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时间:2018-11-18
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1、第十六章翰林汇翰林汇翰林汇翰林汇光的波动性目的要求:了解光的“微粒说”与“波动说”,熟悉相干条件,掌握双缝干涉的特征及规律、条纹分布情况及明、暗纹位置特征;熟悉薄膜干涉的特征及其应用。掌握产生明显衍射现象的条件及条纹特征,熟悉电磁波谱和各种电磁波的产生机理、基本特征及应用类型。熟悉光电效应现象所遵循的基本规律,了解光的波粒二象性。重点难点:教具:过程及内容:第1课光的波动性基础知识一、光的干涉dSS/acb1.产生相干光源的方法(必须保证r相同)。SS1S2⑴利用激光;⑵将一束光分为两束。2.双缝干涉的定量分析如图所示,缝屏间距L远大于双缝间距d,O点与双缝S1和S2等间距,则当双缝中发出
2、光同时射到O点附近的P点时,两束光波的路程差为δ=r2-r1.由几何关系得r12=L2+(x-)2,r22=L2+(x+)2.考虑到L》d和L》x,可得δ=.··若光波长为λ,则当δ=±kλ(k=0,1,2,…)时,两束光叠加干涉加强;当δ=±(2k-1)(k=1,2,3,…)时,两束光叠加干涉减弱,据此不难推算出(1)明纹坐标x=±kλ(k=0,1,2,…)(2)暗纹坐标x=±(2k-1)·(k=1,2,…)(3)条纹间距△x=λ.上述条纹间距表达式提供了一种测量光波长的方法。结论:由同一光源发出的光经两狭缝后形成两列光波叠加产生.当这两列光波到达某点的路程差为波长的整数倍时,即δ=kλ
3、,该处的光互相加强,出现亮条纹;当到达某点的路程差为半波长奇数倍时,既δ=,该点光互相消弱,出现暗条纹;条纹间距离与单色光波长成正比.∝λ,所以用白光作双缝干涉实验时,屏的中央是白色亮纹,两边是彩色条纹,离中央白色亮纹最近的是紫色亮纹。【例1】.在双缝干涉实验中,双缝到光屏上P点的距离之差0.6μm,若分别用频率为f1=5.01014Hz和f2=7.51014Hz的单色光垂直照射双缝,则P点出现明、暗条纹的情况是()A.单色光f1和f2分别照射时,均出现明条纹B.单色光f1和f2分别照射时,均出现暗条纹c.单色光f1照射时出现明条纹,单色光f2照射时出现略条纹D.单色光f1照射时出现暗条纹
4、,单色光f2照射时出现明条纹解析:如图所示,双缝S1、S2,到光屏上任一点P的路程之差d=S2S2/,当d等于单色光波长的整数倍时.由S1和S2发出的光在P点互相加强,P点出现明条纹,当d等于单色光半个波长的奇数倍时.这样由S1和S2发出的光在P,互相抵消,出现暗条纹本题中单色光f1的波长为λ1=C/f1=0.6μm,单色光f2的波长为λ2=C/f2=0.4μm可见d=λ1、d=3λ1/2答案:C3.薄膜干涉:由薄膜前.后表面反射的两列光波叠加而成.劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹,两列反射波的路程差ΔT,等于薄膜厚度d的两倍,即ΔT=2d。由于膜上各处厚度不同,故各处两列反射波的路程差不等
5、。若:ΔT=2d=nλ(n=1,2,…) 则出现明纹。ΔT=2d=(2n-1)λ/2(n=1,2,…) 则出现暗纹。应注意:干涉条纹出现在被照射面。【例2】.如图所示,一束白光从左侧射入肥皂薄膜,下列说法中正确的是()A.人从右侧向左看,可看到彩色条纹.B.人从左侧向右看,可看到彩色条纹C.彩色条纹平行排列D.彩色条纹竖直排列解析:白光从左侧照射到薄膜上.经两个表面反射回来的光相遇产生干涉现象.这样人从左侧向右看可以看到彩色条纹。故选B弃A.由于薄膜从上到下逐渐变厚,且同一水平线上厚度相同,两列反射光叠加时振幅相同,故彩色条纹是水平的,选C弃D.答案:BC薄膜干涉应用(1)透镜增透膜:透镜
6、增透膜的厚度应是透射光在薄膜中波长的1/4倍。使薄膜前后两面的反射光的光程差为波长的一半,(ΔT=2d=½λ,得d=¼λ),故反射光叠加后减弱,从能量的角度分析E入=E反+E透+E吸。在介质膜吸收能量不变的前提下,若E反=0,则E透最大。增强透射光的强度。(2)“用干涉法检查平面”:如图所示,两板之间形成一层空气膜,用单色光从上向下照射,如果被检测平面是光滑的,得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凸起来,则对应明纹(或暗纹)提前出现,如图甲所示;如果某处凹下,则对应条纹延后出现,如图乙所示。(注:“提前”与“延后”不是指在时间上,而是指由左向右的顺序位置上。)[例3]劈尖干涉是一种薄膜干涉
7、,其装置如图(1)所示.将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夹入两张纸片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入射后,从上往下看到干涉条纹如图(2)所示.干涉条纹有如下特点:(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等;(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.现若在图(1)装置中抽去一张纸片,则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后,从上往下看到的干涉条纹A.变疏B.变密C.不变D.
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