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光的干涉
光的干涉
這些生活中的“美麗條紋”是怎樣形成的？
一、新課導入
【任務一】探究光的雙縫干涉圖樣的特點
二、光的雙縫干涉
器材：雙縫片、激光筆（紅色和綠色）
【任務一】探究光的雙縫干涉圖樣的特點
二、光的雙縫干涉
等間距排列的明暗相間的條紋
屏與光源的距離越大，條紋間距越大
其他條件相同的情況下，紅光條紋寬，綠光條紋窄
器材：雙縫片、激光筆（紅色和綠色）
楊氏雙縫干涉實驗被評為“物理學最美實驗”之一
1801年英國物理學家托馬斯·揚在實驗室里成功地觀察到了光的干涉現象。
加強區
減弱區
（峰峰、谷谷相遇）
（峰谷相遇）
亮條紋
暗條紋
（光能量較強）
（光能量較弱）
相互間隔，交替出現，穩定不變
【任務二】探究雙縫干涉的產生原理
光程差δ=0
P0
中央亮紋
雙縫
S1
S2
屏幕
中央亮紋產生原理
S1
S2
P
……
……
P1
第一亮紋
雙縫
S1
S2
屏幕
λ
λ
光程差δ=λ
第一條亮紋產生原理
S1
S2
P1
……
……
P0
P2
第二亮紋 光程差δ＝2λ
雙縫
S1
S2
屏幕
2λ
第二條亮紋產生原理
P3 第三亮紋 光程差δ＝3λ
雙縫
S1
S2
屏幕
P1 第一亮紋 δ=λ
P 0 中央亮紋 δ=0
P2 第二亮紋 δ=2λ
P3 / 第三亮紋 δ=3λ
P3 第三亮紋 δ=3λ
P2 / 第二亮紋 δ=2λ
P1 / 第一亮紋 δ=λ
亮紋產生原理
空間某點距離光源S1和S2的光程差為0、λ、2λ、3λ……nλ等于波長的整數倍（半波長的偶數倍）時，該點為振動加強點，顯示亮條紋。
Q1
第一暗紋
雙縫
屏幕
S1
S2
λ/2
光程差δ=λ/2
第一條暗紋產生原理
S1
S2
Q1
……
……
λ/2
P0
雙縫
S1
S2
屏幕
P1 第一亮紋 δ=λ
P0 中央亮紋 δ=0
P2 第二亮紋 δ=2λ
P3 / 第三亮紋 δ=3λ
P3 第三亮紋 δ=3λ
P3 / 第二亮紋 δ=2λ
P3 / 第一亮紋 δ=λ
Q2 第二暗紋
Q 1 第一暗紋
Q3 第三暗紋
Q3 / 第三暗紋
Q2 / 第二暗紋
Q1 / 第一暗紋
δ=5λ/2
δ=λ/2
δ=3λ/2
δ=5λ/2
δ=3λ/2
δ=λ/2
暗紋產生原理
空間某點距離光源S1和S2的光程差為λ /2、3 λ/2、5λ/2、…… 等于半波長的奇數倍時，該點為振動減弱點，顯示暗條紋。
明暗相間的條紋
三、干涉條紋和光的波長之間的關系
雙縫
S1
S2
屏幕
①什么是干涉條紋的間距(條紋寬度)
Δ x
Δ x
條紋間距：
相鄰兩條亮紋（或暗紋）中心之間的距離叫做條紋間距。
l
d
S1
S2
P1
P0
l
x
r2
r1
M
在線段P1 S2上作P1 M＝ P1 S1，則S2M＝r2－r1，
由于d l，所以，△S1S2M可看作直角三角形。
有：r2－r1＝dsin θ (令∠S2S1M＝θ) ①
另有：x＝l tan θ ≈ l sin θ ②
②影響條紋間距大小的因素及關系
d
θ
消去 sin θ ，有 ③
θ
當兩列波的路程差為波長的整數倍，即
時出現亮條紋
所以，亮條紋的位置為 ④
相鄰兩條亮(或暗)條紋的中心間距為 ⑤
在其他條件不變的情況下，不同顏色的光（波長不同），條紋間距不同。
用白光做雙縫干涉實驗，現象會是怎樣的呢？
雙縫干涉的實驗裝置
光源
透鏡
單縫
雙縫
遮光筒
毛玻璃屏
目鏡
四、薄膜干涉
【任務一】用肥皂膜做薄膜干涉實驗
器材：酒精燈、鐵絲圈、泡泡液
【任務二】探究薄膜干涉產生的原因
前表面
后表面
前表面反射光
后表面反射光
前后兩個表面的反射光互相疊加
兩反射光的光程差為膜厚的兩倍2d
2d=nλ時為亮紋
2d=(2n+1）λ/2時為暗紋
暗
明
明
（一）增透膜
鍍層薄膜
【任務三】應用薄膜干涉解決實際問題
（二）檢測光學平面的平滑度
標準樣板
待檢部件
空氣薄層
光在空氣層的上下表面的反射光發生干涉
等厚線
根據等厚線判斷凹凸
五、課堂小結
雙縫干涉
薄膜干涉
明暗相間等間距，動屏改色均變化
測光波長
明暗相間可彩色，像與實物不一樣
增透膜
檢測平面平滑
……
思維課堂
觀察表述
交流析理
應用討論
波的干涉
加強減弱交替穩定
頻率相同，振動同向，路程差與波長決定振動加強減弱
降噪技術
頻率相同，振動同向，光程差與光波長決定條紋明與暗
類比學習
遷移啟思
六、課后作業
凸透鏡的彎曲表面是個球面，球面的半徑叫做這個曲面的曲率半徑。把一個凸透鏡壓在一塊平面玻璃上，讓單色光從上方射入，從上往下看凸透鏡，可以看到亮暗相間的圓環狀條紋。這個現象是牛頓首先發現的，這 些環狀條紋叫做牛頓環，它是兩個玻璃表面之間的空氣膜引起的薄膜干涉造成的。如果換一個表面曲率半徑更大的凸透鏡，觀察到的圓環半徑是更大還是更小？如果改用波長更長的單色光照射，觀察到的圓環半徑是變大還是變小

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