光的原理课件11.6光的波动性.ppt
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1、11.6 光的波动性光的波动性历史回顾历史回顾光的衍射光的衍射光的偏振光的偏振光的干涉光的干涉世世界界上上如如果果没没有有光光就就会会变变成成一一片片黑黑暗暗,但但是是光光究究竟竟是是什么呢什么呢?人人类类对对光光的的本本性性的的认认识识,经经历历了了漫漫长长而而曲曲折折的的道道路路,到到了了17世世纪纪,基基本本上上形形成成了了两两种种学学说说:一一种种以以牛牛顿顿为为代代表表的微粒说,另一种是以惠更斯为代表的波动说。的微粒说,另一种是以惠更斯为代表的波动说。与与牛牛顿顿同同时时代代的的荷荷兰兰物物理理学学家家惠惠更更斯斯首首先先提提出出光光的的波波动动说说。当当时时牛牛顿顿反反对对光光的的
2、波波动动说说,主主要要是是因因为为当当时时光光的的波波动动说说还还不不能能很很好好解解释释光光的的直直线线传传播播这这一一基基本本事事实实,也也不不能能解解释释光光的的偏偏振振现现象象。直直到到1801年年,英英国国物物理理学学家家托托马马斯斯杨杨进进行行了了著著名名的的杨杨氏氏干干涉涉实实验验,1815年年法法国国物物理理学学家家菲菲涅涅耳耳进进行行的的“菲菲涅涅耳耳双双镜镜”实实验验,才才令令人人信信服服地地证证明明了了光光具具有有波动性。波动性。历史回顾历史回顾 一、光的干涉一、光的干涉 1.杨氏干涉杨氏干涉 波波源源S 发发出出球球面面波波,同同时时到到达达S1 和和S2 这这两两个个
3、狭狭缝缝,S1 和和S2 可可视视为为相相干干波波源源,相相干干波波源源发发出出的的频频率率相相同同、振振动动方方向向一致的相干光,同一致的相干光,同时时传传播播到到光光屏屏上上。叠叠加加的的结结果果是是产产生生明明暗暗相相间间的的干干涉涉条条纹纹。在在波波峰峰与与波波峰峰、波波谷谷与与波波谷谷叠叠加加的的地地方方,光光波波互互相相加加强强,形形成成明明条条纹纹。在在波波峰峰与与波波谷谷叠叠加加的的地地方方,光光波波互互相相抵抵消消或或削弱,形成暗条纹。削弱,形成暗条纹。白白 光光 的的 杨杨 氏氏 干干 涉涉 图图单色光的杨氏干涉图单色光的杨氏干涉图当当相相干干光光在在空空间间相相遇遇时时,
4、光光波波产产生生了了稳稳定定的的加加强强或或减减弱弱,并并在在相相遇遇的的空空间间形形成成明明暗暗相相间间的的条条纹纹,这这种种的的现现象象叫叫光的干涉光的干涉。光的干涉证明了光是一种波。光的干涉证明了光是一种波。各种光在真空中的波长和频率各种光在真空中的波长和频率6.77.50.450.40紫紫6.16.70.490.45蓝蓝-靛靛5.26.10.580.49绿绿5.05.20.600.58黄黄4.85.00.620.60橙橙3.94.80.770.62红红f/(1014 Hz)/(10-6 m)光的颜色光的颜色 2.薄膜干涉薄膜干涉如如图图,点点着着酒酒精精灯灯,在在其其火火焰焰上上洒洒一
5、一些些食食盐盐,使使酒酒精精灯灯便便发发出出黄黄色色的的火火焰焰。把把带带肥肥皂皂液液薄薄膜膜的的金金属属圈圈放放在在酒酒精精灯灯旁旁适适当当的的位位置置,使使眼眼睛睛恰恰能能看看到到由由薄薄膜膜反反射而生成的黄色火焰的射而生成的黄色火焰的虚虚像像。当当肥肥皂皂薄薄膜膜下下垂垂到到一一定定程程度度,就就在在虚虚像像上上出出现现了了明明暗相间的干涉条纹。暗相间的干涉条纹。(a)明明暗暗明明(b)干干涉涉条条纹纹形形成成的的原原因因:竖竖立立的的肥肥皂皂薄薄膜膜在在重重力力作作用用下下形形成成了了上上薄薄下下厚厚的的楔楔形形。当当酒酒精精灯灯的的火火焰焰照照射射到到薄薄膜膜上上时时,分分别别从从膜
6、膜的的前前表表面面和和后后表表面面反反射射的的两两列列光光波波,它它们们频频率率相相同同,方方向向一一致致,能能产产生生干干涉涉。在在薄薄膜膜的的某某些些地地方方,两两列列光光波波反反射射回回来来时时,恰恰是是波波峰峰和和波波峰峰叠叠加加,波波谷谷和和波波谷谷叠叠加加,使使光光波波的的振振动动加加强强,形形成成亮亮条条纹纹;而而在在另另一一些些地地方方,两两列列光光波波的的波波峰峰和和波波谷谷叠叠加加,使使光光波波的的振振动动互互相相抵抵消消,形形成成暗暗条纹。条纹。明明暗暗明明 3.其他干涉现象其他干涉现象牛顿环牛顿环激光通过双狭缝时的激光通过双狭缝时的干涉图样干涉图样激光通过十字形狭缝激光
7、通过十字形狭缝时的干涉图样时的干涉图样单色光单色光标准样板标准样板薄片薄片被检测平面被检测平面(1)干涉法检查精密部件的表面干涉法检查精密部件的表面取取一一个个透透明明的的标标准准样样板板,放放在在待待检检查查的的部部件件表表面面并并在在一一端端垫垫一一薄薄片片,使使样样板板的的平平面面与与被被检检查查的的平平面面间间形形成成一一个个楔楔形形空空气气膜膜,用用单单色色光光从从上上面面照照射射,入入射射光光从从空空气气层层的的上上下下表表面面反反射射出出两两列列光光形形成成相相干干光光,从从反反射射光光中中就就会会看看到到干干涉条纹,如图所示。涉条纹,如图所示。4.光的干涉在技术上的应用光的干涉
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