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第十三章 光 第3節(jié) 光的干涉 1 觀察光的干涉現(xiàn)象 2 知道決定干涉條紋間距的條件 認識出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的位置特點 本節(jié)主要講楊氏雙縫干涉實驗和決定條紋間距的條件 重點是后者 注意回顧和應(yīng)用機械波干涉的相關(guān)知識 分析光屏上明暗條紋的分布規(guī)律 這種分析是學(xué)生可以理解的 因為干涉現(xiàn)象的本質(zhì)是波的疊加 同時可以使學(xué)生對于干涉現(xiàn)象的物理過程有更具體的了解 進一步加深學(xué)生對光的波動性的認識 光的干涉現(xiàn)象在日常生活中比較少見 學(xué)生對干涉現(xiàn)象的認識完全依賴于實驗 因此 成功地做好用氫氖激光器演示光的雙縫干涉實驗 是學(xué)生正確理解本節(jié)知識的關(guān)鍵 根據(jù)圖片思考問題 1 兩列機械波 如聲波 水波 發(fā)生干涉的條件是什么 2 如何獲得兩列相干的機械波 3 兩列波干涉時 振動最強的點和振動最弱的點條件是什么 干涉現(xiàn)象是波動獨有的特征 如果光真的是一種波 就必然會觀察到光的干涉現(xiàn)象 一 楊氏干涉實驗 1801年英國物理學(xué)家托馬斯 揚在實驗室里成功地觀察到了光的干涉現(xiàn)象 思考1 如果我們先假設(shè)光是一種波 那么按照我們所學(xué)的波動知識 光要發(fā)生干涉現(xiàn)象需要滿足什么條件 頻率相同 思考2 有沒有什么方法可以獲得相干光 頻率相同的光呢 一 楊氏干涉實驗 巧妙解決了相干光問題 實驗裝置 用氦氖激光器演示光的雙縫干涉 現(xiàn)象 出現(xiàn)亮暗相間條紋 思考3 為什么有的地方亮一些有些地方暗一些 請用我們所學(xué)的波動知識來解釋 疊加 振動 加強的地方出現(xiàn)亮條紋 振動減弱的地方出現(xiàn)暗條紋 實驗演示 P1 P P1S2 P1S1 d 光程差 P2 討論 亮紋和暗紋為什么相間 依次出現(xiàn) 呢 光程差d 0 S1 S2步調(diào)一致 該點振動加強 亮 S1 S2 光程差d 2 S1 S2在P1處步調(diào)相反 該點振動減弱 暗 S1 S2 光程差d S1 S2在P2處步調(diào)一致 該點振動加強 亮 1 光屏上出現(xiàn)等寬度 等間距的明暗條紋 2 波峰與波峰 波谷與波谷疊加的區(qū)域振動最強 即出現(xiàn)明條紋 波峰與波谷疊加的區(qū)域振動最弱 即出現(xiàn)暗條紋 實驗現(xiàn)象 光程差 n 0 1 2 3 暗紋 n 0 1 2 3 亮紋 二 決定條紋間距的條件 P 思考1 下圖中P點為明條紋還是暗條紋 P1 思考2 設(shè)單色光的波長為 若P1為靠近中央最近的明條紋 則 P1S2 P1S1 Q1 思考3 若Q1為PP1的中點 則Q1是明條紋還是暗條紋 Q1S2 Q1S1 Q2 S1 S2 S 由于l遠大于d l遠大于x 明紋 暗紋 其中K 0 1 2 3 1 如圖所示 用單色光做雙縫干涉實驗 P處為第二亮條紋 改用頻率較高的單色光重做實驗 其他條件不變時 則第二亮條紋的位置 A 仍在P處B 在P點的上方C 在P點的下方D 將不存在亮條紋 C 2 在楊氏干涉實驗中 從兩個狹縫到達像屏上的某點的光走過的路程相等 該點即為中央亮條紋的位置 即n 0對應(yīng)的那條亮條紋 雙縫屏上有上下兩條狹縫 如果在雙縫屏后用一塊極薄的透明玻璃片遮蓋下方的縫隙 則中央亮條紋將 A 向上移動B 不動C 向下移動D 可能向上移動 也有可能向下移動 C 1 楊氏干涉實驗 干涉圖樣的特點 光的干涉條件 相干光 亮紋 光程差 k 暗紋 光程差 2k 1 2 2 產(chǎn)生明暗條紋的條件