第5章 1 光的干涉

1、.1光的干预学 习 目 标知 识 脉 络1.观察光的干预现象，知道光的干预条件重点2.知道杨氏干预实验和决定干预条纹间距的条件，认识出现亮条纹和暗条纹的位置特点难点3.理解薄膜干预实验的原理和现象重点、难点4.理解干预现象的应用增透膜与反射膜原理.双 缝 干 涉 1双缝干预实验1实验：如图5­1­1，让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的振动情况总是一样的，两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加图5­1­12现象：屏上得到了明暗相间的条纹3结论：证明光是一种波2出现明、暗条纹的条件1当光从两狭缝到屏

2、上某点的路程差为波长的整数倍时，这些点出现明条纹；当路程差为半波长的奇数倍时，这些点出现暗条纹2和一般波的干预一样，光干预的条件是两列光的频率一样，能发生干预的两束光称为相干光3计算波长的公式设两缝间距为d，两缝到屏的间隔 为l，当d和l一定时，计算说明：当ld时，相邻两条明条纹或暗条纹的间距为x.利用此式，测出条纹间间隔 x，即可求出光的波长1直接用强光照射双缝，发生干预×2两只手电筒射出的光束在空间相遇，能观察到光的干预现象×3用单色光作光源，干预条纹是明暗相间的条纹1做双缝干预实验时必须具备什么条件才能观察到干预条纹？【提示】必须是相干光源，且双缝间的间距必须很小2一

3、般情况下光源发出的光很难观察到干预现象，这是什么原因？【提示】光源不同部位发出的光不一定具有一样的频率和恒定的相差，不具备相干光源的条件1双缝干预示意图图5­1­22单、双缝的作用平行光照射到单缝S上后，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率一样和振动情况完全一致的相干光3明、暗条纹产生的条件1亮条纹屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半个波长的偶数倍即|PS1PS2|k2k·k0,1,2,3时出现亮条纹2暗条纹屏上某点到两缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍即：|PS1PS2|2k1k0,1,2,3时出现暗条纹4干预图样的特点1单

4、色光：干预条纹是间距相等、明暗相间的条纹，且中央为亮纹红光的条纹间距最大，紫光的条纹间距最小2白光：干预条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的原因是各种色光都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹，除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，便形成了两侧的彩色条纹3条纹间距：条纹间距与波长成正比，x·其中d为两逢间距，l为两缝到屏的间隔 ，为光的波长1以下关于双缝干预实验的说法中正确的选项是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一样的相干光源C光屏上距两缝的路程差等于半波长的奇数倍处出现暗条纹D在光屏上能看到光的干预图样，但在双缝与光屏之间的空间却没有干预发

5、生E用同一装置做实验，不同颜色的光产生的干预条纹间距不同【解析】在双缝干预实验中，单缝的作用是获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，双缝的作用是获得两个振动情况完全一样的相干光源，应选项A错误，B正确在两个相干光源完全一样的情况下，光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗纹，选项C正确两列光波只要相遇就会叠加，满足相干条件就能发生干预，所以在双缝与光屏之间的空间也会发生光的干预，用光屏接收只是为了肉眼观察的方便，应选项D错误不同颜色的光波长不同，根据y知，E正确【答案】BCE2.在双缝干预实验中，屏上一点P到双缝的间隔 之差为1.5×106 m假设用频率为5.0×

6、;1014 Hz的单色光照射双缝，该点出现亮条纹还是暗条纹？从屏中心算起这是第几条什么条纹？【解析】该单色光的波长 m6×107 m，P点到双缝的间隔 差与波长的大小关系为1.5×106 m2.5，即间隔 差为半波长的奇数倍，P点处是暗条纹令2.52k1k1,2,3，得k3，这是第3条暗条纹【答案】暗条纹第3条暗条纹分析双缝干预中明暗条纹问题的步骤1由题设情况依真n介，求得光在真空或空气中的波长2由屏上出现明暗条纹的条件判断光屏上出现的是明条纹还是暗条纹3根据明条纹的判断式rkk0,1,2或暗条纹的判断式r2k1k0,1,2，判断出k的取值，从而判断条纹数薄 膜 干 涉 1

7、定义由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干预现象2应用1检查平面的平整程度2光学镜头上的增透膜3太阳镜片上的反射膜1薄膜干预是通过两个外表折射的光线产生的×2增透膜的厚度应等于光在空气中的波长的四分之一×3水面上漂浮的油膜出现彩色条纹是薄膜干预现象1如图5­1­3所示是几种常见的薄膜干预图样，这些干预图样是怎样形成的呢？图5­1­3【提示】是由薄膜上、下外表反射光束相遇而产生的干预2两只手电筒射出的光束在空间相遇，能否观察到光的干预现象？【提示】两只手电筒射出的光束在空间相遇，不满足光发生干预的条件，不能观察到光的干预现象1薄膜干预原理

8、光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的路程差不同，在某些位置两列波叠加后互相加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，两列波相遇后被互相削弱，于是出现暗条纹2薄膜干预的应用1用干预法检查平面原理：如图5­1­4所示，在被测平面上放一个透明的样板，在样板的一端垫一个薄片，使样板的标准平面与被测平面之间形成一个楔形空气薄层用单色光照射时，空气层的上、下两个外表反射的两列光波发生干预空气厚度一样的地方，两列波的路程差一样，两列波叠加时互相加强或减弱的情况一样，因此假设被测面是平的，干预条纹就是一组平行的直线，假如干预条纹是弯曲的，就说明被测外表不平图5

9、3;1­4判断法矮人行走法，即把干预条纹看成“矮人的行走轨迹让一个小矮人在两板间沿着一条条纹直立行走，始终保持脚踏被检板，头顶样板，在行走过程中：图5­1­5a假设遇一凹下，他必向薄膜的尖端去绕，方可按上述要求过去，即条纹某处弯向薄膜尖端，该处为一凹下如图5­1­5中P点b假设某处有一凸起，他要想过去，必向薄膜底部去绕，即条纹某处弯向薄膜底部方向时，该处必为一凸起如图5­1­5中Q点2增透膜增透膜的厚度：膜厚为入射光在薄膜中波长的.增透膜增透的原理：因增透膜的厚度为入射光在薄膜中波长的，从介质膜前后两个面反射的光的路程差为，

10、所以两列光波互相削弱，使反射光的强度大大降低，透射光的强度得到加强对“增透的理解：假如用宏观的思维方式来理解，两束反射光互相抵消，并没有增加透射光的强度，因此，此过程只是“消反，却不能“增透总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强增透膜是通过“消反来确保“增透的3.如图5­1­6所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，以下说法正确的选项是图5­1­6A人从右侧向左看，可以看到彩色条纹B人从左侧向右看，可以看到彩色条纹C彩色条纹程度排列D彩色条纹竖直排列E肥皂膜的彩色条纹是前后两外表反射的光干预形成的【解析】一束白光射到薄膜上，经前后两

11、个界面反射回来的光相遇，产生干预现象，我们由左向右看可以看到彩色条纹，应选项A错误，选项B正确；由于薄膜同一程度线上的厚度一样，所以彩色条纹是程度排列的，应选项C正确，选项D错误肥皂膜的彩色条纹是前后两外表反射的光干预形成的，选项E正确【答案】BCE4劈尖干预是一种薄膜干预，其装置如图5­1­7甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃外表之间形成一个劈形空气薄膜当光垂直入射后，从上往下看到的干预条纹如图5­1­7乙所示，干预条纹有如下特点：1任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；2任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定现假设在图甲装置中抽去一张纸片，那么当光垂直入射到新劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干预条纹会发生怎样变化？甲 乙图5­1­7【解析】光线在空气膜的上、下外表发生反射，并发生干预，从而形成干预条纹设空气膜顶角为，d1、d2处为两相邻亮条纹，如下图，那么此两处的光程分别为1