創新設計楊氏干涉實驗裝置

㈠ 一楊氏雙縫干涉實驗裝置，在真空中觀察時，干涉條紋間距為1.5mm。若把

條紋間距與波長成正比，與折射率成反比，干涉條紋間距：1.5mm/【4/3】=1.125mm

㈡ 干涉是

干涉 ：
ɡàn shè
①過問或制止，多指不應該管硬管：互不～內政。②關涉；關系：二者了無～。
干涉現象 ：
ɡàn shè xiàn xiànɡ
1.兩個或兩個以上的波相遇時，在一定情況下會相互影響，這種現象叫干涉現象。聲波、光波和其他電磁波等都有此現象。
楊氏干涉實驗 ：
yánɡ shì ɡàn shè shí yàn
英國物理學家托馬斯·楊所做的光的干涉實驗。1802年他用如圖所示方式，讓太陽光通過小孔s(以後改用狹縫)，射出的光又通過相鄰兩小孔s�1和s�2，由這兩小孔射出的光在其後的屏ac上因光的干涉而形成明暗相間條紋。該實驗不僅證明了光的波動性，還可用以測定光的波長。

光的干涉

一、光的干涉現象的發現

在光學發展史上，義大利科學家格里馬第是第一個發現光的干涉現象的人．他做了一個簡單的實驗，其實驗設計如下：在房子的窗戶板上打兩個緊挨著的小孔，太陽光經過這兩個小孔射入室內形成兩個錐形光柱．將一個屏放在兩個光柱相互重疊的地方，此時可以發現，屏上一些地方的亮度反而比只用一個光柱照射時的還要暗些．格里馬第從這一實驗中得出結論：兩根光柱相加並不總是使亮度增加．他通過類比方法，把光的干涉現象和石塊投入水中激起水波的現象作了類比．但他對此干涉現象沒有作出深刻的理論分析．

英國物理學家胡克（1635—1703）研究了另一種相干現象，他通過實驗研究了用肥皂水形成的薄膜和雲母薄片上光的干涉．胡克提出光是一種振幅很小的快速振動，還試圖分析薄膜干涉時彩色的成因．他提出在薄膜上觀察到彩色必須滿足三個條件：膜的厚度有一定的限度；膜必須是透明的；在膜的背面必須有好的反射體．他認為，一束最弱的成分領先而最強的成分隨後的傾斜而混雜的光脈沖，在網膜上的印象是藍色；一束最強的成分領先而最弱部分隨後的傾斜而混雜的光脈沖，在網膜上的印象是紅色．雖然這種解釋是不正確的，但其中它包含了兩束光的位相差等現代干涉理論的某些觀點，胡克關於光的這些理論研究，對於由笛卡兒提出的光是以太壓力的模型過渡到光的波動說起了重要的作用．

牛頓設計並進行了「牛頓環」實驗，研究了薄膜干涉問題，從而發現了「牛頓環」現象．牛頓親自製造了儀器進行實驗，他把一塊平凸透鏡放在一塊雙凸透鏡上面，使平凸透鏡的平面向下，然後慢慢壓緊，圍繞中心便陸續冒出各種顏色的圓環；如果使上面的平凸透鏡慢慢抬起離開下面的雙凸透鏡，則帶有顏色的圓環又在中心相繼消失，這就是著名的「牛頓環」現象．牛頓還發現色環的顏色有一定的排列次序；當壓緊兩透鏡時，色環的直徑會不斷增大，其周邊的寬度則減小，若是抬起上面的透鏡，色環的直徑就會縮小，其周邊的寬度則增大．牛頓還測量了環的半徑，發現它和透鏡的曲率半徑、空氣膜的厚度有一定關系．「牛頓環」現象實際上是兩束光發生「干涉」的結果．但是由於牛頓是傾向於光的微粒說的觀點，因此對這種光的波動性的表現沒有作進一步的實驗探索和理論研究．

二、光的干涉理論的建立

格里馬第、胡克、牛頓等人相繼發現了光的干涉現象，但是都沒有得出正確的解釋，也沒有建立起光的干涉的正確理論．到了十九世紀初經過托馬斯·楊、菲涅耳等人的工作，光的干涉理論終於形成與建立起來．

1．托馬斯·楊運用類比方法首次把光的干涉概念引入了物理學．

1800年托馬斯·楊在《關於光和聲的實驗和問題》的論文中，根據自己的實驗，對當時占統治地位的光的微粒說提出懷疑，為惠更斯的波動理論進行辯護．他通過對聲波的研究，提出在聲波互相重疊時出現加強和減弱的現象即聲波的干涉現象．並摒棄了互相重疊的波只能加強的觀念，提出了在某些條件下，重疊的波也可以互相減弱甚至抵消的思想．楊氏在觀察了水波的干涉現象後得到了啟發，並聯想到光的干涉．他運用水波的干涉現象類比提出了光的干涉現象．他說，設想有一組水波，它們以某個不變的速度沿平靜的湖面運動，並進入一個狹窄的水道，水道是與湖相連通的．現在我們再設想，在某個因素的作用下形成了另一組同樣的波，它與第一組波一樣以相同的速度到達該水道．這兩組波相互並不幹擾，它們的作用將結合在一起．如果它們到達水道後，一組波的波峰與另一組波的波峰相重合，那麼將形成一組波峰更高的波．但如果一組波的波峰與另一組波的波谷相重合，那麼波峰將恰好填滿波谷，水面將保持平靜．我假設，如果以與此相同的方式將兩束光混合在一起，則會出現與水波疊加類似的效應．我把這一現象稱為光的干涉現象．

2．楊氏提出相干條件．

楊氏對干涉現象的研究，提出了產生干涉現象的基本條件是：只有同一光線的兩部分才能發生干涉現象．按照現代的說法，即只有兩束相干光才能產生干涉．

3．楊氏發現干涉定律

1801年楊氏在一篇論文中提出了他發現的關於光干涉的定律：「凡是同一光線的兩部分沿不同的路程進行，而且方向准確地或接近於平行，那麼當光線的路程差等於波長的整數倍時，光線相互加強，而在相幹部分的中間態上，光線為最強，這波長對各種不同顏色的光各不相同」在這里楊氏還第一次明確地提出了波長、光程的概念和相干光這一名詞．

托馬斯·楊還做了一個著名的楊氏雙縫干涉實驗，他第一個提出干涉現象與衍射現象之間的密切聯系等．雖然楊氏對光的波動說作出了傑出的貢獻，但他的工作沒有受到當時科學界的承認，而且還受到了惡意的攻擊，他的論文被斥為「沒有任何價值」，他所發現的干涉原理被說成是「荒唐的」和「不合邏輯的」．致使楊氏的發現被埋沒了整整二十年．

4．光的干涉理論的進一步發展

法國科學家菲涅耳（1788—1827）1815年獨立地得到了干涉和衍射方面的規律，同時他稱贊了托馬斯·楊的傑出工作．使楊氏的干涉理論得到了科學界承認，並使楊氏恢復了對光學的研究工作．菲涅耳用光的干涉的思想補充了惠更斯原理，提出著名的惠更斯——菲涅耳原理，並進行了有名的雙面鏡和雙棱鏡的干涉實驗．使光的干涉理論更加完善．菲涅耳在光學研究中更多地應用了數學分析進行定量計算的方法，他把正確的物理思想與高超的實驗技巧相結合，使他在光學的研究中得到了許多內容深刻和准確定量的成果．他還與阿拉果共同用實驗研究了偏振對干涉現象的影響，於1819年得出了相互垂直的兩束偏振光不相干涉的原理，從而進一步豐富與發展了光的干涉理論．

三、光的干涉規律的現代表述

1．光的干涉現象

由兩個（或兩個以上的）光束，在滿足一定條件下迭加時，在交迭區的不同地點呈現穩定的互相加強或減弱的現象，稱為干涉現象．通常兩個獨立的光源或同一光源上的兩個不同部分都不會產生干涉現象．運用某些方法，如光的反射或折射，可以將同一光源發出的光分成兩個光束，當這兩光束在空間經不同路徑而重新聚合時，就能實現干涉現象．

兩束光在交迭區域中的加強和減弱形成「干涉圖樣」，能產生干涉現象的光稱為「相干光」，產生相干光的光源稱為「相干光源」，產生干涉的條件稱為「相干條件」．

2．光的相干條件

產生光的干涉的必要條件：

①兩光波具有相同的振動頻率；

②兩光波在相遇點有固定的位相差；

若要得到振動最弱點的振幅為零的干涉現象，除了具有上面兩個條件外，還要滿足下面兩個條件：

③兩光波在相遇點有相同的振動方向；

④兩光波的振幅相同．

若兩光波在相遇點所產生的振動不在同一方向，則該點的合成振動將不是簡諧振動，因而不能產生干涉現象．若兩光波在相遇點的位相差不固定，隨時間作無規則且迅速的變化，由這種變化引起的光強改變的次數在觀察或測量所需要的時間間隔t內幾乎是無限大，在相遇點只能獲得t間隔內的平均光強．這與兩光波在該點單獨產生的光強度之和無區別，因而無干涉現象．所以，只有滿足上述①、②、③三條條件才能產生干涉現象．但是，要使產生明顯的干涉現象，還必須滿足產生光的干涉的充分條件．

產生光的干涉的充分條件：

①兩光波在相遇點產生的振動的振幅相差不懸殊；

②兩光波在相遇點的光程差不太大．

若兩光波在相遇點所產生的振幅相差懸殊，則該點的合成振動的振幅將與單一光波在該點所產生的振動的振幅沒有明顯的差別，因而實際觀察不出干涉現象，如果兩光波在相遇點光程差很大，則在一光波的波列已通過時，另一光波相應的波列尚未到達，兩相應的波列間無重疊，因而無干涉現象出現．若光程差為中等大小，兩相應波列部分重疊，將出現不很明顯的干涉現象．故僅當兩光波的振幅相差很小、兩光波的光程差很小時，方能觀察到明顯的干涉現象．當兩光波的振幅相等時，還可觀察到干涉條紋中最暗處光強為零的清晰的干涉圖樣．

3．光的干涉的種類

光的干涉可以分為兩大類，一類是分波陣面的干涉，即從同一光源發出的光波的波陣面上分離出兩部分或更多部分，再經兩個或多個光具組後，在相遇區域產生干涉現象．如楊氏雙縫干涉實驗、菲涅耳雙棱鏡干涉實驗和菲涅耳雙面鏡干涉實驗等．

另一類是分振幅的干涉．利用透明薄板的兩個表面對入射光的依次反射，將入射光的振幅分解為若幹部分，由這些部分光波相遇產生的光波干涉，即為分振幅的干涉．如牛頓環實驗、邁克耳遜干涉儀等．

在分振幅干涉中，如干涉條紋對應於同一入射角稱為等傾干涉；干涉條紋對應於同一厚度的稱為等厚干涉．

利用光的干涉可以測量微小的角度、微小的長度、檢查表面的質量，測量長度的微小改變等．

四、幾個著名的干涉實驗方法分析

由光的干涉規律可知，為了觀察到穩定的光的干涉現象，就必須創造特殊的條件．這些條件可歸結為：在任何瞬時到達觀察點的，應該是從同一批原子發射出來但經過不同光程的兩列光波（例如反射或折射等方法）．各原子的發光盡管迅速的改變，但任何位相改變總是同時發生在兩列波中，因而它們到達同一觀察點時總是保持著不變的位相差，只有經過這樣特殊裝置的兩束光才是相乾的．所以歷史上進行的一些著名的光的干涉實驗都是採用以上的實驗設計原理進行設計實驗的．

1．楊氏干涉實驗

托馬斯·楊在1801年以極其簡單的裝置和巧妙的構思，做到了用普通光源來實現光的干涉．這一實驗設計，不僅是許多其它光的干涉實驗的裝置原型，在理論上還可以從中得到許多重要的概念和啟發．

楊氏干涉實驗裝置如圖所示．讓光源照射到開有小孔S的不透明的遮光板（稱為光闌）上，後面置有另一塊光闌，開有兩個小孔S1和S2．從針孔S1和S2中發出的兩組球面光波互相干涉，結果在屏幕D上形成一個對稱而強度有變化的圖樣．若用單色光作光源，則在屏幕上可以觀察到干涉圖樣．當時楊氏利用了惠更斯對光的傳播所提出的次波假設（即惠更斯原理）解釋了這個實驗．

後來為了提高幹涉的亮度，實驗中S、S1、S2用三個相互平行的狹縫，即稱之為楊氏雙縫干涉．並且可以用目鏡代替屏幕進行直接觀測．在激光出現後，用激光作光源進行實驗，則在屏幕可觀察到穩定清晰的干涉條紋，還可用目鏡放大或用照相機攝像．在楊氏實驗裝置中一般要求雙孔間距d在0.1mm～1mm之間，橫向觀測范圍在1cm～10cm之間，幕與雙孔屏的間隔在1cm～10cm之間．

從楊氏實驗中可以得出，從同一列波的波面上取出的兩個次波源，總是相乾的，後來的一切分波陣面干涉裝置的設計思想都是源於楊氏這一精巧的構思．楊氏在分析干涉條紋的特徵時推得：雙孔干涉條紋的間距：

即光的波長為：

楊氏由此式算出了光的波長，這是人類歷史上第一次由實驗測得的光的波長．而且楊氏干涉實驗在光學發展上是一個決定性的判決實驗，由此導致了光的波動理論復興的開端．

2．菲涅耳雙棱鏡實驗

1817年法國物理學家菲涅耳設計進行了著名的菲涅耳雙棱鏡實驗，如圖：縫光源S發出的光經過一個頂角α很小（約1°左右）的薄棱鏡P，藉助於棱鏡的折射，將自S發出的光束分為兩束ac和bd，並沿不同方向傳播，這兩束光好像自圖中所示的虛光源S1和S2發出的一樣，在兩束光重疊的bc區域產生干涉條紋．測量出由雙棱鏡所產生的干涉條紋寬度△x，則可由下式計算出光波的波長

式中L1和L2分別為光源及屏幕到棱鏡P的距離d為兩虛光源S1和S2之間的距離，△x為幕上相鄰兩個條紋的距離．接著菲涅耳又完成了兩束光干涉的雙面鏡實驗．

3．邁克耳遜干涉儀

一種用分光束法產生雙光束干涉的精密光學儀器．是由美國物理學家邁克耳遜在1881年提出，故名．如圖所示，從單色廣光源S發出來的光，在平行平面玻璃板G1上鍍有一薄層銀的半反射面A，光在A上分成光強近於相等的兩束，它們分別從平面鏡M1、M2上反射回到A而重新會合，在透鏡L2的焦平面F上形成等傾條紋．M2是固定的，而M1安裝在一個可以平移調節的座架上．通常在G1與G2之間放一塊與G1相同且與G1平行的補償板G2·當M1與M2對A面互成鏡象關

中的像，故在F上的等傾條紋可以看作是在反射面M1和虛反射面M'2之間的平行空氣層上產生的．條紋的形狀是以焦點為中心的同心圓．M1向M'2移近λ/2，則向中心收縮一個條紋；反之移遠λ/2，則在中心冒出一個條紋．測出條紋變化的數目，就可計算M1移動的距離．邁克耳遜曾用此儀器做了如下三個重要實驗：1887年測量以太漂移的邁克耳遜莫雷實驗；1892年首次系統地研究光譜線的精細結構；1895年首次直接將光的波長與標准米進行比較．

邁克耳遜干涉儀的設計是光的干涉現象的典型應用．

干涉 （正體）
干涉(interference)為兩波重疊時組成新合成波的現象。
目錄
1 波的重疊原理
2 干涉的種類
3 駐波
4 參見
波的重疊原理
兩波在同一介質中傳播，相向行進而重疊時，重疊范圍內介質的質點同時受到兩個波的作用。若波的振幅不大，此時重疊范圍內介質質點的振動位移等於各別波動所造成位移的矢量和，稱為波的重疊原理。
同相(in phase)：若兩波的波峰（或波谷）同時抵達同一地點，稱兩波在該點同相。
反相(out of phase)：若兩波之一的波峰與另一波的波谷同時抵達同一地點，稱兩波在該點反相。
兩波交會後的波形和行進速度，不會因為曾經重疊而發生變化。
干涉的種類
相長干涉(constructive interference)
兩波重疊時，合成波的振幅大於成分波的振幅者，稱為相長干涉或建設性干涉。
若兩波剛好同相干涉，會產生最大的振幅，稱為完全相長干涉或完全建設性干涉(fully constructive interference)。
相消干涉(destructive interference)
兩波重疊時，合成波的振幅小於成分波的振幅者，稱為相消干涉或破壞性干涉。
若兩波剛好反相干涉，會產生最小的振幅，稱為完全相消干涉或完全破壞性干涉(fully destructive interference)。
駐波
兩個振幅、波長、周期皆相同的正弦波相向行進，會干涉而形成駐波。參見：駐波
參見
波
相位
Category: 振動和波

㈢ 關於楊氏雙孔裝置的問題，等待光學大神的解答，求求求求求！

楊氏雙縫干涉實驗，可以用點光源，也可以用線光源，或者擴展光源。

（1）將屏幕遠離雙孔，意味著到顯示屏的距離增大，因此觀察到的干涉條紋會減少，而且條紋將會變得模糊。
（2）雙孔前面的單孔，是為了增加光的時間相乾性和空間相乾性，讓干涉條紋清晰而已。所以無論你把這個單孔變大還是變小，只要雙孔之間的距離沒變，就不會影響干涉條紋的條數。影響的只是觀察的清晰度。

㈣ 楊氏雙縫干涉實驗

你說干涉條紋保持與雙縫平行很不理解，可以這樣認為：干涉現象首先須有相干光繞過障礙物（其實就是衍射），然後相互疊加，形成明暗相間的條紋。設雙縫豎直，每一條縫從水平方向看尺寸小，光容易繞過去（衍射），分布到左右兩邊去；而豎直方向尺寸大，光不容易繞過去，所以上下沒有光。最終每條豎縫左右兩邊的光相互疊加，形成明暗相間的條紋，自然與縫平行。當縫轉動，條紋也轉動。
也可以理解為每條條紋離雙縫的波程差為一個定值，經分析，這些點必然全都分布在與縫平行的直線上，所以條紋與雙縫平行。
你的第四段考慮的是移動單縫的問題，這對條紋分布沒有影響。要知道雙縫很窄，才相當於兩個新的光源。而單縫僅僅是保證有光透過雙縫而已，它對條紋的方向、寬窄均沒有影響。

㈤ 在楊氏雙縫干涉實驗裝置的雙縫後面各放一個

答案好像不對，
為了能把握題意正確解答，請把完整的題目和解答寫出來，讓大家看看。

㈥ 楊氏雙縫干涉實驗

目鏡前方凸透鏡所成的干涉條紋的實像

㈦ 干涉色的實驗方法分析

由光的干涉規律可知，為了觀察到穩定的光的干涉現象，就必須創造特殊的條件．這些條件可歸結為：在任何瞬時到達觀察點的，應該是從同一批原子發射出來但經過不同光程的兩列光波（例如反射或折射等方法）．各原子的發光盡管迅速的改變，但任何位相改變總是同時發生在兩列波中，因而它們到達同一觀察點時總是保持著不變的位相差，只有經過這樣特殊裝置的兩束光才是相乾的．所以歷史上進行的一些著名的光的干涉實驗都是採用以上的實驗設計原理進行設計實驗的．
楊氏干涉實驗
托馬斯·楊在1801年以極其簡單的裝置和巧妙的構思，做到了用普通光源來實現光的干涉．這一實驗設計，不僅是許多其它光的干涉實驗的裝置原型，在理論上還可以從中得到許多重要的概念和啟發． 楊氏干涉實驗裝置如圖所示．讓光源照射到開有小孔S的不透明的遮光板（稱為光闌）上，後面置有另一塊光闌，開有兩個小孔S1和S2．從針孔S1和S2中發出的兩組球面光波互相干涉，結果在屏幕D上形成一個對稱而強度有變化的圖樣．若用單色光作光源，則在屏幕上可以觀察到干涉圖樣．當時楊氏利用了惠更斯對光的傳播所提出的次波假設（即惠更斯原理）解釋了這個實驗． 後來為了提高幹涉的亮度，實驗中S、S1、S2用三個相互平行的狹縫，即稱之為楊氏雙縫干涉．並且可以用目鏡代替屏幕進行直接觀測．在激光出現後，用激光作光源進行實驗，則在屏幕可觀察到穩定清晰的干涉條紋，還可用目鏡放大或用照相機攝像．在楊氏實驗裝置中一般要求雙孔間距d在0.1mm～1mm之間，橫向觀測范圍在1cm～10cm之間，幕與雙孔屏的間隔在1cm～10cm之間． 從楊氏實驗中可以得出，從同一列波的波面上取出的兩個次波源，總是相乾的，後來的一切分波陣面干涉裝置的設計思想都是源於楊氏這一精巧的構思．楊氏在分析干涉條紋的特徵時推得：雙孔干涉條紋的間距： 即光的波長為： 楊氏由此式算出了光的波長，這是人類歷史上第一次由實驗測得的光的波長．而且楊氏干涉實驗在光學發展上是一個決定性的判決實驗，由此導致了光的波動理論復興的開端．
菲涅耳雙棱鏡實驗
1817年法國物理學家菲涅耳設計進行了著名的菲涅耳雙棱鏡實驗，如圖：縫光源S發出的光經過一個頂角α很小（約1°左右）的薄棱鏡P，藉助於棱鏡的折射，將自S發出的光束分為兩束ac和bd，並沿不同方向傳播，這兩束光好像自圖中所示的虛光源S1和S2發出的一樣，在兩束光重疊的bc區域產生干涉條紋．測量出由雙棱鏡所產生的干涉條紋寬度△x，則可由下式計算出光波的波長 式中L1和L2分別為光源及屏幕到棱鏡P的距離d為兩虛光源S1和S2之間的距離，△x為幕上相鄰兩個條紋的距離．接著菲涅耳又完成了兩束光干涉的雙面鏡實驗．
邁克耳遜干涉儀
一種用分光束法產生雙光束干涉的精密光學儀器．是由美國物理學家邁克耳遜在1881年提出，故名．如圖所示，從單色廣光源S發出來的光，在平行平面玻璃板G1上鍍有一薄層銀的半反射面A，光在A上分成光強近於相等的兩束，它們分別從平面鏡M1、M2上反射回到A而重新會合，在透鏡L2的焦平面F上形成等傾條紋．M2是固定的，而M1安裝在一個可以平移調節的座架上．通常在G1與G2之間放一塊與G1相同且與G1平行的補償板G2·當M1與M2對A面互成鏡象關 中的像，故在F上的等傾條紋可以看作是在反射面M1和虛反射面M'2之間的平行空氣層上產生的．條紋的形狀是以焦點為中心的同心圓．M1向M'2移近λ/2，則向中心收縮一個條紋；反之移遠λ/2，則在中心冒出一個條紋．測出條紋變化的數目，就可計算M1移動的距離．邁克耳遜曾用此儀器做了如下三個重要實驗：1887年測量以太漂移的邁克耳遜莫雷實驗；1892年首次系統地研究光譜線的精細結構；1895年首次直接將光的波長與標准米進行比較． 邁克耳遜干涉儀的設計是光的干涉現象的典型應用。

㈧ 高中物理選修3-4先講干涉和原因

相干光源也必須滿足這四個條件。日常生活中，我們很少看到光的干涉現象，是因為相干光源不常見。物理學家為了能觀察到光的干涉現象，就需要想一些辦法來獲得相干光源。

1801年，英國物理學家托馬斯·楊就成功地觀察到了光的干涉現象。

下面我們就來了解他是怎麼做到的。

一、楊氏干涉實驗

1. 實驗裝置

一束單色光，一個有兩條狹縫的擋板，一個光屏。

2. 相干光源的獲得

當一束單色光投射到擋板時，「一分為二」，兩條狹縫相當於兩個完全相同（頻率、相位、振動方向總是相同）的光源，即相干光源。

3. 演示實驗：雙縫干涉實驗（請觀看下面的視頻）

仔細查看課本彩圖中的雙縫干涉圖樣。

干涉圖樣特點：是一些明暗相間、間距相等的條紋
與水波的干涉圖樣類比，我們能夠了解：

水波干涉的振動加強區域對應著光的干涉圖樣中的亮條紋；

水波干涉的振動減弱區域對應著光的干涉圖樣中的暗條紋；

下面我們就來分析光屏上的點滿足什麼條件是明條紋（或者暗條紋）上的點？

二、對干涉圖樣的分析

前提條件：S1和S2相當於兩個頻率、相位和振動方向都相同的波源。

（1）P0是S1、S2連線的中垂線與光屏的交點，也就是干涉圖樣的對稱中心。

S1、S2到P0的距離相同，那麼由S1、S2發出的兩列波的波峰和波谷，會同時到達P0點，也就是說相位仍然相同，在這點兩列波疊加後互相加強，因此這里出現亮條紋，即中央明條紋。

（2）再考察P0點上方的另外一點，例如P1，它距離S2比S1稍遠一些，兩列波到達該點的路程不相同。如果路程差正好是半個波長，那麼當一列波的波峰到達P0時，另一列正好在這里出現波谷，這時兩列波疊加的結果是相互抵消，於是這里出現暗條紋。

（3）對於更遠一些的點，例如P2，來自兩個狹縫的光波的路程差更大。如果路程差正好等於波長，那麼兩列波的波峰和波谷會同時到達這點，它們互相加強，這里也出現亮條紋。

依此類推，光源到該點的路程差等於半波長的偶數倍（即波長整數倍，包括距離之差為零的情況）的位置都會出現亮條紋；

路程差等於半波長的奇數倍的位置都會出現暗條紋。

㈨ 高中物理光的干涉教案大全

物理學是研究物質運動最一般規律和物質基本結構的學科。作為自然科學的帶頭學科，物理學研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律，因此成為其他各自然科學學科的研究基礎。接下來是我為大家整理的高中物理光的干涉教案大全，希望大家喜歡!

高中物理光的干涉教案大全一

【教學目標】

1、知識與技能：

(1)在學生已有幾何光學知識的基礎上引導學生回顧人類對光的本性的認識發展過程

(2)在復習機械波干涉的基礎上使學生了解產生光的干涉的條件和楊氏實驗的設計原理。

(3)使學生掌握在雙縫干涉實驗中產生亮條紋和暗條紋的原因及條件，並了解其有關計算，明確可以利用雙縫干涉的關系測定光波的波長。

(4)通過干涉實驗使學生對光的干涉現象加深認識。

2、過程與 方法

在教學的主要設置了兩個探究的問題

(1)在機械波產生干涉現象的知識基礎上，學生通過自主學習掌握光的干涉條件，在雙縫干涉實驗中產生亮條紋和暗條紋的原因及條件。

(2)小組合作學習探究相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的間距與什麼因素有關。

3、情感態度價值觀

培養學生合作的精神、團隊的意識和集體的觀念，培養學生循著科學家足跡自主探究科學知識的能力，從而真正實現使每個學生都得到發展的目標。

【教學重點】

(1)使學生知道雙縫干涉產生的條件，掌握干涉圖樣的特徵。

(2)理解雙縫干涉實驗中產生亮條紋和暗條紋的條件

(3)理解相鄰的亮條紋(或暗條紋)的間距，並能應用這一規律解決實際問題

【教學難點】

(1)對雙縫干涉圖樣中亮條紋和暗條紋產生原因的正確理解

(2)理解影響雙縫干涉圖樣中相鄰亮條紋(或暗條紋)間距的因素

【 教學方法 】

類比、實驗、分組探究

【教學工具】

PPT課件、玩具激光光源、光柵(雙縫)

【教學過程】

課題引入：

問一：在日常生活中，我們見到許多光學的現象，這些自然現象是如何形成的?

圖片展示：如光的直線傳播、彩虹、「海市蜃樓」

引入：自然界中的光現象如此豐富多彩，人們不禁要問光的本質到底是什麼?

新課教學：

一、兩大學說之爭：

在17世紀以牛頓為代表的一派認為：「光是一種物質微粒，在均勻的介質中以一定的速度傳播」

以惠更斯為代表的一派認為：「光是在空間傳播的某種波」

學生討論：你贊同誰的觀點?並說一說贊同的原因。

二、光的干涉：

(一)假設：光是一種波，則必然會觀察到波的特有現象。

學生回顧：機械波的特有現象——干涉

引導：只要能看到光的干涉現象，就能說明光具有波性

(二)實驗探究：

1、我們怎樣才能使兩列光相遇時發生干涉現象?

演示：兩個單獨的激光光源相遇

設問：為什麼看不到干涉現象?產生干涉現象必須有什麼條件?

學史介紹：實際上很難找到兩個能相互干涉的光源，一直到1801年英國物理學家托馬斯·楊在實驗室里成功的觀察到了光的干涉。

2、托馬斯·楊雙縫干涉實驗介紹：

介紹實驗裝置，在擋板上開兩條很窄的狹縫，當一束單色光投射到擋板時，兩條狹縫相當於兩個完全相同的光源——相干光源。

光的干涉條件：相干光源

3、演示實驗：雙縫干涉實驗

思考：光通過雙縫後牆上出現了什麼現象?這又說明了什麼?

師生小結：光具有波動性

引導學生參閱課本彩圖中的雙縫干涉圖樣

小組討論：光的干涉圖樣有什麼特徵?

得出實驗現象：中央亮條紋、明暗相間、間距相等的條紋

設問(現象解釋)：你該如何解釋光屏上出現的亮條紋(暗條紋)?

光屏上何處出現亮條紋，何處出現暗條紋?即產生的條件是什麼?

小組討論：形成共識，派代表闡述原因。

光屏上出現亮條紋(或暗條紋)的條件：

亮條紋： (n=0、1、2、3…)

暗條紋： (n=0、1、2、3…)

高中物理光的干涉教案大全二

【教學目標】

(一)知識與技能

1.通過實驗觀察認識光的干涉現象，知道從光的干涉現象說明光是一種波。

2.掌握光的雙縫干涉現象是如何產生的，何處出現亮條紋，何處出現暗條紋。

(二)過程與方法

1.通過楊氏雙縫干涉實驗，體會把一個點光源發出的一束光分成兩束，得到相干光源的設計思想。

2.通過根據波動理論分析單色光雙縫干涉，培養學生比較推理，探究知識的能力。

(三)情感、態度與價值觀

通過對光的本性的初步認識，建立辯證唯物主義的世界觀。

【教學重點】雙縫干涉圖象的形成實驗及分析。

【教學難點】亮紋(或暗紋)位置的確定。

【教學方法】復習提問，實驗探究，計算機輔助教學

【教學用具】JGQ型氦氖激光器一台，雙縫干涉儀，多媒體電腦及投影裝置，多媒體課件(相關靜態圖片及Flash動畫)

【教學過程】

(一)引入新課

復習機械波的干涉

[復習提問，誘導猜想]

[多媒體投影靜態圖片]

師：大家對這幅圖還有印象嗎?

生：有，波的干涉示意圖。

師：[投影問題]請大家回憶思考下面的問題：

圖中，S1、S2是兩個振動情況總是相同的波源，實線表示波峰，虛線表示波谷，a、b、c、d、e中哪些點振動加強?哪些點振動減弱?

學生回答結果不出所料，大部分同學能答出a、c兩點振動加強，d、e兩點振動減弱，而對於b點則出現了爭議。一種認為b點是振動加強點，另一種則認為b點是由加強到減弱的過渡狀態。

師：b點振動加強和減弱由什麼來決定呢?只有弄清這一點才能解決兩派同學的爭端。

(有學生低語，「路程差」)

師：好!剛才這位同學說到了關鍵，那麼就請你來分析一下b點與S1、S2兩點的路程差。

生：由圖可以看出OO′是S1、S2連線的中垂線，所以b到S1、S2的路程差為零。

師：那麼b點應為振動——(學生一起回答)：加強點。

(教師 總結 機械波干涉的規律，突出強調兩列波的振動情況總是完全相同。)

師：光的波動理論認為，光具有波動性。那麼如果兩列振動情況總是相同的光疊加，也應該出現振動加強和振動減弱的區域，並且出現振動加強和振動減弱的區域互相間隔的現象。那麼這種干涉是一個什麼圖樣呢?大家猜猜。

生：應是明暗相間的圖樣。

師：猜想合理。那麼有同學看到過這一現象嗎?

(學生一片沉默，表示沒有人看到過)

師：看來大家沒有見過。是什麼原因呢?

[生1]可能是日常生活中找不到兩個振動情況總相同的光源。

[生2]可能是我們看見了但不知道是光的干涉現象。

師：兩位同學分析得非常好，也許是沒有干涉的條件，也許是相逢未必曾相識。大家看他們倆誰分析得對呢?

生：我覺得生1說的不成立，這樣的光源很多，像我們教室里的日光燈，我覺得它們完全相同。

師：好。我們可以現場來試試。

(先打開一盞日光燈，再打開另一盞對稱位置的日光燈)

師：請大家認真找一找，牆上、地上、天花板上，有沒有出現明暗相間的干涉現象?

(大家積極尋找，沒有發現，思維活躍，議論紛紛)

師：看來兩個看似相同的日光燈或白熾燈光源並不是「振動情況總相同的光源」。

[投影圖]

師：1801年，英國物理學家托馬斯·楊想出了一個巧妙的辦法，把一個點光源分成兩束，從而找到了「兩個振動情況總是相同的光源」，成功地觀察到了干涉條紋，為光的波動說提供了有力的證據，推動了人們對光的本性的認識。下面我們就來重做這一著名的雙縫干涉實驗。

(二)進行新課

1.楊氏干涉實驗

[動手實驗，觀察描述]

介紹楊氏實驗裝置(如圖)

師：用氦氖激光器演示雙縫干涉實驗。

用激光器發出的紅色光(平行光)垂直照射雙縫，將干涉圖樣投影到教室的牆上，引導學生注意觀察現象。

現象：可以看到，牆壁上出現明暗相間的干涉條紋。

師：(介紹)狹縫S1和S2相距很近，雙縫的作用是將同一束光波分成兩束「振動情況總是相同的光束」。這樣就得到了頻率相同的兩列光波，它們在屏上疊加，就會出現明暗相間的條紋」。

結論：楊氏實驗證明，光的確是一種波。

2.亮(暗)條紋的位置

[比較推理，探究分析]

師：通過實驗，我們現在知道，光具有波動性。現在我們是不是可以根據機械波的干涉理論來認真探究一下實驗中的明暗條紋是如何形成的呢?

[投影圖]

圖中，P0點距S1、S2距離相等，路程差Δ=S1 P0-S2 P0=0應出現亮紋，(中央明紋)

[演示動畫]圖20—3中S1、S2發出的正弦波形在P點相遇疊加，P點振動加強(如圖)

EMBED MSPhotoEd.3

鑒於上述動畫的表述角度和效果，教師在此基礎上再播放動畫，如下圖所示振動情況示意圖，使學生進一步明確.不管波處於哪種初態，P0點的振動總是波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇，振幅A總為A1、A2之和，即P點總是振動加強點，應出現亮紋。

EMBED MSPhotoEd.3

師：那麼其他點情況如何呢?

[投影圖]

EMBED MSPhotoEd.3

P1點應出現什麼樣的條紋?

高中物理光的干涉教案大全三

教材選用

人教版普通高中課程標准實驗教科書·物理選修3-4·第十三章第三節。

教學內容分析

(一)作用與地位

本節是在《機械波》的基礎上展開的，上承幾何光學，也是後面學習《光的衍射》等知識的基礎，本節揭示了光的波動性，促使人類對光的本性有更進一步的認識。同時也與選修3-5《光電效應》共同構成光的波粒二象性，所以本節具有重要的研究意義。

(二)課程標准

1、觀察光的干涉現象;2、知道產生干涉現象的條件。

(三)課程特點

課程標準是課程的宏觀結構，教材是課程的微觀結構。從教材特點看，本節通過提出猜想：如果光真的是一種波;隨後進行楊氏雙縫實驗，通過得到干涉圖樣，進而證明光是一種波;最後討論路程差與半波長的關系，得出明暗條紋出現的條件。

但教材中並沒有突出「空間」干涉;雙縫干涉實驗的示意圖並沒有採用形象化的展示，從而影響了學生對光的干涉機理的理解;增加了學習的難度，所以我對教材做了以下的處理：

1.增加創新演示實驗，利用丁達爾效應展示干涉通路，有助於學生對物理規律的深刻理解;

2. 通過演示光波直觀圖示，形象的展示光波的干涉機理，化抽象的光波為直觀;

3.增強教學中的邏輯性，注重知識的構建過程;

學生情況分析

(一)思維特點

按皮亞傑的理論，高二學生正處在形式運算的思維階段， 遵循從簡單到復雜，從直觀到抽象的認知規律，但是他們的 抽象思維 能力還不夠強，常常會需要具體的表象或類比於相似的具體 經驗 來支持思維過程。

(二)知識基礎

學生已經學習了機械波的內容，對機械波的干涉和波的疊加原理有一定認識。

(三)認知困難

但學生知識的遷移能力相對薄弱，且光的干涉機理比較抽象，加之對光干涉無本質的認識。

教學目標分析

(一)知識與技能

(1)知道光產生干涉的條件，知道光是一種波;

(2)知道光的干涉現象和干涉條紋的分布特點;

(3)知道路程差與明暗條紋之間的關系。

(二)過程與方法

(1)通過光的干涉與機械波干涉的類比，培養學生比較分析的能力和知識遷移的能力。

(三)情感、態度、價值觀

(1)通過觀察實驗，培養學生實事求是的科學態度。

(2)通過了解楊氏雙縫干涉實驗，培養學生的物理學史情懷，增加對物理學的熱愛。

教學重難點

重點：光的干涉特點和產生條件

重點：明暗條紋產生的原因

教學策略分析

一、教學方法

主要採用實驗法、講授法、並輔以提問法等教法，把教學過程設計成以激發學生興趣的吹肥皂泡實驗為切入點，以觀察實驗和已有知識為基礎，以「為什麼肥皂泡表面的條紋始怎麼形成的?」等問題為主線的師生對話活動，

實驗法

通過探究楊氏雙縫實驗，觀察光干涉的特點，得出光是一種波;通過創新演示實驗，利用丁達爾效應顯現干涉通路，展示光干涉的空間性，進一步理解光的波動性;通過演示直觀圖示模擬波在空間P點的三種疊加情況(峰峰、穀穀、峰谷)，理解光的干涉機理。

(2)講授法

通過已熟悉的機械波干涉，遷移到光干涉問題的新情境中來，加強學生知識的遷移能力。

二、學法指導

在學法指導上，注重引導學生合作實驗探究，觀察思考，多自主討論，重視分析歸納，使學生自主發現問題，解決問題，在獲取新知識的同時提高合作意識，獨立思考，易遷移，領會物理學的思想。

教學准備

教具：肥皂水、激光筆、雙縫、支架、水槽、清水、牛奶、自製教具等。

多媒體：PPT、圖片、圖示模型、動畫、視頻等

實驗創新

本節課除去導入新課使用的趣味實驗和雙縫實驗外，設計了兩個實驗。

實驗1 傳統的雙縫干涉實驗不能明顯的展示干涉具有空間性，但通過往清水中加入牛奶，利用丁達爾效應顯示干涉通路，進一步加深學生對光波動性的認識。

實驗2 課本中光干涉的插圖並沒有讓學生清晰的認識到干涉的機理，通過利用演示實驗，製作兩列波在空間某點P的三種疊加情況(波峰與波峰疊加、波谷與波谷疊加、波峰與波谷疊加)，直觀展示光波疊加的實際過程，讓學生更好的理解明暗條紋產生的原因。

教學流程

教學過程設計

教學環節和教學內容 教師活動 學生活動 設計意圖 一、創設情境，引入課題：

介紹器材：肥皂水、塑料圈

演示實驗：吹泡泡

二、創新演示實驗 展示空間干涉

1.學習物理學史，增強對物理學的熱愛

介紹以牛頓為代表的物理學家認為光是粒子性的，以惠更斯為代表的物理家提出了波動性及托馬斯楊實驗。

2.進行實驗探究，觀察實驗現象

實驗器材：綠色激光、雙縫片、光屏

介紹實驗裝置，進行雙縫干涉實驗。

觀察實驗，總結現象：中間是明條紋，並且出現明暗相間的條紋。

光干涉條件：頻率、相位差、振動方向相同。

實驗結論：光是一種波。

干涉圖樣特點：出現中央亮紋，亮度往兩邊變暗;明(暗)條紋的寬度相同。

3.演示創新實驗，展示空間干涉

前後移動激光筆，引導學生觀察干涉圖樣。

實驗器材：單色激光、雙縫、牛奶、水槽、水。

利用丁達爾現象演示光干涉通路。

更進一步地認識光的波動性。

得出結論：光在整個疊加空間區域內都發生干涉。

三、演示形象圖示，理解干涉原理

通過演示直觀的光波疊加圖示：通過類比機械波的疊加圖示，在空間某點P，恰好兩列相干波波峰與波峰疊加，由於波峰的振幅最大，且振動方向相同，疊加時振幅更大，則相干加強，以此遷移到抽象的光波，在光屏該處則為明條紋，同理波谷與波谷在此處疊加也為明條紋，波峰與波谷則為暗條紋。

(同理穀穀疊加也為明條紋，沒有展示疊加圖示)

光波峰谷疊加相消為暗條紋

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㈩ 如圖所示,在楊氏雙縫干涉實驗裝置中,其中一個縫被折射率為1.58的薄玻璃片遮蓋,在

（1.58-1）*d=7λ，d=0.0058毫米。