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* 光的波动性 第一节:光的干涉 第一个问题 光到底是什么?17世纪形成了两种学说: *微粒说------认为光是从光源发出的一种物质微粒,在均匀 介质中以一定的速度传播。 代表人物:牛顿(英国) 能解释-----光的直进现象、光的反射;不能解释-----同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰。 波动说------认为光是在空间传播的某种波。 代表人物:惠更斯(荷兰) 能解释-----同时发生反射和折射、几束光相遇而互不干扰;不能解释-----光的直进现象。 由于早期的波动说不能用数学作严格的表达和分析、牛顿在 物理界的威望,微粒说一直占上风。 * 19世纪初,在实验中观察到光的干涉和衍射现象,不能用微粒说解释,因而证明了波动说的正确性。 是什么波? 19世纪60年代性,麦克斯韦预言电磁波存在,光也是一种电磁波,赫兹实验证实这种学说。波动说得到了公认。 * 19世纪末,发现了新现象----光电效应,用波动 说无法解释。爱因斯坦于20世纪初提出光子说, 认为光具有粒子性,从而解释了光电效应。 这儿的粒子不 同于牛顿所说 的微粒。 光到底是什么? * 现在人们认识到:光既具有波动性,又具有粒子性。 干涉、衍射是波特有的现象! 第一节 光的干涉 一、双缝干涉实验装置 第一节 光的干涉 1、装置特点: 双缝S1、S2的距离很近,缝很窄 2、①用单色激光 ②双缝的作用:相当于两个振动情况完全相同的光源,双孔的作用是获得相干光源 实验介绍: 一、双缝干涉实验 双缝 屏 S1 S2 激光 相干光 不是相干光源 2. 产生干涉的条件: 由振动情况完全相同的光源发出的光互相叠加,才能干涉现象。双缝干涉实验中,狭缝S1、S2相当于两个振动情况总是相同的波源。 两个独立光源发 出的光,不可能 是相干波源。 必须是同一点光 源(或线光源) 发出的一束光分 成两束,才能得 到相干光。 第一节 光的干涉 1、装置特点: (1)双缝很近 0.1mm (2)双缝S1、S2与单缝S 的距离相等 2、①滤色片作用:获得单色光 ②单缝的作用:是获得线光源 ③双缝的作用:相当于两个振动情况完全相同的光源,双孔的作用是获得相干光源 实验介绍: 一、杨氏双缝干涉实验 杨氏双缝干涉 分波面法获得相干光源 单缝 双缝 红滤色片 S1 S S2 屏幕 普通光源 分波面法 在点光源发出的光的某一波面上,取两个子波源,他们发出的光可产生干涉现象,此法称为分波面法。如杨氏双缝干涉实验。 p S * 第三个问题: 双缝干涉(红光)实验现象分析: 见书本P彩页 结论:光是一种波! 单色光双缝干涉图样条纹的特点: (1)明暗相间 (2)条纹等宽等距 (3)条纹亮度相同 (4) 两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹---中央亮纹 问题:(1)为什么会出现这样的图象? (2)怎样用波动理论进行解释? S1 S2 P δ=0 由于从S1S2发出的光是振动情况完全相同,又经过相同的路程到达P点,其中一条光传来的是波峰,另一条传来的也一定是波峰,其中一条光传来的是波谷,另一条传来的也一定是波谷,确信在P点激起的振动,振幅A=A1+A2为最大,P点总是振动加强的地方,故应出现亮纹,这一条亮纹叫中央亮纹。 (又叫零级亮纹) P 中央亮纹 双缝 S1 S2 屏幕 P点在S、S2的垂直平分线上 注意:直线只表示光源到P的距离,没有箭头, 因为在波动说 中没有光线的概念。在波动说中有“波长”的概念。 P1 第一亮纹 双缝 S1 S2 屏幕 S1 S2 P1 λ λ δ=λ 双缝 S1 S2 屏幕 P1 第一亮纹 δ=λ P 中央亮纹 δ=0 P2 第二亮纹 δ=2λ P3 / 第三亮纹 δ=3λ P3 第三亮纹 δ=3λ P3 / 第二亮纹 δ=2λ P3 / 第一亮纹 δ=λ Q2 第二暗纹 Q 1 第一暗纹 Q3 第三暗纹 Q3 / 第三暗纹 Q2 / 第二暗纹 Q1 / 第一暗纹 δ=5λ/2 δ=λ/2 δ=3λ/2 δ=5λ/2 δ=3λ/2 δ=λ/2 总结规律 2 .出现加强、减弱点的条件: 路程差 δ = (k =1,2,3 ,…) 路程差 δ =kλ (k = 1,2,…) 0, 亮纹 暗纹 1 .路程差 3. 干涉条纹
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