光的干涉和衍射ppt课件.ppt

1,光的干涉和光的衍射,2,复习,什么是机械波?,机械振动在介质中的传播称为机械波,注意:机械波只是机械振动这种振动形式在介质中的传播,波的叠加,当两列频率相同的两列波在介质中传播相遇会出现什么现象呢?,3,波的干涉,频率相同的波叠加时,空间某些区域的振幅加强,另一些区域的振幅减弱,这种现象叫做波的干涉,波的干涉条件:两列波的频率必须相同,干涉现象是波动独有的特征，两列频率相同的波在相遇的区域里叠加,出现了某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱的相互间隔的干涉现象。请问：如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象，干涉图样将是怎样的？,4,1801年，英国物理学家托马斯杨（17731829）在实验室里成功的观察到了光的干涉,光的干涉,5,光的干涉,双缝干涉,激光束,双缝,屏,屏上看到明暗相间的条纹,6,光的干涉,双缝干涉,P, r =P1S2P1S1,光程差,相干波源是哪两个？,S1、S2,P1,7,光的干涉,双缝干涉,光屏上某点到双缝的 路程差（光程差）为半波长的奇数倍时，该点出现暗条纹D=(2n+1)/2（n=0、1、2、3、）,请问（1）什么情况下出现明条纹？,光屏上某点到双缝的路程差（光程差）为波长的整数倍时，该点出现亮条纹。D=n(n=0、1、2、3),（2）什么情况下出现暗条纹？,8,光的干涉,双缝干涉,请问：（1）改用不同颜色的光做该实验，条纹宽度是否相同？什么颜色的光条纹宽度最大？,红光干涉条纹最宽、紫光的干涉条纹宽度最窄,(p ),（2）屏到光源距离改变，条纹宽度会改变吗？,随屏到光源的距离的增大而增大,注：Ld,9,光的干涉图样：,单色光：,明暗相间的条纹，且条纹间距相等。,两相邻亮纹（或暗纹）间距离与光的波长有关。,10,单色光的干涉图样：,11,光的干涉图样：,白光：,干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的。,白光的干涉图样：,12,光的干涉,薄膜干涉,让一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉,实验演示,13,请问（1）薄膜干涉中的相干光源来自于哪里？,薄膜的前后两个反射面,（2）怎样观察才能看到干涉图样？,人与火焰同侧（入射光侧）,薄膜干涉在生产技术中的应用：,用干涉法检查表面是否平整 、增透膜,14,干涉法检查表面的平整程度：,15,光的干涉,薄膜干涉,增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的1/4时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长，它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜。,16,1、下列关于双缝干涉实验的说法中正确的是A单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源B双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源C光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹D在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干涉发生,17,2、由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象这是因为()A两个光源发出光的频率不同B两个光源发出光的强度不同C两个光源的光速不同D这两个光源是彼此独立的，不是相干光源,18,3、对两列光波在空中叠加，以下说法中正确的是A不同的色光有可能发生干涉现象B不同的色光不可能发生干涉现象C光的强度不同有可能发生干涉现象D光的强度不同不可能发生干涉现象,19,光的衍射,20,水波、声波都会发生衍射现象，它们发生衍射的现象特征是什么？,机械波的衍射,21,光可以绕过障碍物继续传播的现象叫光的衍射,激光束,光的衍射,22,明显衍射条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多,光的衍射,单缝衍射,单缝衍射条纹的特征,1、中央亮纹宽而亮,2、两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗,单缝衍射,观察下列衍射图样，分析衍射规律：,单缝衍射,26,单缝衍射,27,单缝衍射,28,1、波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大,2、单缝不变时，光波波长大的（红光）中央亮纹越宽，条纹间隔越大,3、白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮条纹为白色，两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，内侧为紫色,单缝衍射规律,单缝衍射,29,A,B,S,1、 孔较大时屏上出现清晰的光斑,2、 孔较小时屏上出现衍射花样,圆孔衍射,30,圆孔衍射,衍射图样的特点：明暗相间的圆形条纹，中央为较大亮斑,31,不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果历史上曾有一个著名的衍射图样泊松亮斑,光的衍射,32,泊松亮斑,障碍物的衍射：圆形阴影中心有亮点,33,衍射光栅是由许多等宽的狭缝等距离的排列起来形成的光学仪器。可分为透射光栅和反射光栅,衍射光栅,(a) N=1,(b)N=2,(c) N=3,(d)N=4,34,干涉图样和衍射图样的区别,干涉图样：条纹等宽等亮,衍射图样：中间条纹最宽最亮，两边迅速变窄变暗。,35,自然现象中的衍射,抬头透过树叶缝隙看到的阳光带有彩色光晕。就是光的衍射现象。,36,自然现象中的衍射,神秘的佛光,是在光的“衍射反射”成像原理下形成的一种特殊光象，学术界称为“宝光”。这是一种在云雾山地的地方常见的一种大气光象，以往在峨眉山多见，故有“峨眉宝光”之说。实际上，“宝光”在黄山、庐山、五台山等地山区，甚至一些稍有起伏的平原地带也可以看到 。,37,利用光的衍射现象制作出来的全息衍射防伪标记。由于防伪标记利用了全息摄像技术，所以制作成本和难度都较高，能有力的保护消费者不买到假冒伪劣商品。,防伪,38,珍宝鉴定,1985年，加拿大文物保护协会（CCT）的科学家们就利用X光射线衍射分析方法对一件被作为凡高作品出售的油画颜料进行了分析鉴定。科学家从这幅油画的颜料中发现了大量的金红石的存在。作为白色颜料的使用，二氧化钛一般以两种状态存在：金红石和锐钛矿。锐钛矿作为白色颜料使用是从1925年开始的，而金红石作为白色颜料直到1938年才开始生产。因为金红石的存在，使得这幅油画的创作时间不可能早于1938年，这与凡高的生活时期（1853年-1890年）是不相符的，因而可以断定这幅被鉴定的油画是一幅赝品。,39,光存储,在 CD、VCD、DVD 光学读写系统中一束激光经光栅被衍射成几束光束 , 其中间的一束按原光轴方向前进的光强度最大（最亮），称为主光束（或零级光）；紧邻的是较弱光束称为副光束（或 1 级光）。主光束被用于读写碟片上的图像和伴音信号，同时获得聚焦伺服的信号，副光束则被用于获得轨迹伺服的信号。,