物理光的干涉和衍射.ppt

第二十章 光的本性 ————光的干涉和光的衍射 * * 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 19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性 这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒” 复习 什么是机械波? 机械振动在介质中的传播称为机械波 注意:机械波只是机械振动这种振动形式在介质中的传播 波的叠加 当两列频率相同的两列波在介质中传播相遇会出现什么现象呢? 波的干涉 频率相同的波叠加时,空间某些区域的振幅加强,另一些区域的振幅减弱,这种现象叫做波的干涉 波的干涉条件:两列波的频率必顷相同 干涉现象是波动独有的特征，两列频率相同的波在相遇的区域里叠加,出现了某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱的相互间隔的干涉现象。 请问：如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象，干涉图样将是怎样的？ 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了光的干涉． 光的干涉 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 光的干涉 双缝干涉 P Δ r =P1S2－P1S1 光程差 S1 S2 d P1 P P2 相干波源是哪两个？ S1、S2 P1 光的干涉 双缝干涉 光屏上某点到双缝的 路程差（光程差）为半波长的奇数倍时，该点出现暗条纹D=(2n+1)λ/2（n=1、3、5……） 请问（1）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）为波长的整数倍时，该点出现亮条纹。D=nλ(n=0、1、3……) （2）什么情况下出现暗条纹？ S1 S2 P1 P d 光的干涉 双缝干涉 请问：（1）改用不同颜色的光做该实验，条纹宽度是否相同？什么颜色的光条纹宽度最大？ 红光干涉条纹最宽、紫光的干涉条纹宽度最窄 (p ) S1 S2 P1 P l 1 （2）屏到光源距离改变，条纹宽度会改变吗？ 随屏到光源的距离的增大而增大 （Δx=L/d·λ）注：Ld 光的干涉 双缝干涉 请问：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？ 原因：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． 白光 光的干涉 薄膜干涉 让一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉． 实验演示 请问（1）薄膜干涉中的相干光源来自于哪里？ 薄膜的前后两个反射面 （2）怎样观察才能看到干涉图样？ 人与火焰同侧（入射光侧） 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 、增透膜 干涉法检查表面的平整程度： 光的干涉 薄膜干涉 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。 波的衍射 波绕过障碍物传帮带播的现象,叫做波的衍射现象 波的衍射条件:障碍物或缝的尺寸比波长小,至少跟波长差不多 光既然是一种波,但是在生活中我很少观察到光得衍射现象呢??? 原因:可见光的波长只有十分之几微米,因此通常的物体都比其大得多 下面就让我们一起来观察光的衍射现象 实验演示 注意：“光的直线传播”只是一种特殊的情况。即光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的或在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显也可认为光是沿直线传播 1、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 B、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 C、任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮 D、屏上无任何光亮 巩固练习 C 2、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b的下表面 B、a的上表面和b的上表面 C、a的下表面和b的上表面 D、 a的下表面和b的下表面 C