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
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