第3B册单元6.1光的波动本质.ppt

光的波動本質 第 3B 冊 p.* 第 3B 冊 單元 6.1 光的波動本質 * 光的本質 在很久以前，人類便開始思考光的本質是甚麼。 古希臘人（公元前數世紀） 牛頓（1675） 恵更斯（1680） 楊格（1801） 光是一束微小的粒子。 我同意。光是一束微小的粒子。 光是一種波。不過牛頓太有名氣了，所以我的理論才得不到認同。 我展示了光的干涉特性！光必定是一種波。 起 點 光是粒子還是波？ 科學家曾對這個問題有激烈的討論。 波能展示出衍射和干涉。 假如光能展示這兩個現象，就必定是波。 光是波還是粒子呢？ ? 光不像水波一樣會發生衍射。 牛頓和一些科學家認為光是一束束的微小粒子流。 ? 惠更斯等科學家認為光是一種波。 ? 最後楊格展示了光的干涉現象。 起 點 沒有發生衍射？ 光的衍射 1 透過黑膠片上的單縫觀看光線箱內的燈泡。 也可把激光射向單縫，將衍射圖形投射在屏幕上。 實 驗 6a 2 用不同闊度的單縫重複實驗。如有不同顏色的激光，也可用來重複實驗。 錄像片段 6.1 實驗 6a - 光的衍射 工作紙 答案 實驗 6a 的結果： 光通過狹縫後，會擴散到狹縫兩邊的影子區域內 ? 光發生衍射 光的衍射 a i 光的衍射圖形 直接射向白紙所產生的圖形 通過狹縫所產生的圖形 單縫 a sin? = n? ? 衍射幅度受 ? 影響。 ? 較長 ? 衍射幅度較大 紅光、綠光和藍光通過同一闊度的狹縫而產生的衍射圖形： 紅光：? 最長；藍光：? 最短 ii 光的顏色對衍射圖形的影響 模擬程式 6.1 光的繞射圖形 40o 40o 30o 30o 20o 20o 衍射幅度也受狹縫的闊度影響。 狹縫較窄 ? 衍射幅度較大 紅光通過不同闊度的狹縫所產生的衍射圖形： iii 狹縫闊度對衍射圖形的影響 通過較窄的狹縫 通過較闊的狹縫 狹縫必須很窄（與 ? 大小相若），衍射才會明顯。 ? 光的 ? 極短 (~10–7 m)。 ? 光通過燈箱的狹縫（~1 mm 寬）時，衍射好像沒有發生。 兩塊金屬板平排放置，中間留有一道狹縫。一束紅色激光射向狹縫，在屏幕上形成圖形。圖形的闊度遠比狹縫闊。 光通過狹縫 例 題 1 (a) 屏幕上的圖形由哪種波的現象所產生？ 衍射 例 題 1 光通過狹縫 (b) 為甚麼在日常生活中難以觀察到 (a) 部的現象？ 光的波長遠比日常物品的狹縫短。 例 題 1 光通過狹縫 (c) 假設現在把兩塊金屬板加熱。試描述和解釋屏幕 上產生的圖形有甚麼變化。 金屬板受熱膨脹 ? 兩者之間的距離 ? ? 衍射幅度 ?（即屏幕上所產生的圖形變闊） 例 題 1 光通過狹縫 光的干涉 1 透過雙縫觀看光線箱內的燈泡。 也可把激光射向雙縫，將干涉圖形投射在屏幕上。 實 驗 6b 2 用不同狹縫間距的雙縫重複實驗（如有不同顏色的激光，也可用來重複實驗）。 錄像片段 6.2 實驗 6b - 光的干涉 工作紙 答案 在實驗 6b 中： 產生了一系列等距且明暗相間的條紋。 由紅光產生的干涉圖形： 把光視為一種波，就能解釋這個圖形怎樣形成。 與水波的干涉相似 在圖形中，來自兩道狹縫的衍射光，程差會隨位置改變。 亮紋： 發生相長干涉的位置 暗紋： 發生相消干涉的位置 p.* 第 3B 冊 單元 6.1 光的波動本質