求出红光的波长,=,m.,（保留一位有效数字）,0,10,15,20,0,40,0,10,1 234 5,图（,a,）,图（,b,）,710,-7,解,:,由读数得,则,由公式,（2）若测得双缝与屏之间距离0.70m，通过测量头（与螺旋测,