15-1光的干涉

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四川师范大学大学物理波动光学(13、14、15章)题解

第十三章光的干涉13–1 在双缝干涉实验中，两缝分别被折射率为n 1和n 2的透明薄膜遮盖，二者的厚度均为e ，波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上，在屏中央处，两束相干光的位相差。

解：加入透明薄膜后，两束相干光的光程差为n 1e –n 2e ，则位相差为e n n e n e n )(2)(22121-=-=∆λλλλφ13–2 如图13-1所示，波长为λ的平行单色光垂直照射到两个劈尖上，两劈尖角分别为21θθ和，折射率分别为n 1和n 2，若二者分别形成的干涉条纹的明条纹间距相等，则21,θθ，n 1和n 2之间的关系是。

解：劈尖薄膜干涉明条纹间距为θλθλn n L 2sin 2≈=（很小）两劈尖干涉明条纹间距相等221122θλθλn n =，所以 2211θθn n =或1221n n =θθ13–3 用一定波长的单色光进行双缝干涉实验时，欲使屏上的干涉条纹间距变大，可采用的方法是：；。

解：因为干涉条纹的间距与两缝间距成反比，与屏与双缝之间的距离成正比。

故填“使两缝间距变小；使屏与双缝之间的距离变大。

”13–4 用波长为λ的单色光垂直照射如图13-2示的劈尖膜（n 1＞n 2＞n 3），观察反射光干涉，从劈尖顶开始算起，第2条明条纹中心所对应的膜厚度e = 。

解：劈尖干涉（n 1＞n 2＞n 3）从n 1射向n 2时无半波损失，产生明条纹的条件为2n 2e = k ，k = 0,1,2,3…在e = 0时，两相干光相差为0，形成明纹。

第2条明条纹中心所对应的膜厚度为k = 1，即2n 2e = ，则22n e λ=。

13–5 若在迈克耳孙干涉仪的可动反射镜移动0.620mm 的过程中，观察到干涉条纹移动了2300条，则所用光波的波长为。

解：设迈克耳孙干涉仪空气膜厚度变化为e ，对应于可动反射镜的移动，干涉条纹每移动一条，厚度变化2λ，现移动2300条，厚度变化mm 620.022300=⨯=λ∆e ，则 = 。

光的干涉-知识点总结

光的干涉-知识点总结干涉场强分布：亮度最大值处：亮度最小值处：条纹间距公式空间频率：ƒ（2()()()*12121212,(,)(,)(,)(,)2cos =++=++∆I x y U x y U x y U x y U x y I I I I ϕ()()110sin 11,i k x U x y Ae θϕ+=()()220sin 22,i k x U x y A e θϕ-+=()(1220(,)sin sin x y k x ϕθθφφ∆=-++-()()122010(,)sin sin x y k x ϕθθφφ∆=-++-以参与相干叠加的两个光场参数表示：衬比度的物理意义 1.光强起伏2.相干度2.2分波前干涉2.2.1普通光源实现相干叠加的方法 (1)普通光源特性 • 发光断续性 • 相位无序性• 各点源发光的独立性根源：微观上持续发光时间τ0有限。

如果τ无限，则波列无限长，初相位单一，振幅单一，偏振方向单一。

这就是理想单色光。

(2)两种方法21212I I I I +=γ2212112⎪⎭⎫ ⎝⎛+=A A A Aγ())(cos 1)(0r I r Iϕγ∆+=1γ=0γ=01γ<< 完全相干完全非相干部分相干◆ 分波前干涉（将波前先分割再叠加，叠加广场来自同波源具有相同初始位相） ◆ 分振幅干涉（将光的能量分为几部分，参与叠加的光波来自同一波列，保证相位差稳定）2.2.2杨氏双孔干涉实验：两个球面波的干涉 (1) 杨氏双孔干涉实验装置及其历史意义（1）光程差分析（要会推导）XZ(x,y)(3)干涉条纹分布xdr r r r r r r r 2))((212212122122=-+-=-，　由　x DdD xdr r xd r r =≈+=-2221212得　λπϕ2,),(==∆k x D d k y x )(2)(2),(),()(12122010r r R R t P t P P -+-=-=∆λπλπϕϕϕ2222222221)2(,)2(由　D y dx r D y dx r +++=++-=)(2)(2),(),()(12122010r r R R t P t P P -+-=-=∆λπλπϕϕϕxdr r2得　2122=-当Q 位于Ｚ轴上时，R 1=R 2,则)),(cos 1(),(0y x I y x I ϕ∆+=(4) 非近轴近似下的干涉条纹分布亮条纹和暗条纹在空间形成一系列双叶旋转双曲面。

光的干涉与衍射的现象与公式

光的干涉与衍射的现象与公式在物理学中，光的干涉与衍射是两种常见的光现象，它们具有不同的特点和应用。

本文将探讨光的干涉与衍射的基本概念、现象以及相关的公式。

一、光的干涉现象与公式光的干涉是指两束或多束光波相遇时产生的相互作用。

干涉可以分为干涉条纹的产生和干涉的条件两个方面。

1. 干涉条纹的产生当两条相干光波相遇时，它们会相互干涉形成一系列的亮暗条纹，称为干涉条纹。

这是因为两束光波以相同的频率、相同的相位或相干长度相遇，其光强的叠加会出现干涉现象。

2. 干涉的条件光的干涉需要满足以下几个条件：a. 光源必须是相干光源，即光波的频率和相位相同。

b. 光波的干涉路径差应小于波长的一半。

关于干涉现象的描述和分析，我们可以使用以下公式：1. 干涉条纹的宽度公式干涉条纹的宽度可以通过以下公式计算：Δx = λL/d其中，Δx表示干涉条纹的宽度，λ为入射光波的波长，L为光源到屏幕的距离，d为狭缝或介质的厚度。

2. 杨氏双缝干涉公式杨氏双缝干涉公式描述了双缝干涉条纹的位置和间距：y = mλD/d其中，y表示干涉条纹的位置，m为干涉级数，λ为光的波长，D为两缝到屏幕的距离，d为两缝的间距。

3. 薄膜干涉公式薄膜干涉是指光线穿过薄膜发生的干涉现象，可以用以下公式描述：2nt = (m + 1/2)λ其中，n为薄膜的折射率，t为薄膜的厚度，m为暗纹的干涉级数，λ为入射光的波长。

二、光的衍射现象与公式光的衍射是当光波通过一个小孔或物体的边缘时，会发生弯曲和弥散的现象。

衍射的大小与光的波长和衍射物体的尺寸相关。

1. 衍射公式光的衍射可以使用弗能尔衍射公式来进行描述：a sinθ = mλ其中，a为衍射孔的尺寸，θ为衍射角，m为衍射级数，λ为入射光的波长。

2. 单缝衍射公式单缝衍射是一种常见的衍射现象，可以通过以下公式来计算条纹的位置和间距：y = mλL/a其中，y表示条纹的位置，m为衍射级数，λ为入射光的波长，L为光源到屏幕的距离，a为衍射孔的宽度。

光的干涉-[新]高中物理选修第一册

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光的干涉
学习目标
思维导图
1.通过实验观察,认识光的干
涉现象。理解光是一种波,干涉
是波特有的性质
2.明确光产生干涉的条件
3.理解干涉的原理、干涉条纹
形成的原因及特点,能够利用
明暗条纹产生的条件解决相
应的问题
4.理解薄膜干涉实验的原理、
现象、应用
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一、光的双缝干涉
通过实验观察,认识光的干涉现象,理解光是一种电磁波。
问题一
问题二
问题三
当堂检测
双缝干涉的条件必须是相干光源,且双缝间的间距必须很小。
问题一
问题二
问题三
当堂检测
典例剖析
例题1双缝干涉实验装置如图所示,当使用波长为6×10-7 m的橙
光做实验时,光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹。若使用波
长为4×10-7 m的紫光重复上述实验,在P和P1点形成的亮、暗条纹
的情况是(
)
A.P和P1都是亮条纹
B.P是亮条纹,P1是暗条纹
C.P是暗条纹,P1是亮条纹
D.P和P1都是暗条纹
问题一
问题二
问题三
当堂检测
答案:B
解析:从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光,
由题意,屏中央P到S1、S2距离相等,即由S1、S2分别射出的光到P的
路程差为零,因此P处是亮纹中心,因而,无论入射光是什么颜色的光,
加形成的振动“加强区”和“减弱区”。
例题2如图甲为双缝干涉实验的装置示意图。
在线段PS2上作PM=PS1,则S2M=r2-r1,因d≪l,三角形S1S2M可看作直角三角形。
如图所示,在增透膜的前后表面反射的两列光波形成相干波,相互叠加,当路程差为半波长的奇数倍时,在两个表面反射的光产生相消干涉,

高中物理一轮复习-光的波动性(实验：用双缝干涉测光的波长)

高中物理一轮复习-光的波动性(实验：用双缝干涉测光的波长)考点一光的干涉1．定义：在两列光波的叠加区域，某些区域的光被加强，出现亮纹，某些区域的光被减弱，出现暗纹，且加强和减弱互相间隔的现象叫做光的干涉现象．2．条件：两列光的频率相等，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象．3．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是频率相等的相干光波，屏上某点到双缝的路程差是波长的整数倍处出现亮条纹；路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹．相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离Δx与波长λ、双缝间距d及屏到双缝距离l的关系为Δx＝ldλ．4．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面反射的光相遇而形成的．图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度相同．命题视角1双缝干涉(2014·高考江苏卷)某同学用单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到甲图所示的条纹，仅改变一个实验条件后，观察到的条纹如乙图所示．他改变的实验条件可能是()A．减小光源到单缝的距离B．减小双缝之间的距离C．减小双缝到光屏之间的距离D．换用频率更高的单色光源[审题点睛]利用双缝干涉条纹的宽度Δx＝ldλ来判断哪些条件变化可引起Δx增大．[解析]在双缝干涉中，相邻明条纹间的距离Δx＝ldλ，由题图知干涉条纹间距变宽，故可增大l、λ或减小d.根据c＝λν知要增大λ，应减小ν.选项B正确，选项A、C、D错误．[答案] B命题视角2薄膜干涉如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的()A．a的上表面和b的下表面B．a的上表面和b的上表面C．a的下表面和b的上表面D．a的下表面和b的下表面[解析]样板和厚玻璃之间存在楔形空气薄层，用单色光从这个空气薄层上表面照射，入射光从空气薄层的上、下表面反射回两列光波形成干涉条纹．空气薄层的上、下表面就是a的下表面和b的上表面．[答案] C1．[视角1](2014·高考大纲全国卷)在双缝干涉实验中，一钠灯发出的波长为589 nm 的光，在距双缝1.00 m 的屏上形成干涉图样．图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm ，则双缝的间距为( )A ．2.06×10－7 mB ．2.06×10－4 mC ．1.68×10－4 mD ．1.68×10－3 m解析：选C.在双缝干涉实验中，相邻明条纹间距Δx 、双缝间距d 与双缝到屏的距离L 间的关系为Δx ＝L d λ，则双缝间距d ＝L λΔx ＝1.00×589×10－90.350×10－2m ≈1.68×10－4 m. 2．[视角2]如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的空气膜，让一束单一波长的光垂直入射到该装置上，结果在上方观察到如图乙所示的同心内疏外密的圆环状干涉条纹，称为牛顿环，以下说法正确的是( )A ．干涉现象是由凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的B ．干涉现象是由凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的C ．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的D ．干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度是均匀变化的E ．若使用半径小一些的凸薄透镜，则干涉条纹的间距要变大解析：选ACE.由于在凸透镜和平板玻璃之间的空气形成薄膜，所以形成相干光的反射面是凸透镜的下表面和平板玻璃的上表面，故A 正确，B 错．由于凸透镜的下表面是圆弧面，所以形成的薄膜厚度不是均匀变化的，形成不等间距的干涉条纹，故C 正确，D 错．若使用半径小一些的凸薄透镜，则空气薄膜上的厚度变化更快，则形成的干涉条纹的间距要变大．1.双缝干涉(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同．(2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx ＝ld λ.(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹． 2．薄膜干涉(1)如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹．(3)条纹特点：①单色光：明暗相间的水平条纹；②白光：彩色水平条纹．考点二光的衍射1．光的衍射现象光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射．2．光发生明显衍射现象的条件当孔或障碍物的尺寸比光波波长小，或者跟光波波长相差不多时，光才能发生明显的衍射现象．3．衍射图样(1)单缝衍射：中央为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同．白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光．(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环．(3)泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现的亮斑，这是光能发生衍射的有力证据之一．(2014·高考上海卷)如图，在“观察光的衍射现象”实验中，保持缝到光屏的距离不变，增加缝宽，屏上衍射条纹间距将________(选填“增大”“减小”或“不变”)；该现象表明，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在____________情况下，光才可以看做是沿直线传播的．[思路点拨]解答本题注意以下两点：(1)根据实验总结衍射条纹间距随缝宽大小的变化规律．(2)知道光发生明显衍射现象的条件．[解析]缝宽增加，衍射条纹间距变小，衍射现象逐渐不明显．光的衍射现象表明，光不沿直线传播，光沿直线传播只是一种近似规律，只有在光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多的情况下，光才可以看做是沿直线传播的．[答案]减小光的波长比障碍物或孔的尺寸小得多3．下列现象中，属于光的衍射的是()A．雨后天空出现彩虹B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹C．海市蜃楼现象D．日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹E．一束白光通过三棱镜形成彩色光带解析：选B.出现彩虹是大气对光的散射造成的；海市蜃楼是光的折射与全反射现象造成的；肥皂膜上的彩色条纹是薄膜干涉的结果；一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的折射现象；通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是光的衍射现象，选项B正确．4．(2016·郑州模拟)抽制高强度纤维细丝可用激光监控其粗细，如图所示，观察光束经过细丝后在光屏上所产生的条纹即可以判断细丝粗细的变化()A．这里应用的是光的衍射现象B．这里应用的是光的干涉现象C．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变粗D．如果屏上条纹变宽，表明抽制的丝变细E．如果屏上条纹变细，表明抽制的丝变粗解析：选ADE.本题为光的衍射现象在工业生产中的实际应用，考查光的衍射现象，若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更小，衍射现象较明显．通过观察屏上条纹的变化情况，从而监测抽制的丝的情况，故选ADE.1．单缝衍射与双缝干涉的比较2.光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的．考点三光的偏振现象1．偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光在某一方向振动较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光．光的偏振现象证明光是横波(选填“横波”或“纵波”)．2．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿各个方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光．3．偏振光的产生自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫做起偏器．第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光，叫做检偏器．如图所示，白炽灯的右侧依次放置偏振片P和Q，A点位于P 、Q之间，B点位于Q右侧，旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是()A．A、B均不变B．A、B均有变化C．A不变，B有变化D．A有变化，B不变[审题点睛]光通过偏振片得到强度始终相同的偏振光，但振动方向随偏振片的旋转而变化．[解析]旋转偏振片P，A处得到的是强度始终相同的偏振光，偏振光再经过偏振片Q，在B处光强随着P 的转动而变化，当Q的透振方向与经过P的偏振光的振动方向垂直时，B处的光强为零．[答案] C5.(2016·西安模拟)如图所示，电灯S发出的光先后经过偏振片A和B，人眼在P处迎着入射光方向，看不到光亮，则()A．图中a光为偏振光B．图中b光为偏振光C．以SP为轴将B转过180°后，在P处将看到光亮D．以SP为轴将B转过90°后，在P处将看到光亮E．以SP为轴将A转过90°后，在P处将看到光亮解析：选BDE.自然光沿各个方向发散是均匀分布的，通过偏振片后，透射光是只沿着某一特定方向振动的光．从电灯直接发出的光为自然光，则A错；它通过A偏振片后，即变为偏振光，则B对；设通过A的光沿竖直方向振动，P点无光亮，则B偏振片只能通过沿水平方向振动的偏振光，将B转过180°后，P处仍无光亮，C 错；若将B转过90°，则该偏振片将变为能通过竖直方向上振动的光的偏振片，则偏振光能通过B，即在P处有光亮，D对；同理E也对．6．(2016·江西南昌联考)假设所有的汽车前窗玻璃和前灯玻璃均按同一要求设置，使司机不仅可以防止对方汽车强光的刺激，也能看清自己车灯发出的光所照亮的物体．以下措施中不可行的是() A．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向是水平的B．前窗玻璃的透振方向是竖直的，车灯玻璃的透振方向也是竖直的C．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向是斜向左上45°D．前窗玻璃的透振方向是斜向右上45°，车灯玻璃的透振方向也是斜向右上45°E．前窗玻璃的透振方向是斜向左上45°，车灯玻璃的透振方向也是斜向左上45°解析：选ABC.首先，司机要能够看清楚自己车灯发出的经对面物体反射回来的光线，所以他自己车灯的偏振片的透振方向和前窗玻璃的透振方向一定要平行；其次，他不能看到对面车灯发出的强光，所以对面车灯玻璃的透振方向与他自己车窗玻璃的透振方向一定要垂直．A、B、C不可行，D、E可行．偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的偏振现象说明了光波是横波．(2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等．考点四实验：用双缝干涉测光的波长1．实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ＝dΔx/l.2．实验步骤(1)观察干涉条纹①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上．如图所示．②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．③调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏．④安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5 cm～10 cm，这时，可观察白光的干涉条纹．⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．(2)测定单色光的波长①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2，将该条纹记为第n条亮纹．③用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的)．④改变双缝间的距离d，双缝到屏的距离l，重复测量．3．数据处理(1)条纹间距Δx＝|a2－a1n－1|.(2)波长λ＝dlΔx.(3)计算多组数据，求λ的平均值．4．注意事项(1)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当．(2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．(3)调节的基本依据是：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节．(2015·高考全国卷Ⅰ)在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，Δx1________Δx2(选填“>”“＝”或“<”)．若实验中红光的波长为630 nm，双缝与屏幕的距离为1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm，则双缝之间的距离为________ mm.[解析]由公式Δx＝Ldλ可知，Δx1>Δx2.相邻亮条纹之间的距离为Δx＝10.55mm＝2.1 mm，双缝间的距离d＝LλΔx，代入数据得d＝0.300 mm.[答案]>0.3007．在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图)：(1)下列说法哪一个是错误的________．(填选项前的字母)A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C．为了减小测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝a/(n－1) (2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图，其示数为________mm.解析：(1)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，首先应取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束直接沿遮光筒轴线把屏照亮，故A错误；根据实验操作可知B、C正确．(2)读数为1．5 mm＋47.0×0.01 mm＝1.970 mm.答案：(1)A(2)1.9708．(2016·浙江名校模拟)(1)用游标卡尺观察光的衍射现象时，某次游标卡尺的示数如图甲所示，则两测脚间狭缝的宽度为________．用激光照射该狭缝，在屏上出现衍射条纹，如果减小狭缝的宽度，衍射条纹的宽度将变________．甲(2)在用如图乙所示的装置研究光的双缝干涉现象时，有下面几种方法：乙A．将观察屏移近双缝，干涉条纹间距变窄B．将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽C．将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽D．换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄E．去掉滤光片后，干涉现象消失其中正确的是________．答案：(1)0.36 mm大(2)ABD一、选择题(每小题至少有一个选项正确)1．(2016·济南阶段测试)以下说法中正确的是()A．肥皂泡在阳光的照射下会呈现彩色，这是由于光的衍射造成的色散现象B．光的偏振现象说明光是横波C．用激光读取光盘上记录的信息是利用激光平行度好的特点D．当观察者向静止的声源运动时，观察者接收到的声源频率低于声源发出的频率E．通过手指间的缝隙观察日光灯可以看到彩色条纹，这是光的衍射现象[导学号76070601]解析：选BCE.肥皂泡在阳光的照射下会呈现彩色，这是由光的干涉形成的，故A错误；光的偏振现象说明光是一种横波，故B正确；由于激光的平行度好，因此常用于读取光盘上的信息，故C正确；当观察者向静止的声源运动时，接收到的频率将高于声源发出的频率，故D错误；通过手指间的缝隙观察日光灯看到彩色条纹，这属于光的单缝衍射现象，E正确．2．(2015·高考全国卷Ⅱ)如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a、b两束光线．则()A．在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度B．在真空中，a光的波长小于b光的波长C．玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率D．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a首先消失E．分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距[导学号76070602]解析：选ABD.通过光路图可看出，折射后a光的偏折程度大于b光的偏折程度，玻璃砖对a光的折射率大于b光的折射率，选项C错误．a光的频率大于b光的频率，波长小于b光的波长，选项B正确．由n＝cv 知，在玻璃中，a光的传播速度小于b光的传播速度，选项A正确．入射角增大时，折射率大的光线首先发生全反射，a光首先消失，选项D正确．做双缝干涉实验时，根据Δx＝Ldλ得a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距，选项E错误．3．(2016·江西八校联考)以下说法中正确的是()A．对于同一障碍物，波长越大的光波越容易绕过去B．白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象C．红光由空气进入水中，波长变长、颜色不变D．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉E．不管光源与观察者是否存在相对运动，观察者观察到的光速是不变的[导学号76070603]解析：选ADE.对于同一障碍物，它的尺寸d不变，波长λ越长的光越容易满足d≤λ，会产生明显的衍射现象，越容易绕过障碍物，所以A项正确．白光通过三棱镜出现彩色条纹是光的色散现象，B 项错．波的频率由波源决定，波速由介质决定，所以红光从空气进入水中，频率f不变，波速v变小，由v＝λf 得，波长λ变小，所以C项错．检查平面的平整度是利用了光的干涉，所以D项对．由光速不变原理知，E项正确．4．(2016·湖南六校联考)下列说法正确的是()A．泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象B．在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫调制C．一简谐横波以速度v沿x轴正方向传播，t＝0时传播到坐标原点，此质点正从平衡位置以速度v0向下振动，已知质点的振幅为A，振动角频率为ω，则x轴上横坐标为34λ处质点的振动方程为y＝－A sin ω⎝⎛⎭⎫t－3λ4v D．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变窄E．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系[导学号76070604]解析：选ACE.在电磁波接收过程中，使声音信号或图像信号从高频电流中还原出来的过程叫解调，B错；在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则干涉条纹间距变宽，D错．5．(2014·高考浙江卷)关于下列光学现象，说法正确的是()A．水中蓝光的传播速度比红光快B．光从空气射入玻璃时可能发生全反射C．在岸边观察前方水中的一条鱼，鱼的实际深度比看到的要深D．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽[导学号76070605]解析：选CD.在介质中，红、橙、黄、绿、青、蓝、紫各色光随着频率的增大，其折射率也增大，根据v＝cn知，水中蓝光的传播速度比红光慢，选项A错误；光从光密介质射入光疏介质时，才可能发生全反射，光从空气射入玻璃时，不会发生全反射，选项B错误．在岸边观察水中的鱼，视深h′＝hn，故视深h′小于鱼的实际深度h，选项C正确；蓝光比红光的波长短，由干涉条纹宽度Δx＝ldλ知，用红光时得到的条纹间距比蓝光的宽，选项D正确．6．下列说法中正确的是()A．照射珍贵物品用的“冷光灯”利用了光的衍射原理B．全息照片用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性好的特点C．拍摄玻璃橱窗内的物品时，在镜头前加一个偏振片可以减小反射光的强度D．海市蜃楼是光的干涉形成的E．利用光的干涉现象可以检查平面的平整度[导学号76070606]解析：选BCE.照射珍贵物品用的“冷光灯”利用了光的薄膜干涉原理，A错误；全息照片用激光来拍摄，利用了激光的相干性好的特点，B正确；照相机镜头前加偏振片可以减小反射光的强度，C 正确；海市蜃楼是光的全反射现象，D错误．通过形成的干涉条纹的弯曲方向可以判断平面的平整度，E正确．7.双缝干涉实验装置如图所示，绿光通过单缝S后，投射到具有双缝的挡板上，双缝S1和S2与单缝的距离相等，光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹．屏上O 点距双缝S1和S2的距离相等，P点是距O点最近的第一条亮条纹．如果将入射的单色光换成红光或蓝光，讨论屏上O点及其上方的干涉条纹的情况是() A．O点是红光的亮条纹B．O点不是蓝光的亮条纹C．红光的第一条亮条纹在P点的上方D．蓝光的第一条亮条纹在P点的上方E．蓝光的第一条亮条纹在P点的下方[导学号76070607]解析：选ACE.O点处波程差为零，对于任何光都是振动加强点，均为亮条纹，A正确；红光的波长较长，蓝光的波长较短，根据Δx＝ldλ可知，C、E正确．8．关于波的现象，下列说法正确的有()A．当波从一种介质进入另一种介质时，频率不会发生变化B．光波从空气进入水中后，更容易发生衍射C．波源沿直线匀速靠近一静止接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低D．不论机械波、电磁波，都满足v＝λf，式中三参量依次为波速、波长、频率E．电磁波具有偏振现象[导学号76070608]解析：选ADE.由波的性质可知，A正确；光波从空气进入水中，波速变小，波长变短，故不容易发生衍射，B错；由多普勒效应可判断，波源靠近接收者的过程中，接收者接收到波信号的频率会比波源频率高，则C错误；波速的计算公式v＝λ·f(v波速，λ波长，f频率)对机械波和电磁波通用，则D正确；光波具有偏振现象，光波是电磁波，则E正确．二、非选择题(按题目要求作答)9.(1)如图所示，在“用双缝干涉测光的波长”实验中，光具座上放置的光学元件依次为①光源、②______________、③____________、④____________、⑤遮光筒、⑥光屏．对于某种单色光，为增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可采取____________或____________的方法．(2)如果将灯泡换成激光光源，该实验照样可以完成，这时可以去掉的部件是________(填数字代号)．(3)转动测量头的手轮，使分划板中心刻线对准第1条亮条纹，手轮的读数如图甲所示．继续转动手轮，使分划板中心刻线对准第10条亮条纹，手轮的读数如图乙所示．则相邻两亮条纹的间距是________mm.(4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是900 mm，则待测光的波长是______m(取三位有效数字)．[导学号76070609]解析：(1)由实验原理可知②③④分别是滤光片、单缝、双缝．由Δx＝ldλ可知，要增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离，可采取的办法有：①增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)；②减小双缝之间的距离．(2)由于激光是相干光源，故可以去掉的部件是②、③.(3)甲图读数是0.045 mm，乙图读数是14.535 mm，它们的差值是14.490 mm，中间跨越了10－1＝9个亮条纹间距，所以相邻两亮条纹间距是Δx＝14.4909mm＝1.610 mm.(4)光的波长：λ＝Δx·dl＝5.37×10－7 m.答案：(1)滤光片单缝双缝增加双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)减小双缝之间的距离(2)②③(3)1.610(4)5.37×10－7。

光的衍射和干涉现象

光的衍射和干涉现象光是一种电磁波，当光通过或与物体相互作用时，会产生一系列的现象，其中包括衍射和干涉现象。

衍射是指光通过一个小孔或绕过物体时发生的偏离直线传播的现象，而干涉则是指两个或多个光波相遇，形成明暗相间的干涉条纹的现象。

一、光的衍射现象衍射现象是光通过一个小孔或绕过一个物体时出现的。

当光通过一个小孔时，它会呈现出弯曲的传播路径，形成圆形的光斑。

这种现象可以用惠更斯-菲涅耳原理来解释。

根据这个原理，每个波前上的每一个点都可以看作是一种次级波源，所有次级波源总体产生的波将形成扩散波。

当这些扩散波相互干涉时，就会产生衍射现象。

另外，当光波通过一个窄缝或更复杂的物体时，也会发生衍射。

这是因为光波会被物体的边缘或者缝隙限制，在通过时会扩散开来。

这种衍射现象使得物体的边缘模糊，即出现了衍射边缘。

二、光的干涉现象干涉是指两个或多个光波相遇并产生干涉的现象。

干涉可以是构成干涉条纹的光的相干叠加，也可以是产生明暗相间的干涉图案。

1. 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验是描述干涉现象的经典实验之一。

两个相距较远的狭缝，当光波通过它们后，形成了一系列亮度变化的干涉条纹。

这些条纹由光的相长和干涉造成，形成了若干区域，交替出现亮暗相间的明纹和暗纹。

2. 干涉薄膜干涉薄膜是干涉现象的另一个重要应用。

当光波从一个介质进入到另一个介质时，由于介质的折射率不同，光波会发生折射。

如果在这两个介质之间存在一个薄膜，光波从上一介质向下一介质传播时还会发生反射。

当反射光波与折射光波相遇时，会产生干涉，形成一系列的明暗相间的颜色。

三、光的衍射和干涉的应用光的衍射和干涉现象在许多实际应用中有着重要的作用。

1. 光学仪器衍射光栅是一种利用衍射现象制造的光学元件，它可以将光波进行衍射，使不同波长的光发生不同的偏移角度，从而实现光的分光。

光纤光栅则用于调制光纤的光传输性能，通过在光纤中引入周期性的折射率变化，可以实现滤波、分光等功能。

2. 拓扑人工电磁材料光的衍射和干涉现象也被应用于拓扑人工电磁材料的研究中。

光的干涉-PPT

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．
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光的干涉
薄膜干涉
1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定，所以薄膜干涉中同一明条纹（暗条纹）应出现在膜的厚度相等的地方．由于光波波长极短，所以微薄膜干涉时，介质膜应足够薄，才能观察到干涉条纹．2、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹，阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉．
第1节光的干涉
光到底是什么？……………
17世纪明确形成了两大对立学说
由于波动说没有数学基础以及牛顿的威望使得微粒说一直占上风
牛顿
19世纪初证明了波动说的正确性
惠更斯
微粒说
19世纪末光电效应现象使得爱因斯坦在20世纪初提出了光子说：光具有粒子性
波动说
这里的光子完全不同于牛顿所说的“微粒”
光的干涉
干涉现象是波动独有的特征，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象．
光的干涉光的干涉
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）在实验室里成功的观察到了光的干涉．
双缝干涉
激
双
光
缝
束
屏上看到明暗相间的条纹屏
光的干涉
S1 S2 d
双缝干涉
P2
P1
P
P
P1 P2
S1、S2
相干波源
P1S2－P1S1= d
光程差
P2S2－P2S1＞ d 距离屏幕的中心越远路程差越大
光的干涉
双缝干涉
1、两个独立的光源发出的光不是相干光，双缝干涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光，在光屏上形成稳定的干涉条纹．

光的干涉和衍射

光的干涉和衍射光的干涉是指两束或多束光波相互叠加时产生的明暗条纹现象。

衍射是指光波遇到障碍物或通过狭缝时发生弯曲和扩展的现象。

光的干涉和衍射是光学中的两个重要现象，它们揭示了光的波动性。

一、光的干涉1.干涉现象的产生：当两束或多束光波相遇时，它们的振动方向相同时会相互增强，振动方向相反时会相互减弱，从而产生干涉现象。

2.干涉条纹的特点：干涉条纹具有等间距、亮度相等、相互对称等特点。

3.干涉的条件：产生干涉现象的条件是光波的相干性，即光波的波长、相位差和振动方向相同。

4.干涉的应用：干涉现象在科学研究和生产实践中具有重要意义，如激光干涉仪、干涉望远镜等。

二、光的衍射1.衍射现象的产生：当光波遇到障碍物或通过狭缝时，光波会发生弯曲和扩展，产生衍射现象。

2.衍射条纹的特点：衍射条纹具有不等间距、亮度变化、中心亮条纹较宽等特点。

3.衍射的条件：产生衍射现象的条件是光波的波动性，即光波的波长较长，与障碍物或狭缝的尺寸相当。

4.衍射的应用：衍射现象在科学研究和生产实践中具有重要意义，如衍射光栅、衍射望远镜等。

三、干涉与衍射的联系与区别1.联系：干涉和衍射都是光波的波动性现象，它们都具有明暗条纹的特点。

2.区别：干涉是两束或多束光波相互叠加产生的现象，衍射是光波遇到障碍物或通过狭缝时发生弯曲和扩展的现象。

干涉条纹具有等间距、亮度相等的特点，衍射条纹具有不等间距、亮度变化的特点。

四、教材与课本参考1.人教版初中物理八年级下册《光学》章节。

2.人教版高中物理必修1《光学》章节。

3.人教版高中物理选修3-4《光学》章节。

4.其它版本的中学生物理教材《光学》章节。

通过以上知识点的学习，学生可以了解光的干涉和衍射的基本概念、产生条件、特点及应用，为深入研究光学奠定基础。

习题及方法：1.习题：甲、乙两束光从空气射入水中，已知甲光的折射率大于乙光，问甲、乙两束光在水中的干涉条纹间距是否相同？解题思路：根据干涉现象的产生条件和干涉条纹的特点，分析甲、乙两束光在水中的干涉条纹间距是否相同。

第5章第1节光的干涉讲义—新教材鲁科版(2019)高中物理选择性必修第一册

第1节光的干涉[核心素养·明目标]核心素养学习目标物理观念认识光的干涉现象，知道光的干涉产生的条件．科学思维理解单色光和白光干涉条纹的特征，能利用Δy＝ldλ对光的干涉现象进行分析．科学探究能用控制变量法探究不同光的干涉条纹．科学态度与责任会利用与光的干涉相关的知识规律解释生产、生活中的干涉现象．知识点一光的干涉及其产生条件1．干涉现象两束光相遇时，如果满足一定的条件，就会产生干涉现象，在屏上出现明暗相间的干涉条纹．2．相干条件要使两列光波相遇时产生干涉现象，两列光波必须具有相同的频率和振动方向，还要满足相位差恒定．3．结论干涉是波特有的一种现象，光具有波的特性．光的干涉条件与机械波是否相同？提示：相同，都必须具有相同的频率与振动方向．1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)光的干涉现象说明光是一种波．(√)(2)频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定．(×)(3)光的干涉现象中，亮条纹是光波振动加强的区域．(√)知识点二光的双缝干涉公式1．亮条纹的条件如果两列光波到达某点时，路程差Δr为波长的整数倍，即满足Δr＝±nλ(n ＝0,1,2,3，…)时，这两列光波互相加强，在那里就出现亮条纹．2．暗条纹的条件光波到达某点时，路程差Δr为半个波长的奇数倍，即满足Δr＝±(2n＋1)λ2(n ＝0,1,2,3，…)时，就出现暗条纹．3．相邻条纹间距公式在双缝干涉实验中，相邻两条亮条纹或暗条纹中心间距Δy＝ldλ．式中，λ为光波的波长，d为双缝间距离，l为双缝到光屏的距离．双缝干涉形成的是等间距的明暗相间的条纹．2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)光波的波长λ越大，相邻两条纹间的距离越小． (×)(2)在干涉条纹中，相邻两条亮纹或暗纹之间的距离是相等的．(√)知识点三薄膜干涉及其应用1．薄膜干涉由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象．2．薄膜干涉现象的实用举例(1)劈尖干涉是一种劈形空气薄膜干涉，可用于平面平整程度检查．(2)在照相机、望远镜等高质量的光学仪器中，在其镜头的表面镀上透明的增透膜，用来增加透射光的能量．薄膜干涉是前、后表面反射的光叠加而成的．3：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)增透膜的厚度应等于光在空气中的波长的二分之一．(×)(2)薄膜干涉是通过两个表面折射的光线产生的．(×)(3)水面上漂浮的油膜出现彩色条纹是薄膜干涉现象．(√)考点1 杨氏双缝干涉如图所示是杨氏双缝干涉实验的示意图，请问在该实验中单缝屏和双缝屏分别所起的作用是什么？提示：单缝屏是为了获得具有唯一频率和振动情况的线光源；双缝屏是为了获得两束频率相同、振动情况完全一致的相干光．1．双缝干涉的示意图2．屏上某处出现亮、暗条纹的条件：频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加，如亮条纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致，即振动方向总是相同；暗条纹处振动步调总是相反．具体产生亮、暗条纹的条件为(1)亮条纹产生的条件：屏上某点P 到两条缝S 1和S 2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍．即：|PS 1－PS 2|＝kλ＝2k ·λ2(k ＝0,1,2,3，…) k ＝0时，PS 1＝PS 2，此时P 点位于屏上的O 处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹．k 为亮条纹的级次．(2)暗条纹产生的条件：屏上某点P 到两条缝S 1和S 2的路程差正好是半波长的奇数倍．即：|PS 1－PS 2|＝(2k －1)·λ2(k ＝0,1,2,3，…) k 为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开．3．干涉图样的特点(1)单色光的干涉图样特点：中央为亮条纹，两边是明、暗相间的条纹，且相邻亮条纹与亮条纹中心间、相邻暗条纹与暗条纹中心间的距离相等．(2)白光的干涉图样：若用白光做实验，则中央亮条纹为白色，两侧出现彩色条纹，彩色条纹显示不同颜色光的干涉条纹间距是不同的．【典例1】如图所示为双缝干涉实验装置，当使用波长为6×10－7m 的橙色光做实验时，光屏P 点及上方的P 1点形成相邻的亮条纹．若使用波长为4×10－7 m 的紫光重复上述实验，在P 和P 1点形成的亮、暗条纹的情况是( )A ．P 和P 1都是亮条纹B ．P 是亮条纹，P 1是暗条纹C ．P 是暗条纹，P 1是亮条纹D ．P 和P 1都是暗条纹[思路点拨] (1)光的路程差为半波长的偶数倍时出现亮条纹．(2)光的路程差为半波长的奇数倍时出现暗条纹．B [λ橙λ紫＝6×10－74×10－7＝1.5＝32 P 1点对橙光：Δr ＝n ·λ橙，对紫光：Δr ＝nλ橙＝n ·32λ紫＝3n ·λ紫2因为P 1与P 相邻，所以n ＝1，P 1点是暗条纹．对P 点，因为Δr ＝0，所以仍是亮条纹，B 正确．]分析双缝干涉中明暗条纹问题的步骤(1)由题设情况依λ真＝nλ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Δr ＝kλ(k ＝0,1,2，…)或暗条纹的判断式Δr ＝(2k ＋1)λ2(k＝0,1,2，…)，判断出k的取值，从而判断条纹数．[跟进训练]1．(多选)在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差d＝0.6 μm．若分别用频率为f1＝5.0×1014Hz和频率为f2＝7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现条纹的情况是()A．用频率为f1的单色光照射时，P点出现暗条纹B．用频率为f1的单色光照射时，P点出现明条纹C．用频率为f2的单色光照射时，P点出现暗条纹D．用频率为f2的单色光照射时，P点出现明条纹BC[由c＝λf可得λ＝cf，故单色光的波长分别为λ1＝cf1＝3.0×1085.0×1014m＝6×10－7 m，λ2＝cf2＝3.0×1087.5×1014m＝4×10－7 m；故双缝到光屏上P点的距离之差d分别是两种单色光波长的倍数n1＝dλ1＝6×10－76×10－7＝1，n2＝dλ2＝6×10－74×10－7＝1.5；所以，用频率为f1的单色光照射时，P点出现明条纹；用频率为f2的单色光照射时，P点出现暗条纹；故选项B、C正确，A、D错误．]考点2薄膜干涉及应用如图所示是几种常见的薄膜干涉图样，这些干涉图样是怎样形成的呢？提示：是由薄膜前、后或上、下表面反射光束相遇而产生的干涉．1．薄膜干涉现象(1)现象：①每一条纹呈水平状态排列．②由于各种色光干涉后相邻两亮纹中心的距离不同，所以若用白光做这个实验，会观察到彩色干涉条纹．(2)成因：①如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用，下面厚、上面薄． ②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，在某些位置这两列波叠加后互相加强，则出现亮条纹；在另一些位置，叠加后互相削弱，则出现暗条纹．故在单色光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹．③若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹．2．用干涉法检查平面平整度：如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的．如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中 P 条纹所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中Q 所示．(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左到右的位置顺序上)甲乙3．增透膜(1)为了减少光学装置中的反射光的能量损失，可在元件表面涂一层透明薄膜，一般是氟化镁．(2)如图所示，在增透膜的前后表面反射的两列光波形成相干波，相互叠加，当路程差为半波长的奇数倍时，在两个表面反射的光产生相消干涉，反射光的能量几乎等于零．增透膜的最小厚度：增透膜厚度d ＝(2k ＋1)λ4(k ＝0,1,2,3，…)，最小厚度为λ4．(λ为光在介质中传播时的波长)(3)由于白光中含有多种波长的光，所以增透膜只能使其中一定波长的光相消．(4)因为人对绿光最敏感，一般选择对绿光起增透作用的膜，所以在反射光中绿光强度几乎为零，而其他波长的光并没有完全抵消，所以增透膜呈现淡紫色．【典例2】(多选)光的干涉现象在技术中有重要应用．例如，在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度．如图所示，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．用单色光从上面照射，在样板上方向下观测时可以看到干涉条纹．如果被测表面是平整的，干涉条纹就是一组平行的直线(如图甲)，下列说法正确的是()A．这是空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉B．空气层厚度相同的地方，两列波的路程差相同，两列波叠加时相互加强或相互削弱的情况也相同C．如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，就表明被测表面弯曲对应位置向下凹D．如果干涉条纹如图乙所示发生弯曲，就表明被测表面弯曲对应位置向上凸ABC[在标准样板平面和被测平面间形成了很薄的空气薄膜，用单色光从标准平面上面照射，从空气薄膜的上下表面分别反射的两列光波频率相等，符合相干条件，在样板平面的下表面处发生干涉现象，出现明暗相间的条纹，A 正确；在空气层厚度d相等的地方，两列波的波程差均为2d保持不变，叠加时相互加强和削弱的情况是相同的，属于同一条纹，故薄膜干涉也叫等厚干涉，B 正确；薄膜干涉条纹，又叫等厚条纹，厚度相同的地方，应该出现在同一级条纹上．图乙中条纹向左弯曲，说明后面较厚的空气膜厚度d，在左面提前出现，故左方存在凹陷现象，C正确，D错误．故本题选ABC．]被测平面凹下或凸起的形象判断法被测平面凹下或凸起的形象判断法——矮人行走法．即把干涉条纹看成“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，始终保持脚踏被测板，头顶样板，在行走过程中：(1)若遇一凹下，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．(2)若遇一凸起，他必向薄膜的底部去绕，方可按上述要求过去，即条纹某处弯向薄膜底部，该处为一凸起．因此，条纹向薄膜尖端弯曲时，说明下凹，反之，上凸．[跟进训练]2．用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图(a)是点燃的酒精灯(在灯芯上撒些盐)，图(b)是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是()A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°D．干涉条纹保持原来状态不变D[竖直肥皂膜是由于重力作用产生的上薄下厚的薄膜，所以金属丝圈的缓慢转动，改变不了肥皂液膜的上薄下厚的形状，由干涉原理可知，同一厚度处的干涉条纹在同一级次上，所形成的干涉条纹都是水平的，与金属丝圈在该竖直平面内的转动无关，仍然是水平的干涉条纹，D正确．]1．(多选)在双缝干涉实验中，下列说法正确的是()A．相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的B．把入射光由红光换成紫光，相邻两明条纹间距变宽C．只有频率相同的两列光才能发生明显的干涉现象D．频率不同的两列光波也能产生干涉现象，只是不稳定AC[在干涉中，相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是相等的，A正确；入射光波长越大，条纹间距越大，入射光由红光换成紫光，波长变短，相邻两明条纹间距变窄，B错；只有频率相同的两列光才能发生干涉现象，C正确，D 错误．]2．如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光为普通光加滤光片产生的，检查中所观察到的条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的()A．a的上表面和b的下表面B．a的上表面和b的上表面C．a的下表面和b的上表面D．a的下表面和b的下表面C[本题关键是找到使光线发生干涉的薄膜，本题中a是样本，b是被检查的平面，而形成干涉的两束反射光是a、b间的空气薄层反射的，所以选C．] 3．市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆、商店等处．这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层折射率为n的薄膜，这种膜能消除玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线．以λ表示此红外线在真空中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为()A．λ4B．λ2C．λ4n D．λ2nC[增透膜的原理是利用薄膜干涉，使入射光在薄膜前后表面的反射光发生干涉时恰好能够形成峰谷叠加．满足这一效果的条件是薄膜前后表面反射光的光程差是光在薄膜中传播时半波长的奇数倍．即λ膜2(2k＋1)＝2d膜，其中(k＝0、1、2、3、…)根据题中“折射率为n的薄膜”和“λ表示此红外线在真空中的波长”运用折射率定义可知：n＝λλ膜；则可知d膜＝λ4n(2k＋1)其中(k＝0、1、2、3、…)，当k＝0时，厚度最小为λ4n．故A、B、D错误，C正确．] 4．(新情境题，以“肥皂液”为背景，考查薄膜干涉)把铁环蘸上肥皂液，用白炽灯光照射，从反射光的方向去看，呈现如图A所示的现象，最上部是较宽的黑色条纹，其下是若干彩色条纹图．改用单色钠黄光照射，则呈现如图B 所示的现象，形成黄色和黑色相间的条纹．已知可见光的频率为3.9×1014 Hz～7.5×1014 Hz．请回答下列问题：A B问题：(1)为什么肥皂膜最上面的区域都是黑色的？并估算这一部分肥皂膜的厚度．(2)为什么两个图形中肥皂膜上的条纹都是从上往下逐渐变窄？[解析](1)由于重力作用，肥皂液逐渐向下流动，形成上薄下厚的形状，上部的肥皂膜变得越来越薄，当厚度小于所有可见光的波长的14时，从膜的前表面反射回来的光和从后表面反射回来的光的光程差总小于12波长，叠加的结果都不会达到加强，而且两个表面反射回来的光的能量与透射光的能量相比都很小，所以看起来是黑色．用波长最长的可见光进行估算，膜的厚度在d＝14λ＝c4f＝0.192 3×10－6 m因此膜的厚度应小于192.3 nm，其数量级为10－7 m，即100 nm．(2)肥皂膜的形状如图所示，两表面ab、cd都是曲面，膜的厚度的变化呈非线性，使肥皂膜内向下方向光的传播路程的增加也是非线性，而且传播路程增大得越来越快，故干涉条纹变得越来越窄．[答案](1)100 nm(2)见解析回归本节知识，自我完成以下问题：1．若用白光作光源，双缝干涉图样中央亮纹是什么颜色？提示：白色．2．光的相干条件是什么？提示：频率相同．振动方向相同和相位差恒定．3．试写出双缝干涉相邻两条亮条纹或暗条纹的距离公式？提示：Δy＝ldλ．4．什么是薄膜干涉？提示：由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象．利用光的干涉检查平整度光的干涉现象在技术中有重要应用．例如，在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用干涉法检查平面的平整程度．如图，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．用单色光从上面照射，空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉．空气层厚度相同的地方，两列波的路程差相同，两列波叠加时相互加强或相互削弱的情况也相同．所以，如果被测表面是平整的，干涉条纹就是一组平行的直线(图甲)；如果干涉条纹发生弯曲，就表明被测表面不平(图乙)．这种测量的精度可达10－6 cm．从样板的标准平面和被检查的平面反射的两列光发生干涉甲乙从干涉条纹判断被测表面是否平整(俯视图)图乙中，弯曲的干涉条纹说明被检查的平面在此处是凹下还是凸出？提示：是凹下．。

光的干涉

3、关于光在竖直肥皂液薄膜上产生的干涉现象，下列说法中正确的是（ A、）C A.干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面发生反射，形成的两列光波叠加的结果 B.若出现明暗相间的条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀的
C.用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射间距
小 D.薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的
3 2
五、薄膜干涉肥皂泡看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，看起来也是彩色的。这些现象是怎样形成的呢？
观察肥皂薄膜上干涉条纹
1.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，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,在某些位置,这两列波叠加后互相加强,出现亮条纹;在另一些地方,叠加后互相削弱, 出现暗条纹.故在单色光照射下,就出
暗条纹形成的原因
双缝屏幕
取P点上方的点Q1，与两个狭缝S1、 S2路程差δ= Q1 S2－ Q1 S1＝λ/2 当其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q1点总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q1点总是振动减弱的地方，故出现暗纹。
S1 S2
3λ/2
δ= 3λ/2
以此类推
当光程差δ= 半波长的奇数倍时出现暗纹
双缝
屏幕
Q3 第三暗纹 Q2 第二暗纹
δ=5λ/2
δ=3λ/2 δ=λ/2 δ=λ/2
S1 S2
Q 1 第一暗纹
Q1 / 第一暗纹 Q2 / 第二暗纹 Q3 / 第三暗纹
δ=3λ/2 δ=5λ/2
总结规律
（1）空间的某点距离光源S1 和S2的路程差为0、1 λ、2 λ、3 λ、等波长的整数倍（半波长的偶数倍）时，该点为振动加强点。（2）空间的某点距离光源S1和S2的路程差为λ /2、3 λ/2、5λ/2、等半波长的奇数倍时，该点为振动减弱点。

大学物理实验：光的干涉

4.11光的干涉—－牛顿环要观察到光的干涉图象，如何获得相干光就成了重要的问题，利用普通光源获得相干光的方法是把由光源上同一点发的光设法分成两部分，然后再使这两部分叠起来。

由于这两部分光的相应部分实际上都来自同一发光原子的同一次发光，所以它们将满足相干条件而成为相干光。

获得相干光方法有两种。

一种叫分波阵面法，另一种叫分振幅法。

牛顿环是一种用分振幅方法实现的等厚干涉现象，最早为牛顿所发现，所以叫牛顿环。

在科学研究和工业技术上有着广泛的应用，如测量光波的波长，精确地测量长度、厚度和角度，检验试件表面的光洁度，研究机械零件内应力的分布以及在半导体技术中测量硅片上氧化层的厚度等。

【实验目的】1. 通过实验加深对等厚干涉的理解。

2. 学会使用读数显微镜并通过牛顿环测量透镜的曲率半径。

3. 学会使用读数显微镜测距。

4. 学会用图解法和逐差法处理数据。

【实验仪器】读数显微镜，牛顿环仪，钠光灯。

【实验原理】牛顿环仪是由曲率半径较大的平凸透镜L 和磨光的平玻璃板P 叠和装在金属框架F 中构成，如图4-11-1所示。

框架边上有三个螺旋H用来调节L 和P 之间的接触，以改变干涉条纹的形状和位置。

调节H 螺旋不可旋得过紧，以免接触压力过大引起透镜弹性形变，甚至损坏透1114--图镜。

如图4-11-2所示平凸透镜的凸面与玻璃平板之间的空气层厚度从中心到边缘逐渐增加，若以平行单色光垂直照射到牛顿环上，则经空气层上、下表面反射的二光束存在光程差，它们在平凸透镜的凸面相遇后，将发生干涉。

从透镜上看到的干涉花样是以玻璃接触点为中心的一系列明暗相间的圆环（如图4-11-3所示），称为牛顿环。

由于同一干涉环上各处的空气层厚度是相同的，因此它属于等厚干涉。

••• •• 由图4-11-2可见，如设透镜的曲率半径为Ｒ，与接触点Ｏ相距为ｒ处空气层的厚度为ｄ，其几何关系式为：222)(r d R R +-=2222rd Rd R ++-=由于Ｒ>>ｄ，可以略去d 2得Rr d 22= (4-11-1)•• 光线应是垂直入射的，计算光程差时还要考虑光波在平玻璃板上反射会有半波损失，从而带来λ/2的附加光程差，所以总光程差为•• 22λ+=∆d (4-11-2)产生暗环的条件是：• ∆=(2ｋ＋１)2λ(4-11-3)其中ｋ＝0，1，2，3，...为干涉暗条纹的级数。

实验用双缝干涉测光的波长总结知识讲解

2．数据处理 (1)条纹间距的计算：Δx＝|an2－－a11|. (2)波长计算：λ＝dl Δx. (3)计算多组数据，求 λ 的平均值．
五、注意事项 1．双缝干涉仪是比较精密的仪器，应轻拿轻放，且注意
保养． 2．安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心
均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当． 3．光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近． 4．照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰的一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节．
(2)保持双缝的间隙不变，光屏到缝的距离越大，屏上明暗相间的条纹间距________(选填：“越大”或“越小”)； (3)在狭缝间的距离和狭缝与屏的距离都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，发现用蓝色光做实验在屏上明暗相间的条纹间距比用红色光做实验时________(选填 “大”或“小”)；
(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、A. (2)本实验的实验步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用米尺测量双缝到屏的距离； ④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离．在操作步骤②时还应注意_____________和________．
[解析] (1)由 Δx＝dl λ 可知 d 越小，Δx 越大． (2)由 Δx＝dl λ 可知，l 越大，Δx 越大． (3)由 Δx＝dl λ 可知，因蓝色光的波长比红色光的波长小，故用蓝色光做实验时的条纹间距比用红色光做实验时小．

大学物理学第15章_光的干涉习题解答 [王玉国康山林赵宝群]

2n油e (2k 1) ， k 1，， 2 2

1 2 n e (2 k 1) 油 1 2k 1 2 7 1 500 nm 2 ，当时， 1 700 nm k 2 1 5 2 2 2 1 2n e (2k 1) 2 油 2
对于 2 ＝532nm 的光波，条纹间距为：
x2
两组条纹的同侧第 8 级条纹之间的距离为：
x k
D D 1 k 2 k (x1 x2 ) 8 (0.433 0.355) 103 m 0.624 103 m d d
已知对于波长为 500nm 和 15-8 在玻璃板(折射率为1.50 )上有一层油膜(折射率1.30 )。 700nm 的垂直入射光都发生反射相消，而这两波长之间无别的波长的光反射相消，求此油膜的厚度。解：因为油膜( n油 1.3 )在玻璃( n玻 1.5 )上，所以不考虑半波损失，由反射相消条件有：
r2 e ne r1 r2 r1 (n 1)e 0
解得
k
(n 1)e

(1.58 1) 6.6 10 6 7 5.5 10 7
即零级明纹移到覆盖云母片的狭缝这一侧的原来的第 7 级明纹处。 15-7 在杨氏干涉实验中，两小孔的距离为1.5mm ，观察屏离小孔的垂直距离为 1m ，若所用光源发出波长 1＝650nm 和 2＝532nm 的两种光波，试求两光波分别形成的条纹间距以及两组条纹的同侧两个第 8 级亮纹之间的距离。解：第 k 明纹中心位置为
《大学物理学》习题解答
第 15 章
15-1 一单色光从空气射入水中，其频率、波速、波长是否变化？怎样变化？答：单色光从空气射入水中，其频率不变；波速变大；波长变长。 15-2 什么是光程？在不同的均匀媒质中，若单色光通过的光程相等时，其几何路程是否相同？其所需时间是否相同？在相位差与光程差的关系式

光的干扰光的干涉现象解释

光的干扰光的干涉现象解释光的干扰是指光波传播中相互作用的现象，而光的干涉是一种光波之间发生相互增强或相互抵消的现象。

下面将对光的干扰和光的干涉现象进行解释，并探讨它们的原理和应用。

1. 光的干扰解释光的干扰是指两个或多个光波相遇并产生相互作用的现象。

当两个光波相遇时，它们会叠加形成一个新的光波，这种叠加会导致光波的干涉，即互相干扰。

光波的干涉可以分为两种类型：构造干涉和破坏干涉。

构造干涉是指两个光波在相遇位置上相位差为整数倍的情况下，它们会相互增强，形成明亮的干涉条纹。

而破坏干涉是指两个光波在相遇位置上相位差为奇数倍的情况下，它们会相互抵消，形成暗淡的干涉条纹。

2. 光的干涉现象解释光的干涉现象是指当两束或多束光波相遇时，由于光波的波长和相位差的关系，会产生干涉条纹的现象。

这种现象是由光波的波动性质所决定的，即光的波动和干涉特性。

光的干涉现象可通过杨氏双缝干涉实验来进行解释。

当一束光通过两个狭缝后，光波将形成一组干涉条纹。

这是因为光波经过两个狭缝后，会形成两个次波源，次波源之间的相位差决定了干涉条纹的明暗。

如果相位差是整数倍，就会形成亮条纹；如果是奇数倍，就会形成暗条纹。

光的干涉现象还可通过薄膜干涉实验进行说明。

当光波从空气中垂直射入一块厚度不一样的透明薄膜上时，光波会在薄膜的两个界面之间产生反射和折射。

由于反射和折射光波存在相位差，它们在相遇处会发生干涉。

这种干涉现象可以观察到薄膜上的彩色条纹，即牛顿环。

3. 光的干扰和干涉现象的应用光的干扰和干涉现象在许多实际应用中起着重要的作用。

以下是其中一些应用：- 干涉仪器：光的干涉现象广泛应用于干涉仪器，如干涉仪和干涉滤波器。

这些仪器利用光的干涉特性来测量物体的形状、厚度、折射率等参数。

- 激光：激光是一种高度相干的光，它利用光的干涉和干扰现象进行工作。

激光在许多领域中应用广泛，如激光医学、激光制造、激光测量等。

- 光纤通信：光纤通信是一种利用光的干涉和干扰现象传输信息的技术。

高二物理选择性必修一光的干涉

x l
d
四、薄膜干涉 1.现象
在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜。把这个液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰。
2.现象解释
由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。
光从薄膜的前后两个表面反射出来两列光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。
以此类推
当光程差δ=(2n+1)λ /2 ，即半波长奇数倍时，出现暗纹。
双缝
屏幕 Q3 第三暗纹 δ=5λ/2
Q2 第二暗纹 δ=3λ/2S1来自Q1 第一暗纹 δ=λ/2
S2
Q1/ 第一暗纹 δ=λ/2
Q2/ 第二暗纹 δ=3λ/2
Q3 / 第三暗纹 δ=5λ/2
3.总结规律
（1）空间的某点距离光源S1和S2的光程差为0、λ、2λ、3λ等波长的整数倍（半波长
第一条亮纹的形成原因分析
双缝
屏幕
S1
S2
λ
第 P1 一
亮纹
光程差δ=S2P1－S1P1=λ
取P0点上方的点P1，若从S1S2发出的光到P1点的光程差，正好等于一个波长δ = S1P1 －S2P2=λ，则当其中一条光线传来的是波峰时，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一条传来的也一定是波谷，在P1点总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，P1点总是振动加强的地方，故出现亮纹。
双缝
S1 S2
δ
屏幕
Q2 第二暗纹 Q1 第一暗纹
δ= 3λ/2
取P0点上方的点Q2，与两个狭缝S1 、S2光程差δ= S1－S2＝3λ/2
当其中一条光传来的是波峰，另一条传来的就是波谷，其中一条光线传来的是波谷，另一条传来的一定是波峰，Q2点总是波峰与波谷相遇，振幅最小，Q2点总是振动减弱的地方，故出现暗纹。

光的衍射与干涉的计算与分析

通过增大物镜的数值孔径，可以提高光学仪器的分辨率，使得更多的细节能够被观测到。
使用短波长光源
采用短波长光源可以提高光学仪器的分辨率，因为短波长光源具有更高的衍射极限。
采用超分辨技术
通过特定的算法或技术，可以在一定程度上突破光学仪器的衍射极限，进一步提高分辨率。
光学表面反射相移测量技术
激光干涉测量法
应用
用于解释和计算薄膜干涉实验的结果，如彩色肥皂泡、油膜和增透膜等的光学现象。
干涉效率计算
干涉效率定义
01
衡量干涉现象中光能的利用效率的参数，通常表示为干涉条纹
的可见度或对比度。
计算方法
02
通过计算干涉条纹的光强分布、对比度和可见度等参数，评估
干涉现象的效果和质量。
应用
03
用于优化干涉实验的设计和参数选择，提高干涉测量的精度和
最小偏向角法
通过测量光线在光学材料中的最小偏向角，可以计算出该材料的折射率。
椭偏测量法
利用椭偏仪测量光学材料反射光的偏振状态变化，从而计算出该材料的折射率。
干涉测量法
通过干涉测量原理来测量光学材料的折射率，具有更高的测量精度和分辨率。
06
总结与展望
研究成果总结
衍射现象研究
通过实验和理论计算，深入研究了光的衍射现象，包括衍射光栅、单缝衍射、双缝干涉等，揭示了衍射现象的物理本质和规律。
衍射与干涉关系
联系
衍射和干涉都是光波动性质的体现，它们都与光的波长和障碍物的大小有关。在某些情况下，衍射和干涉可以同时发生。
区别
衍射是光遇到障碍物或小孔时偏离直线传播的现象，而干涉是两束或多束相干光波叠加时产生的光强周期性变化的现象。衍射主要关注光的传播路径变化，而干涉关注光强的分布和变化。