上课用光的干涉.ppt

光的干涉及实验 一、光的干涉 * 一、光的本性 微粒说与波动说之争 牛顿的微粒说： 光是由光源发出的微粒流。 惠更斯的波动说： 光是一种波动。 光到底是什么？…………… 17世纪明确形成了两大对立学说 牛顿 惠更斯 微粒说 波动说 19世纪初证明了波动说的正确性 由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风 19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性 这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒” 光的电磁本性 1801年，英国物理学家托马斯·杨（T. Young，1773-1829）首先利用双缝实验观察到了光的干涉条纹，从实验上证实了光的波动性。 1865年，英国物理学家麦克斯韦从他的电磁场理论预言了电磁波的存在，并认为光就是一种电磁波。 光学的发展简介： 量子光学时期 　　19世纪末到20世纪初，光的电磁理论主要困难是不能解释光和物质相互作用的某些现象，例如，炽热黑体辐射中能量按波长分布的问题，特别是1887年赫兹发现的光电效应。 　　1900年，普朗克从物质的分子结构理论中借用不连续性的概念，提出了辐射的量子论。他认为各种频率的电磁波，包括光，只能以各自确定分量的能量从振子射出，这种能量微粒称为量子，光的量子称为光子。 　　1905年，爱因斯坦运用量子论解释了光电效应。他给光子作了十分明确的表示，特别指出光与物质相互作用时，光也是以光子为最小单位进行的。 肥皂泡或光碟表面上的彩色花纹，都是光的波动特性所引发的一种现象。 波动光学：以光的波动特性为基础，研究光的传播及其规律的学科。 一、双缝干涉 　　双缝干涉实验证明光是一种波 1、装置特点： 2、 单缝 双缝 S1 S S2 屏 屏上形成的明暗相间条纹叫做干涉图样 2）双缝很近 0.1mm 1）双缝S1、S2到单缝S的距离相等 双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光源，叫相干光源(频率相同) ②双缝的作用： ①单缝的作用： 获得线光源 单色激光束 屏 等间距 双缝干涉图样 图样有何特征？ S1 S2 双缝 中央亮条纹 明暗相间 中间亮纹 第二条亮纹 第一条亮纹 第一条亮纹 第二条亮纹 第一条暗纹 第一条暗纹 第二条暗纹 第三条暗纹 第二条暗纹 第三条暗纹 亮条纹 亮条纹 λ 探究： 出现明暗相间条纹的条件 S1 S2 光程差： 出现亮条纹的条件 （ n=0，1，2，3…） 暗条纹 λ/2 探究： 出现暗条纹的条件 S1 S2 光程差： 出现暗条纹的条件 （ n=0，1，2，3…） 亮条纹 暗条纹 小结：出现亮条纹和暗条纹的条件 （ n=0，1，2，3…） （ n=0，1，2，3…） 白光的干涉图样 ①明暗相间的彩色条纹； ②中央为白色亮条纹； ③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的； ④在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。 　　为什么会是这样的呢？ 条纹间距Δx、缝宽d和缝屏距离L的关系： P85　发展空间 一、实验目的 观察单色光的干涉图样，测定单色光的波长． 二、实验原理 双缝干涉条纹间距公式Δx＝ 三、实验器材 双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺． 三、实验：用双缝干涉测量光的波长 四、实验操作 1．实验步骤 (1)观察双缝干涉图样 ①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示． ②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光． ③调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏． ④安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行，二者间距为几个厘米，这时，可观察到白光的干涉条纹． ⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹． (2)测定单色光的波长 ①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹． ②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至第n条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2. ③用刻度尺测量双缝到光屏间距离l(d是已知的)． ④重复测量、计算，求出波长的平均值． ⑤换用不同的滤光片，重复实验． *