4.3 光的干涉 课件 高二物理人教版（2019）选择性必修1

第3节光的干涉第四章

光肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。这些彩色条纹或图样是怎样形成的?1、观察光的干涉现象，认识干涉条纹的特点。2、知道光产生干涉现象的条件，能阐述干涉现象的成因及明暗条纹的位置和特点。3、理解薄膜干涉的原理，知道薄膜干涉的现象和应用。我们知道：如果两列机械波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同，就会发生干涉。思考：光是一种电磁波，那么光也应该会发生干涉现象，怎样才能观察到光的干涉现象呢？波的干涉知识点一、光的双缝干涉托马斯·杨1773~18291801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。托马斯·杨的时代没有激光。他用日光照亮一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝，发生干涉。这就是历史上著名的杨氏双缝干涉实验，它有力地证明了光是一种波。【视频：用氦氖激光器双缝干涉实验】实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹。1.单色光的双缝干涉图样特点①明暗相间的条纹；②条纹间距相等；③同样条件下，红光条纹间距大。2.决定条纹明暗的条件①明条纹形成的原因中央明纹以p0点为例光程差δ=0，S1、S2步调一致，该点振动加强。（亮）第一条亮纹的形成原因以p2点为例光程差δ=λ，S1、S2在P2处步调一致，该点振动加强。（亮）产生明条纹的条件：光程差δ=nλ（n=

0，±1，±2…）思考：为什么在屏上会得到明暗相间的条纹？②暗条纹形成的原因第一条暗纹的形成原因以p1点为例

1.在杨氏双缝干涉实验中，如果不用激光光源而用一般的单色光源，为了完成实验可在双缝前边加一单缝获得线光源，如图所示，在用单色光做双缝干涉实验时，若单缝S从双缝S1、S2的中央对称轴位置处稍微向上移动，则(

)A.不再产生干涉条纹

B.仍可产生干涉条纹，且中央亮纹P的位置不变

C.仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置向上移

D.仍可产生干涉条纹，中央亮纹P的位置略向下移D练一练知识点二、干涉条纹和光的波长之间的关系1.干涉条纹的间距思考：光的双缝干涉条纹特征，如条纹间距、宽度等，能反映出光的波长、频率等信息吗？条纹间距的含义：相邻两条亮纹（或暗纹）中心之间的距离叫做条纹间距。2.干涉条纹和光的波长之间的关系如图所示，波长为λ的单色光照射到双缝上。两缝中心之间的距离为d，两缝S1、S2

的连线的中垂线与屏的交点为P0。双缝到屏的距离OP0＝l，屏上一点P1与P0

的距离为x，两缝与P1的距离分别为P1S1＝r1、P1S2＝r2，在线段P1S2上作P1M＝P1S1。S1S2P1P0激光束M

思考：观看视频说一说不同颜色的单色光产生的干涉条纹会有什么不同？

3.白光的干涉图样若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的。这是因为:（1）从双缝射出的两列光波中，各种色光都形成明暗相间的条纹，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。（2）两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的亮纹间宽度最大。紫光亮纹间宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹，而且同一级条纹内紫外红。1.在杨氏双缝干涉实验中，绿色平行光源经过双缝后在光屏中间位置附近形成间距相等、明暗相间的绿色亮条纹，下列操作能减小条纹间距的是（）A．减小双缝间距 B．换用红色光源C．减小光照强度 D．减小光屏到双缝的距离D练一练2.一束白光在真空中通过双缝后在屏上观察到的干涉条纹，除中央白色亮条纹外，两侧还有彩色条纹，其原因是（）A.各色光的波长不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同B.各色光的速度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同C.各色光的强度不同，因而各色光分别产生的干涉条纹的间距不同D.上述说法都不正确A知识点三、薄膜干涉【视频：用肥皂膜做薄膜干涉实验】思考：你看到了什么现象？为什么会出现这样的现象？1．薄膜干涉光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面反射的光在薄膜靠近光源的一面相互叠加，发生干涉的现象。2．薄膜干涉的成因如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加，若两列波叠加后互相加强，则出现亮纹；在另一些地方，叠加后互相减弱，则出现暗纹。白光照射时是彩色条纹3.薄膜干涉的应用（1）检查表面的平整程度取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹。标准样板待检部件空气薄层①如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的；②如果观察到的干涉条纹不平行，则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。（2）增透膜在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程差恰好等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。镀层薄膜增透膜的厚度因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1/4。由于其它色光不能被有效透射，故反射较强，这样的镜头呈淡紫色。标准验规待测透镜暗纹

（3）牛顿环

检验透镜球表面质量1.关于薄膜干涉,下列说法正确的是()A.干涉条纹的产生是由于光在膜的前、后两表面反射形成的两列光波叠加的结果B.干涉条纹中的暗条纹是由于A项中所述两列反射光的波谷与波谷叠加的结果C.干涉条纹是等间距的平行线时,说明薄膜的厚度处处相等D.观察薄膜干涉条纹时,应在入射光的另一侧观察A练一练2.利用薄膜干涉可检查工件表面的平整度。如图（a）所示，现使透明标准板M和待检工件N间形成一楔形空气薄层，并用单色光照射，可观察到如图（b）所示的干涉条纹，条纹的弯曲处P和Q对应于A和B处，下列判断中正确的是（）A.N的上表面A处向上凸起B.N的上表面B处向下凹陷C.若减少薄片的厚度，则干涉条纹间距会减小D.条纹的cd点对应处的薄膜厚度相同D技法点拨：条纹是光在标准板M的下表面反射和N的上表面反射叠加而成的；空气薄膜厚度从左向右依次增大，又因为同一条纹上各处空气薄膜厚