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歡迎進(jìn)入物理課堂 光的波動(dòng)性 第一節(jié) 光的干涉 第一個(gè)問題光到底是什么 17世紀(jì)形成了兩種學(xué)說 微粒說 認(rèn)為光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒 在均勻介質(zhì)中以一定的速度傳播 代表人物 牛頓 英國 能解釋 光的直進(jìn)現(xiàn)象 光的反射 不能解釋 同時(shí)發(fā)生反射和折射 幾束光相遇而互不干擾 波動(dòng)說 認(rèn)為光是在空間傳播的某種波 代表人物 惠更斯 荷蘭 能解釋 同時(shí)發(fā)生反射和折射 幾束光相遇而互不干擾 不能解釋 光的直進(jìn)現(xiàn)象 由于早期的波動(dòng)說不能用數(shù)學(xué)作嚴(yán)格的表達(dá)和分析 牛頓在物理界的威望 微粒說一直占上風(fēng) 19世紀(jì)初 在實(shí)驗(yàn)中觀察到光的干涉和衍射現(xiàn)象 不能用微粒說解釋 因而證明了波動(dòng)說的正確性 是什么波 19世紀(jì)60年代性 麥克斯韋預(yù)言電磁波存在 光也是一種電磁波 赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)這種學(xué)說 波動(dòng)說得到了公認(rèn) 19世紀(jì)末 發(fā)現(xiàn)了新現(xiàn)象 光電效應(yīng) 用波動(dòng)說無法解釋 愛因斯坦于20世紀(jì)初提出光子說 認(rèn)為光具有粒子性 從而解釋了光電效應(yīng) 這兒的粒子不同于牛頓所說的微粒 光到底是什么 現(xiàn)在人們認(rèn)識到 光既具有波動(dòng)性 又具有粒子性 本章介紹光的波動(dòng)性 下章要介紹光的量子性 干涉 衍射是波特有的現(xiàn)象 第一節(jié)光的干涉 一 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置 第一節(jié)光的干涉 1 裝置特點(diǎn) 雙縫S1 S2的距離很近 縫很窄 2 用單色激光 雙縫的作用 相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的光源 雙孔的作用是獲得相干光源 實(shí)驗(yàn)介紹 一 雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 相干光 不是相干光源 2 產(chǎn)生干涉的條件 由振動(dòng)情況完全相同的光源發(fā)出的光互相疊加 才能干涉現(xiàn)象 雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 狹縫S1 S2相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)情況總是相同的波源 兩個(gè)獨(dú)立光源發(fā)出的光 不可能是相干波源 必須是同一點(diǎn)光源 或線光源 發(fā)出的一束光分成兩束 才能得到相干光 第一節(jié)光的干涉 1 裝置特點(diǎn) 1 雙縫很近0 1mm 2 雙縫S1 S2與單縫S的距離相等 2 濾色片作用 獲得單色光 單縫的作用 是獲得線光源 雙縫的作用 相當(dāng)于兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的光源 雙孔的作用是獲得相干光源 實(shí)驗(yàn)介紹 一 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 楊氏雙縫干涉分波面法獲得相干光源 普通光源 分波面法 在點(diǎn)光源發(fā)出的光的某一波面上 取兩個(gè)子波源 他們發(fā)出的光可產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 此法稱為分波面法 如楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 第三個(gè)問題 雙縫干涉 紅光 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析 結(jié)論 光是一種波 單色光雙縫干涉圖樣條紋的特點(diǎn) 1 明暗相間 2 條紋等寬等距 3 條紋亮度相同 4 兩縫S1 S2中垂線與屏幕相交位置是亮條紋 中央亮紋 問題 1 為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的圖象 2 怎樣用波動(dòng)理論進(jìn)行解釋 0 由于從S1S2發(fā)出的光是振動(dòng)情況完全相同 又經(jīng)過相同的路程到達(dá)P點(diǎn) 其中一條光傳來的是波峰 另一條傳來的也一定是波峰 其中一條光傳來的是波谷 另一條傳來的也一定是波谷 確信在P點(diǎn)激起的振動(dòng) 振幅A A1 A2為最大 P點(diǎn)總是振動(dòng)加強(qiáng)的地方 故應(yīng)出現(xiàn)亮紋 這一條亮紋叫中央亮紋 又叫零級亮紋 P 中央亮紋 雙縫 S1 S2 屏幕 P點(diǎn)在S S2的垂直平分線上 注意 直線只表示光源到P的距離 沒有箭頭 因?yàn)樵诓▌?dòng)說中沒有光線的概念 在波動(dòng)說中有 波長 的概念 第一亮紋 雙縫 S1 S2 屏幕 總結(jié)規(guī)律 1 路程差 3 干涉條紋間距 三 干涉條紋的間距與哪些因素有關(guān) 1 什么是干涉條紋的間距 雙縫 S1 S2 屏幕 x 條紋間距的含義 亮紋或暗紋之間的距離總是相等的 亮紋和亮紋之間的距離或暗紋和暗紋之間的距離叫做條紋間距 我們所說的亮紋是指最亮的地方 暗紋是最暗的地方 從最亮到最暗有一個(gè)過渡 條紋間距實(shí)際上是最亮和最亮或最暗和最暗之間的距離 實(shí)驗(yàn) 在兩縫間距離d以及檔板和屏的距離L一定的情況下 用不同的單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 結(jié)果如右 四 波長和頻率 想一想 紅 藍(lán) 紫光的波長大小是什么關(guān)系 1 紅光的波長最長 紫光的波長最短 白光的干涉圖樣是什么樣 白光的干涉圖樣是彩色的零級亮紋中央是白色的 見書本彩頁 2 波長越長頻率越小 波長越短頻率越大 波長和頻率的乘積等于波速 v f不同的色光在真空中的傳播速度相同 所以 波長越長頻率越小 波長越短頻率越大 1nm 10 9m 1 在真空中波長為6 10 7m的是黃光 波長為4 10 7m的是紫光 現(xiàn)有一束頻率為5 1014HZ的單色光 它在折射率n 1 5的無色透明玻璃中的波長是多少 它在玻璃中呈什么顏色 解 該色光在真空中的波長 是黃光 該色光在真空中為黃光 進(jìn)入玻璃后頻率不變 因而仍為黃光 例題 10 10m 解 2 在楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中 若已知兩狹縫間距為1mm 雙縫到屏的距離為20cm 屏上得到的干涉圖樣如圖 請根據(jù)圖中的測量數(shù)據(jù) 求出該單色光的波長和頻率 練習(xí) 1 關(guān)于光的干涉 下列說法中正確的是A 兩列不同顏色的光不可能發(fā)生干涉B 兩列強(qiáng)度不同的光不可能發(fā)生干涉C 兩列強(qiáng)度不同的光可能發(fā)生干涉D 兩列顏色相同的光不可能發(fā)生干涉 AC 2 用白光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí) 觀察到的干涉圖樣中央為白色明紋 兩側(cè)出現(xiàn)彩色的條紋 這是因?yàn)?A 各種色光的波長不同B 各種色光的傳播速度不同C 各種色光的色散不同D 各種色光的溫度不同 A 3 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中 要增大相鄰兩條明紋的間距 需要 A 增大入射光的頻率B 增大入射光的強(qiáng)度C 減小入射光的頻率D 減小入射光的強(qiáng)度 C C A B C D D 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全