第3节 光的干涉
1.知道杨氏干涉实验,知道光的干涉现象的产生条件,理解光是一种波。
2.理解明暗相间条纹的成因及出现明暗条纹的条件。
一、杨氏干涉实验
1.物理史实:1801年,英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。
2.实验现象:在屏上得到明暗相间的条纹。
3.实验结论:光的确是一种波。
二、决定条纹间距的条件
当两个频率相同、相位差恒定和振动方向相同的光源与屏上某点的距离之差Δx等于半波长的偶数倍时(即恰好等于波长的整数倍时),即Δx=2k·(k=0,1,2,…),两列光波在这点叠加的结果相互加强,出现亮条纹;当两个光源与屏上某点的距离之差Δx等于半波长的奇数倍时,即Δx=(2k+1)(k=0,1,2,…),两列光波在这点叠加的结果相互削弱,出现暗条纹。
判一判
(1)若用白光作光源,干涉条纹是明暗相间的条纹。( )
(2)若用单色光作光源,干涉条纹是明暗相间的条纹。( )
(3)当振动情况完全相同的两个光源与屏上某点的距离之差等于零时,出现暗条纹。( )
(4)当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时出现亮条纹。( )
提示:(1)× (2)√ (3)× (4)√
想一想
(1)托马斯·杨用光的干涉实验说明了什么?
提示:干涉是波的特性,光能够发生干涉现象,表明光是一种波。
(2)在双缝干涉实验中,用白光做光源,在两条狭缝上,一个用红色滤光片(只允许通过红光)遮挡,一个用绿色滤光片(只允许通过绿光)遮挡,屏上还有干涉条纹吗?
提示:屏上不会出现干涉条纹,因为双缝用红、绿滤光片遮挡后,透过的两束光频率不相等,就不是相干光源了,不会再发生干涉。
课堂任务 对光的干涉的理解
1.光的干涉
(1)光的干涉:在两列光波的叠加区域,某些区域相互加强,出现亮纹,某些区域相互减弱,出现暗纹,且加强和减弱的区域相间,即出现亮纹和暗纹相间的现象。
(2)干涉条件:两列光的频率相同、相位差保持不变或两列光振动情况总是相同。能发生干涉的两列波称为相干波,两个光源称为相干光源,相干光源可用同一束光分成两列而获得。
2.托马斯·杨的双缝干涉实验
(1)实验装置
杨氏那时没有激光,因此他用强光照亮一条狭缝,通过这条狭缝的光再通过双缝,其装置示意图如图所示。
(2)单缝屏的作用
获得一个线光源,使光源有唯一的频率和相同振动情况,如果用激光直接照射双缝,可省去单缝屏。
(3)双缝屏的作用
平行光照射到单缝S上后,通过单缝的光又照射到双缝S1、S2上,这样一束光被分成两束频率相同、振动情况完全一致的相干光。