干涉和衍射
光的干涉与衍射
光的干涉与衍射光的干涉与衍射是光学中重要的现象和实验现象，对于研究光的性质和应用具有重要意义。
本文将从理论和实验两个方面，详细介绍光的干涉与衍射的基本概念、原理以及常见的实验现象和应用。
一、干涉与衍射的基本概念1. 干涉的概念干涉是指两个或多个光波相遇时相互作用的现象。
当光波相遇时，根据波的叠加原理，它们的振幅会叠加，形成新的波前。
干涉现象的基础是光的波动性，它可以发生在光的任何频段。
2. 衍射的概念衍射是指光波通过物体边缘或孔隙时，发生偏离直线传播的现象。
当光波通过一个狭缝或物体边缘时，会产生新的波前，形成衍射图样。
衍射现象的基础是光的波动性和它对物体的相互作用。
二、干涉与衍射的原理1. 干涉的原理干涉现象的产生是由于光波的相长干涉或相消干涉。
光波的相长干涉是指两个波峰或两个波谷相遇时，振幅叠加形成波峰增强的现象；而相消干涉则是指波峰和波谷相遇时，振幅叠加形成波峰减弱的现象。
根据干涉现象的不同，可以分为相干光的干涉和非相干光的干涉。
2. 衍射的原理衍射现象的发生是由于光波在通过物体边缘或孔隙时发生弯曲。
当光波通过狭缝或物体边缘时，会产生衍射波前，使光的传播方向偏离直线传播，形成衍射图样。
衍射现象的程度与波长、物体的孔径、衍射物体和观察距离等因素有关。
三、光的干涉与衍射的实验现象和应用1. 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验是干涉现象的经典实验之一。
通过在一块屏幕上开两个细缝，并用单色光照射，可以观察到明暗相间的干涉条纹。
这种实验可以验证光的波动性，测定光的波长以及研究光的干涉效应。
2. 菲涅尔衍射实验菲涅尔衍射实验是衍射现象的经典实验之一。
通过将光波通过一个边缘狭缝或物体，可以观察到光的衍射现象，产生夫琅禾费衍射图样。
这种实验可以用于测定物体的尺寸、研究光的衍射效应以及应用于光学仪器和光学器件的设计。
3. 光栅衍射光栅是一个具有规则周期结构的光学元件。
当光通过光栅时，会发生衍射现象，形成多个平行光束。
光的干涉和衍射
光的干涉和衍射光的干涉和衍射是光学领域中的重要现象，在研究光的特性和应用中起着关键的作用。
干涉是指光波的相互叠加所产生的干涉条纹，而衍射则是指光波在通过障碍物或孔径时发生的弯曲和散射现象。
本文将介绍光的干涉和衍射的基本原理、应用以及相关的实验方法。
一、光的干涉光的干涉是指两束或多束光波相互叠加形成明暗相间的干涉条纹的现象。
干涉分为构成干涉的两束光波相干干涉和不相干干涉两种情况。
1. 相干干涉相干干涉是指两束或多束光波具有相同的频率、相位和方向，且光程差稳定不变的干涉现象。
其中最典型的例子是杨氏双缝干涉实验。
在杨氏实验中，一束光通过一个狭缝后，成为一个波源，经过两个狭缝后形成两束波，在屏幕上产生干涉条纹。
该实验说明了光的波动性和相干性。
2. 不相干干涉不相干干涉是指两束或多束光波在时间和空间上都是独立的，光程差随机变化的干涉现象。
其中最典型的例子是双反射干涉。
在双反射干涉中，一束光被反射到一个分束器上，经过两个不同的路径反射回来再次叠加，这种叠加产生的干涉条纹称为双反射干涉条纹。
二、光的衍射光的衍射是指光波通过一个障碍物或孔径时发生的弯曲和散射现象。
衍射现象是光波的波动性质的直接证据之一，它可以解释光在通过狭缝或物体边缘时产生弯曲和扩散的原因。
1. 单缝衍射单缝衍射是指当光通过一个狭缝时，光波会向前方形成一系列的衍射条纹。
这些条纹的分布规律与狭缝宽度和入射光的波长有关。
瑞利准则是描述单缝衍射的定量规律，它表示了两个相邻衍射极小值之间的最小角度差。
通过测量衍射条纹的分布情况，可以确定光的波长和狭缝的宽度。
2. 双缝衍射双缝衍射是指当光通过两个狭缝时，光波在屏幕上形成一系列的干涉条纹。
这些条纹是由两束波源发出的相干光波相互叠加形成的。
在双缝干涉实验中，通过测量干涉条纹的间距和角度，可以推导出光的波长和两个狭缝之间的距离。
三、光的干涉和衍射的应用光的干涉和衍射现象在日常生活和科学研究中有广泛的应用，下面介绍其中几个重要的应用领域。
光的衍射和干涉
光的衍射和干涉光的衍射和干涉是光学中的两个重要现象。
光的衍射是指光通过一个小孔或者通过一些细小物体时，光线会在这些物体周围散射，形成强度分布不均的光斑。
而光的干涉是指两束或者多束光线相遇时会产生干涉现象，使得光斑中的光强分布受到相位差干涉的影响而出现明暗条纹。
一、光的衍射光的衍射是光线经过障碍物或通过小孔时发生的一种现象。
当光线通过一个小孔时，其波前从小孔的缝隙处发散开来，光线在后面会出现干涉和衍射现象，然后形成亮暗交替，大小不同但形状相似的同心光环。
光的衍射现象是经典物理学中的典型现象，它是交换场理论的实验基础之一。
衍射现象的重要性体现在它的应用方面，如夹杂，光学显微镜，不同小孔和棱镜等。
1.夹杂夹杂是一种利用衍射现象来将物体的图像转化为光学干涉图的技术。
夹杂的原理是将透明的物体置于两片衬有点源的透明玻璃片之间，通过光的衍射现象得到物体的图像。
2.光学显微镜光学显微镜是由光学物镜和目镜组成的一种仪器。
它的工作原理是通过在物镜处形成的放大像来实现物体的观测。
光学显微镜的物镜具有极高的光学分辨率，可以观测到在分辨率下的小细节，是生物科学和医学研究中必不可少的仪器。
3.小孔和棱镜小孔作为光的衍射现象的重要载体，被广泛应用于光学、电子学等领域。
如果要从集中的光源中形成狭窄而平行的光源，可以采用折射和缝隙的方法来实现。
此外，小孔也被用于相对弱的光学仪器中，如普通的CCD相机、光学望远镜、放大镜以及太阳望远镜等。
棱镜也可以用于光的衍射。
当光线进入棱镜中时，会发生角散射，之后随着光的衍射，形成彩虹般的光带。
棱镜经常用于光学实验室的光谱仪中，可以通过衍射来测量物质成分，从而实现给定物体的光谱分析。
二、光的干涉光的干涉是指两束或多束光线相遇时会产生干涉现象，使得光斑中的光强分布受到相位差干涉的影响而出现明暗条纹。
光的干涉现象是一种典型的波动性质，其基本原理与光线的本质不同，可以通过光的相位变化来产生干涉现象。
光的干涉是物理学中非常重要的现象，广泛应用于科学研究和工业生产中。
光的干涉与衍射
光的干涉与衍射光的干涉和衍射是光学中重要的现象，它们揭示了光波的波动性质和光的特殊性质。
本文将介绍光的干涉和衍射的基本原理、实验现象以及在现实生活中的应用。
一、光的干涉1.1 光的干涉原理光的干涉是指两束或多束相干光交叠叠加后产生的干涉现象。
相干光是指频率相同、相位差恒定的光波。
光的干涉基于光波的叠加原理，当光波相干叠加时，互相干涉形成明暗相间的干涉条纹。
1.2 干涉实验现象干涉实验中常见的现象包括双缝干涉、单缝干涉和薄膜干涉。
以双缝干涉为例，当一束光通过两个相隔较远的狭缝时，由于光的波动性质，形成的光波前沿会出现交替的明暗条纹，称为干涉条纹。
这种干涉现象可以用杨氏干涉实验来观察和解释。
1.3 干涉的应用光的干涉广泛应用于科学研究和技术领域。
在光学显微镜中，使用干涉仪可以增强显微镜的分辨率。
在光谱仪中，干涉技术可以用于分析物质的光谱特性。
此外，干涉还应用于激光干涉测量、平板反射干涉等领域。
二、光的衍射2.1 光的衍射原理光的衍射是指光通过一个缝隙或物体边缘时，光波前沿会发生弯曲、弥散和衍射现象。
光波在遇到障碍物或缝隙时会发生弯曲和扩散，形成新的波前和波峰，从而产生衍射现象。
2.2 衍射实验现象衍射实验中常见的现象包括单缝衍射和双缝衍射。
单缝衍射实验中，当光通过一个狭缝时，出射光在屏上形成一系列明暗相间的衍射条纹。
双缝衍射实验中，当光通过两个相隔较远的狭缝时，出射光在屏上形成一组中央明亮、两侧弱光的衍射条纹。
2.3 衍射的应用光的衍射在实际应用中有着广泛的应用价值。
在光学显微镜中，利用衍射原理可以观察到更高分辨率的显微图像。
在激光技术中，衍射是生成激光光束的重要过程。
此外，衍射还应用于天文观测、无线通信和图像处理等领域。
三、光的干涉与衍射的联系与区别光的干涉和衍射都是光波的特性，都是光波的波动现象。
它们之间存在联系和区别。
干涉主要是由于光的波动性质和光前沿的叠加相干，产生明暗相间的干涉条纹。
而衍射则是光波在遇到障碍物或缝隙时的弯曲和扩散现象，形成新的波前和波峰。
光的干涉与衍射
光的干涉与衍射光的干涉与衍射是光学中的两个重要现象，它们揭示了光的波动性质以及光与物质相互作用的规律。
本文将对光的干涉与衍射的基本原理进行解析，并探讨其在现实生活中的应用。
一、光的干涉光的干涉是指两束或多束光波在空间某一区域内叠加相互干涉的现象。
干涉的基本原理是光波的叠加原理，它要求干涉光波的频率相同、相位差恒定。
1. 同源光干涉当一束光经过分光镜或反射后分成两束互为相干光时，它们在相交区域产生干涉现象。
这种干涉称为同源光干涉，实现同源光干涉的方法有劈尖实验、杨氏双缝干涉等。
2. 不同源光干涉不同源光干涉是指来自不同光源的光波相互叠加形成的干涉现象。
在实际应用中，常用的不同源光干涉的方法有薄膜干涉、牛顿环干涉等。
干涉现象的出现与光波的干涉程度有关，光波的干涉程度又与干涉条纹的清晰度和对比度有关。
干涉的调制方式包括相长干涉和相消干涉。
相长干涉指光波的相位差增加，干涉条纹的亮度增加；相消干涉指光波的相位差减小，干涉条纹的亮度减小。
二、光的衍射光的衍射是指光波从一个波阵面向四周的扩散过程。
和干涉一样，衍射的产生也是基于光的波动性质。
衍射现象发生的条件是：光的波长与衍射结构的尺寸相当，且衍射结构的物理性质会对光波进行弯曲、偏折或分解。
衍射实验常用的方法有单缝衍射、双缝衍射、圆孔衍射等。
其中，双缝衍射是衍射实验中最经典且具有代表性的实验方法之一。
通过双缝衍射实验可以观察到明暗交替的干涉条纹，这些条纹的出现证明了光波的波动性质。
衍射现象在生活中有许多应用，例如天边的日出日落时，太阳光经过大气中的微粒衍射而呈现出美丽的红色；CD、DVD等光盘上的信息存储也是利用衍射原理完成的。
三、光的干涉与衍射的应用1. 干涉与衍射在测量领域的应用通过光的干涉与衍射现象，可以开发出许多测量仪器和装置。
例如，在表面粗糙度测量中，通过光的干涉实现了纳米级的表面形貌重建；在干涉仪测量中，通过光的干涉实现了高精度的长度和角度测量。
2. 干涉与衍射在光学显微镜中的应用干涉与衍射在光学显微镜中的应用十分重要。
光的衍射和干涉的异同
光的衍射和干涉的异同
光的衍射和干涉是光学中的重要现象，它们都涉及到光的波动性质，但也有一些明显的不同之处。
相同之处：
1.衍射和干涉都是光的波动性的表现。
在这两种现象中，光被视为一种波，它可以像水波
一样传播并受到障碍物的干扰。
2.衍射和干涉都需要特定的实验装置或条件来实现。
例如，在干涉实验中，通常需要分束
器、反射镜和干涉仪等设备；而在衍射实验中，可能需要狭缝、透镜或衍射光栅等。
不同之处：
1.产生原因不同：衍射是由于光波在传播过程中遇到障碍物或孔洞时发生的弯曲或绕射现
象；而干涉则是由于两束或多束相干光波的叠加而产生的加强或减弱的现象。
2.表现形式不同：衍射通常表现为光斑的扩大或缩小，以及在障碍物边缘产生的明暗相间
的条纹；干涉则表现为明暗相间的干涉条纹或彩色条纹，通常出现在两束相干光波的叠加区域。
3.应用不同：衍射在日常生活和科学实验中有着广泛的应用，如全息摄影、光学测距等；
干涉则在精密测量、光学仪器和激光技术等领域有重要应用，如干涉仪、激光干涉仪等。
4.对光源的要求不同：衍射实验中对光源的相干性要求相对较低，普通光源如白炽灯或日
光灯即可实现；而干涉实验中则需要较高相干性的光源，如激光或经过适当处理的单色光等。
综上所述，光的衍射和干涉虽然都是光的波动性的表现，但它们产生的原因、表现形式、应用以及对光源的要求等方面存在明显的差异。
了解这些异同点有助于更好地理解这两种现象的本质和应用。
物理学光的干涉与衍射现象
物理学光的干涉与衍射现象光是一种电磁波，具有波动性质。
当光通过某些物体或孔径时，会出现干涉和衍射现象。
干涉是指两束或多束光波叠加产生的明暗交替的条纹现象，衍射是指光波通过物体或孔径时发生偏离直线传播方向和弯曲的现象。
这两种现象在物理学中具有重要的意义，并在实际应用中得到广泛的应用。
一、干涉现象干涉现象是由于光的波动性质而产生的，它涉及到两束或多束光波的相互作用。
根据干涉现象产生的条件分为两类：相干光的干涉和非相干光的干涉。
1. 相干光的干涉相干光是指两束或多束光波的相位差恒定、方向相同、波长相同的光波，它们经过叠加后产生明暗交替的干涉条纹。
相干性的保持对于干涉现象的产生至关重要。
常见的相干光干涉现象有：（1）杨氏双缝干涉：当单色光通过两个非常接近的狭缝时，光波将以球面波的形式传播，并在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。
（2）牛顿环干涉：当凸透镜与平行气泡状玻璃接触时，从凸透镜中反射出的光与气泡表面的光发生干涉，形成一系列从中心向外的环状明暗条纹。
2. 非相干光的干涉非相干光是指两束或多束光波的相位差随机变化的情况下产生的干涉现象。
由于相位差的随机性，非相干光干涉中的条纹呈现出粗暗、杂乱的特点。
常见的非相干光干涉现象有：（1）自发光源的互助干涉：当两个并排的亮线源或者两个狭缝发出的光经过叠加后在屏幕上形成干涉条纹。
（2）薄膜干涉：当光射向薄膜表面时，反射和折射光波发生干涉现象，形成明暗相间的干涉条纹。
二、衍射现象衍射是光波在通过物体或孔径时发生偏离直线传播方向和弯曲的现象，与干涉相比，衍射不需要两束或多束光波的相互叠加。
常见的衍射现象有：（1）单缝衍射：当光通过一个狭缝时，光波会弯曲并在屏幕上形成中央亮条和两侧暗条交替的衍射条纹。
（2）双缝衍射：当光通过两个狭缝时，光波会在屏幕上出现一系列亮暗相间的干涉条纹。
三、应用光的干涉与衍射现象不仅在物理研究中具有重要作用，还在实际应用中得到广泛使用。
（1）干涉仪器：如干涉仪、干涉计、干涉显微镜等，用于测量光的干涉现象，实现精密测量和质量控制。
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。
光学中的干涉和衍射现象
光学中的干涉和衍射现象光学是研究光的传播和性质的科学领域，而光的干涉和衍射现象则是光学中的两个重要现象。
本文将从干涉和衍射的定义、原理和应用等方面进行论述，以帮助读者更好地理解光学中的这两个现象。
一、干涉现象干涉是指发生在两个或多个波相交的地方，波的振幅会相互叠加或抵消的现象。
这种干涉现象在光学中尤为突出。
干涉分为两类：构造干涉和干涉条纹。
1. 构造干涉构造干涉又称为相干干涉，是指来自同一光源的两束或多束相干光在空间的某一点发生干涉。
当两束光的光程差为波长的整数倍时，相干光会产生增强，形成亮度最大的区域，这被称为亮纹。
而当光程差为半波长的奇数倍时，相干光会产生抵消，形成亮度最小的区域，这被称为暗纹。
2. 干涉条纹干涉条纹是指干涉现象在某一场景上产生的条纹状图案。
这种现象可以通过两束光的干涉或通过干涉仪（如杨氏双缝干涉仪）来观察。
干涉条纹的间距和颜色是由光的波长和光程差决定的。
例如在干涉仪中，两个狭缝之间的干涉条纹间距可由以下公式计算：d*sinθ = mλ，其中d是两个狭缝的间距，θ是入射光和狭缝之间的夹角，m是整数，λ是光的波长。
二、衍射现象衍射是指光通过一个有限大小的孔或物体边缘时，会发生弯曲和扩散的现象。
衍射通常与光的波动性有关，当波长与孔的尺寸或物体的边缘接近甚至相当时，衍射现象会十分显著。
衍射现象可以通过一条直线形状狭缝后方面的光强分布模式来观察。
对于单缝衍射，光的振幅会沿着中央最强的主极大区域逐渐衰减，形成一系列弱极大和极小的明暗条纹。
对于双缝衍射，光通过两个狭缝后形成的干涉图样会在后方的屏幕上出现衍射条纹。
三、干涉和衍射的应用干涉和衍射现象在光学中有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 干涉测量干涉测量利用相干光的干涉条纹进行测量，可以实现高精度的测量。
例如使用激光干涉仪测量物体的形状和表面的粗糙度。
2. 干涉显微镜干涉显微镜可以利用干涉图样来观察透明材料的细微结构和形貌，常用于生物医学和材料科学领域。
光的干涉和衍射
光的干涉和衍射光是一种电磁波，具有波粒二象性。
在传播过程中，光波会遇到障碍物或通过狭缝，产生干涉和衍射现象。
这些现象不仅有助于我们理解光的性质，还在物理学、光学和工程领域中具有重要的应用。
一、干涉现象干涉是指两束或多束光波相遇时产生的叠加效应。
干涉分为同构干涉和异构干涉。
1. 同构干涉同构干涉是指相干光波之间的干涉。
相干的光波有相同的频率、相位和振幅，时间上或空间上存在一定的关系。
同构干涉的典型实验是杨氏双缝实验。
杨氏双缝实验通过一个光源照射两个狭缝，再通过一个屏幕进行观察。
在屏幕上观察到一系列明暗条纹，即干涉条纹。
明条纹是两个缝隙的光波相长叠加形成的区域，暗条纹是两个缝隙的光波相消叠加形成的区域。
2. 异构干涉异构干涉是指相干和非相干光波之间的干涉。
典型的异构干涉实验是薄膜干涉实验。
在薄膜干涉实验中，将光源照射到一个透明而均匀的薄膜上，薄膜会反射和折射光线。
当反射的光线和折射的光线再次相遇时，会产生干涉现象。
该干涉现象可以用来测量薄膜的厚度和折射率。
二、衍射现象衍射是光波通过物体缝隙或物体边缘时产生的波的弯曲和波的扩散现象。
衍射现象有两种典型情况。
1. 单缝衍射当光通过一个狭缝时，会向周围扩散和弯曲，形成衍射波前。
单缝衍射实验可以通过一个狭缝和一个屏幕进行观察。
在观察屏幕上可以看到中央亮度较高的主极大和两侧亮度逐渐减小的次极大。
单缝衍射现象可以用来确定光波的波长和狭缝的大小。
2. 多缝衍射当光通过多个狭缝时，会产生干涉和衍射的叠加效应。
多缝衍射实验可以通过多个狭缝和一个屏幕进行观察。
多缝衍射产生的干涉条纹在屏幕上呈现出多个明亮和暗暗的条纹。
多缝衍射现象可以用来研究光波的波动性质，如波长和频率。
三、应用领域光的干涉和衍射现象在许多领域中具有广泛的应用，包括光学测量、光学仪器、光纤通信、近场光学和光的操控。
1. 光学测量利用光的干涉和衍射可以测量物体的形状、厚度和折射率等参数。
干涉测量技术广泛应用于光学表面形貌测量、光学元件的质量检测和精密工程测量等领域。
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。
什么是光的干涉和衍射
什么是光的干涉和衍射？光的干涉和衍射是光波传播过程中的两种重要现象。
干涉和衍射揭示了光波的波动性质，展示了光波的波动传播和相互干涉的特性。
下面我将详细解释光的干涉和衍射，并介绍它们的原理和特点。
1. 光的干涉：光的干涉是指两束或多束光波相遇时产生的明暗交替的干涉条纹现象。
干涉可以分为两种类型：构造干涉和破坏干涉。
-构造干涉：构造干涉是指两束或多束光波相遇时，它们的相位差满足一定条件，使得波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇，从而加强了光的强度。
这种干涉现象被称为增强干涉，产生明亮的干涉条纹。
-破坏干涉：破坏干涉是指两束或多束光波相遇时，它们的相位差满足一定条件，使得波峰与波谷相遇，波谷与波峰相遇，从而相互抵消了光的强度。
这种干涉现象被称为减弱干涉，产生暗淡的干涉条纹。
光的干涉具有以下特征：-干涉条纹是由光的波动性引起的，只有在光的波动性明显的情况下才能观察到干涉现象。
-干涉条纹的间距和形状取决于光的波长和干涉条件。
-干涉现象可以通过干涉仪器（如杨氏双缝干涉仪和牛顿环干涉仪）进行实验观察。
2. 光的衍射：光的衍射是指光波通过小孔、细缝或物体边缘时发生的弯曲和扩散现象。
当光波传播到物体或障碍物边缘时，光波会弯曲并扩散到阴影区域，产生衍射现象。
光的衍射具有以下特征：-衍射现象是光的波动性的直接证据，它表明光波具有扩散和弯曲的能力。
-衍射现象与光的波长和障碍物尺寸有关。
波长较短的光（如紫外光）会产生较强的衍射效果，而波长较长的光（如红外光）会产生较弱的衍射效果。
-衍射现象可以通过衍射仪器（如单缝衍射仪和双缝衍射仪）进行实验观察。
光的干涉和衍射是光波的典型波动现象，它们揭示了光波的波动性质和传播行为。
这些现象在光学技术和光学仪器的设计和应用中起着重要作用，例如光学透镜、光栅、干涉滤波器等。
了解光的干涉和衍射原理可以帮助我们理解光的传播和相互作用，并应用于光学设计和工程中。
光的干涉和衍射
光的干涉和衍射光的干涉和衍射是光学中重要的现象，它们揭示了光的波动性质，并对光学研究和应用起着重要的推动作用。
本文将详细介绍光的干涉和衍射的原理、实验现象以及应用领域。
一、干涉的原理与实验现象1. 干涉的原理干涉是指两束或多束光线相遇时产生的干涉现象。
这是由于光的波动性质所致，当两束光线波峰或波谷同时到达某一点时，它们会相长干涉，使光强增强；而当波峰和波谷同时到达时，它们会相消干涉，使光强减弱。
这种干涉现象可以用干涉图案来描述，如杨氏双缝干涉和牛顿环等。
2. 干涉的实验现象杨氏双缝干涉是典型的干涉实验。
实验装置由一束单色光垂直照射到一个屏幕上，屏幕上有两个间隔相等的小缝。
通过观察屏幕上的干涉条纹，我们可以看到明暗相间的条纹，这是因为当两个缝隙中的光相遇时，由于光的干涉，形成了明暗相间的干涉条纹。
二、衍射的原理与实验现象1. 衍射的原理衍射是指光通过小孔、小缝、尖锐或曲线边缘等物体时，产生不同的波阵面和干涉现象。
衍射现象也是光波动性质的表现之一。
它是由于波动物体上的每一点都可以看作是发射次波，这些次波相互叠加后使光线出现偏折和扩散。
2. 衍射的实验现象菲涅尔双缝衍射是一种常见的衍射实验。
在实验装置中，一束单色光照射到一个屏幕上，屏幕上有两个相隔很小的缝隙。
我们可以观察到在缝隙后方形成了一系列明暗相间的衍射条纹。
这是由于光通过缝隙时，发生了衍射现象，形成了衍射条纹。
三、干涉与衍射的应用1. 干涉与衍射在技术领域的应用干涉与衍射广泛应用于激光技术、光学测量、光学成像等领域。
例如，利用干涉技术可以制造出高精度的光栅，用于测量光的波长和频率。
在激光技术中，干涉与衍射可以实现激光的空间调制和光束整形。
此外，干涉与衍射还被应用于显微镜、光学显影、光学信息处理等技术中。
2. 干涉与衍射在光学研究中的应用干涉与衍射在光学研究中也具有重要意义。
通过干涉与衍射现象的研究，可以揭示光的波动性质，帮助我们对光进行深入的理解。
物理学中的干涉和衍射现象
物理学中的干涉和衍射现象物理学中干涉和衍射现象是非常重要的现象，它们能够帮助我们更好地理解光的本质和传播规律。
在本篇文章中，我们将探讨干涉和衍射的基本概念、具体实验和应用。
一、干涉和衍射的基本概念干涉和衍射都是光波经过物体后的现象，其基本概念如下：1. 干涉干涉是指两束光波相遇时出现的现象，其结果是光的强度分布发生变化。
由于两束光波相位差的存在，它们会相互干涉，强度的增强和减弱会形成明暗条纹，这种条纹称为干涉条纹。
2. 衍射衍射是指光波通过物体后沿着不同的方向传播时出现的现象。
经过衍射后，原本平行的光线将分散成为球面或柱面波，出现明暗交替的衍射条纹。
二、干涉和衍射的具体实验1. 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验是研究干涉的经典实验之一。
实验装置由一块狭缝和两个平行的缝隙组成。
当透过狭缝发出的光线穿过两个平行缝隙后，它们会发生干涉，形成明暗相间的干涉条纹。
这些条纹的间距和缝隙大小以及波长有关。
2. 菲涅耳衍射实验菲涅耳衍射实验是研究衍射现象的经典实验之一。
该实验中，光线首先穿过一个圆形孔，然后会在离孔很近的屏幕上形成明暗相间的衍射环。
这种衍射现象称为菲涅耳衍射。
3. 束缚和自由衍射实验束缚和自由衍射实验是研究衍射现象的实验之一，它展示了光的波动性。
在束缚衍射实验中，光源发出的光连续穿过很多小孔，形成不同的波阵面。
这些波阵面在离孔很近的地方弯曲并汇集，形成明暗相间的衍射条纹。
在自由衍射实验中，孔的位置和大小会影响衍射结果。
三、干涉和衍射的应用干涉和衍射在科学领域和工程技术中有着广泛的应用。
以下是几个常见的应用实例：1. 振动测量干涉仪可以检测微小的振动，例如车辆在行驶时的振动，或者不同材料在受力下的微小形变。
2. 光学显示使用衍射光栅来分离光谱，可以用于光学显示。
这种技术在街上看到的一些发光标志牌中使用。
3. 材料分析X射线衍射是材料科学中一种重要的技术，它可以用于分析材料中的结构和组成。
4. 光学测量在制造领域中，光学干涉计常用于测量平面度、角度和表面质量等参数。
物理学中的光的干涉和衍射
物理学中的光的干涉和衍射光的干涉和衍射是物理学中重要的现象，它们揭示了光作为波动的性质。
干涉和衍射的研究对于理解光的传播和相互作用具有重要意义，并且在许多实际应用中有着广泛的应用。
一、光的干涉光的干涉是指两束或多束光波相遇时，它们的振幅叠加产生的干涉现象。
在干涉中，光波的相位差起着决定性的作用。
1. 相干光与干涉相干光是指满足一定相位关系的光波，相位关系可以是相同或相差确定的。
相干光的特点是具有稳定的相位关系，在干涉现象中表现出一定的规律性。
2. 干涉的类型干涉可以分为两种类型：构造干涉和破坏干涉。
构造干涉是指两束或多束光波叠加形成明暗条纹、彩色环等干涉图案的现象，常见的有杨氏干涉和牛顿环。
破坏干涉是指两束或多束光波相遇，但由于相位关系的不合适而无法形成明显的干涉图案。
3. 杨氏干涉杨氏干涉是干涉现象中最常见、最基本的一种。
它是利用光的波动性和相干性来研究光的各种特性的重要方法。
杨氏干涉的实验方法是将一个单缝狭缝和一个双缝狭缝放置在光路中，通过狭缝将光波分为两部分，然后使两束光波相遇，在屏幕上形成干涉条纹。
二、光的衍射光的衍射是指光线通过一个障碍物的缝隙、边缘等时发生弯曲和扩散的现象。
衍射使光线偏离直线传播，并产生明暗相间的衍射图案。
1. 衍射的条件产生衍射现象的条件主要有：波长与障碍物尺寸相当、障碍物边缘或孔径出现曲率、光源尺寸足够小等。
2. 衍射的特点衍射具有波动性的光线在通过缝隙等时，会呈现出明暗相间的衍射图案。
其中，中心亮纹最强，称为中央最大强度点，其他区域则存在明暗变化，呈现出一系列等倾线和等强线。
3. 衍射的应用光的衍射在实践中有广泛的应用。
例如，人们通过光的衍射现象制造了显微镜和光栅等光学仪器，用于科学研究和工程应用。
此外，在通信、天文观测、光谱分析等领域中也普遍使用了衍射的原理。
三、干涉和衍射的区别与联系干涉和衍射是波动现象中两个重要的现象。
干涉是由于不同光波的相位叠加而产生的明暗现象，它需要相干光的存在；而衍射是波峰和波谷的弯曲和扩散现象，它是波动性的必然结果。
光的干涉和衍射
光的干涉和衍射光是一种电磁波，在传播过程中会经历干涉和衍射现象。
干涉是指当两个或多个光波相遇时产生的相互加强和干涉消减的现象，而衍射则是光波通过障碍物或孔径时发生的偏折现象。
干涉和衍射现象对于光学理论和实践具有重要的意义，本文将以此为主题展开讨论。
一、干涉现象干涉是由于光的波动性质所引起的。
当两束或多束光波相遇时，它们会发生叠加作用，形成干涉图样。
干涉现象的实验装置通常是一组单缝、双缝或光栅。
以双缝干涉为例，当一束平行光垂直照射到两个相距较近的狭缝上时，光波将从两个缝洞中透过，并形成一系列交替出现的亮暗条纹。
这就是干涉现象，也称为条纹干涉。
干涉现象的解释可以用光的波动理论来说明。
根据该理论，光波的传播是以一系列有规律的几何波前的形式进行的，当不同波前相遇时，波峰与波峰相遇形成增强的亮度，波峰与波谷相遇形成亮度的灭点。
干涉现象的应用非常广泛。
例如，在显微镜中，通过利用干涉将被观察物体的细节放大；在干涉仪中，可以测量物体的薄膜厚度；在干涉图样的地质勘探中，可以探测出地下地质结构等。
二、衍射现象衍射是光波通过障碍物或孔径时发生的偏折现象。
这种偏折是由于光波射到障碍物或孔径上后，被其边缘所限制，从而使光波的传播方向发生改变。
衍射现象产生的主要条件是光波的波长要与障碍物或孔径的尺寸相比较。
衍射现象在日常生活中也有很多应用，例如，CD/DVD的读取、电子显微镜的成像等。
衍射现象的实验可以通过单缝或双缝实现。
在单缝衍射实验中，当一束平行光垂直照射到一个狭缝上时，光波通过狭缝之后会发生弯曲，形成一系列光与暗的交替条纹。
这种条纹称为单缝衍射图样。
在双缝衍射实验中，当平行光照射到两个相距较近的缝隙上时，光通过缝隙后也会发生弯曲，形成一系列干涉图样。
双缝衍射的图样比单缝更加复杂，包括中央明亮的中央亮度峰和两侧暗条纹。
三、干涉和衍射的应用干涉和衍射现象在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。
其中一个重要的应用领域是光学仪器的设计和制造。
光的干涉与衍射
光的干涉与衍射光的干涉和衍射是光学中非常重要的现象，它们揭示了光的波动性质和传播规律。
本文将对光的干涉和衍射进行详细阐述，并对其原理、应用以及实验方法进行介绍。
一、光的干涉光的干涉是指两束或多束光波相遇时互相干涉产生明暗交错的条纹现象。
干涉现象可以用叠加原理来解释，即光波的振幅叠加形成新的波的振幅。
1. 干涉条纹的产生干涉条纹的产生需要满足两个条件：一是光的相干性，即光波的频率、波长相同；二是光波的相位关系，即光波的相位差满足一定条件。
2. 干涉的类型光的干涉分为两种类型：一是构成干涉的两束光来自同一光源，称为相干干涉；二是来自不同光源但频率相同的光波相遇产生干涉，称为自然光干涉或非相干干涉。
3. 干涉的应用光的干涉在科学研究和技术应用中有着广泛的应用。
例如在光的干涉仪器中，利用干涉现象测量物体的形状和表面的质量，同时也被应用于光学薄膜、干涉滤光片等领域。
二、光的衍射光的衍射是指光通过障碍物的开口或者经过物体表面的边缘时，光波的传播方向发生偏折和扩散的现象。
衍射现象从某种程度上可以看作是干涉的特殊情况。
1. 衍射与赫歇尔原理衍射现象可以通过赫歇尔原理来解释。
赫歇尔原理指出，光在经过一个小孔时，在衍射区域内就会形成新的波前，这个波前是由原有波前点源在小孔位置上产生新的波前再通过衍射的相干光所形成的。
2. 衍射的特性光的衍射具有一系列特性，如衍射现象的产生与物体的尺寸和波长有关；光的衍射对于小孔来说，主要是圆形衍射，对于狭缝来说，主要是矩形衍射；衍射的程度与开口尺寸、衍射角以及波长等因素有关。
3. 衍射的应用光的衍射在光学领域有着广泛的应用。
例如在读卡器中，利用光的衍射原理可以实现读取信息；在光栅中，光的衍射可以用于光波的分光和频谱分析等。
三、光的干涉与衍射的实验实验是理论的有效验证和探索手段，光的干涉和衍射实验给予我们直观的观察和理解光的波动性质。
1. 双缝干涉实验双缝干涉实验是最常见的干涉实验之一，通过将光波通过两个相邻的缝隙，观察远离缝隙区域的干涉条纹。
光的干涉与衍射的区别
光的干涉与衍射的区别光是一种电磁波，它具有波粒二象性。
光的干涉和衍射是光波在传播过程中所表现出的现象，它们在光的传播和干涉衍射实验中起着重要的作用。
尽管干涉和衍射都涉及到光的波动性质，但它们具有明显的区别。
本文将详细介绍光的干涉与衍射的区别。
一、干涉的基本概念干涉是指两个或多个波源连续产生的光波相互叠加形成的现象。
当两束波的相位相差满足特定条件时，它们会发生干涉。
这种干涉现象可以是增强（构成增强干涉）或抵消（构成干涉消减）。
1. 干涉的特点干涉具有以下几个特点：（1）是波动现象：干涉需要光波通过两个或多个波源并产生相互干涉，这表明干涉是光的波动现象。
（2）需要较狭缝或光栅：为了实现干涉现象，通常需要设置狭缝、光栅或其他相应的装置来调整光的传播方向和间距。
（3）光强呈现空间变化：干涉现象会产生明暗相间的条纹，形成明显的光强空间分布变化。
2. 干涉的应用干涉现象在科学研究和技术应用中具有广泛的应用，例如干涉测量、干涉仪、干涉光谱等。
通过利用干涉现象，可以精确测量物体的长度、形状和折射率，甚至应用于光学显微镜和干涉望远镜等光学仪器中。
二、衍射的基本概念衍射是指光波在传播过程中遇到障碍物或经过狭缝时发生偏折或绕射的现象。
光波的传播遵循惠更斯-费涅尔原理，衍射是波动现象的一种重要表现。
1. 衍射的特点衍射具有以下几个特点：（1）是波动现象：衍射是光波传播的波动性质体现，它需要光通过障碍物或狭缝时才会发生。
（2）波的弯曲和折射：衍射会导致光波的弯曲和折射，使光在物体周围或狭缝后面形成特定的衍射图案。
（3）光波的传播方向发生变化：衍射使得光波在通过障碍物或狭缝后呈现出扩散的特点。
2. 衍射的应用衍射现象在科学、工程和实际应用中具有重要作用。
例如在夫琅禾费衍射实验中，通过光的衍射可以确定物体的尺寸、形状和复杂的结构。
此外，衍射还应用于光学成像、激光、光纤通信等领域。
三、干涉与衍射的区别虽然干涉和衍射都是光波传播过程中波动性质的表现，但它们在以下几个方面存在区别：1. 发生位置不同干涉主要发生在波源之间，需要两个或多个波源的光波相互叠加。
光的干涉与衍射
光的干涉与衍射光是一种电磁波，它通过在空间中传播，并与物体相互作用，产生干涉和衍射现象。
干涉和衍射是光波特有的性质，揭示了光的波动性质以及光与物质之间的相互作用规律。
在本文中，我们将探讨光的干涉和衍射现象，以及它们在科学和技术领域的应用。
一、光的干涉干涉是指当两个或多个光波相遇时，由于它们的相位关系发生变化而产生的现象。
光的干涉可分为两种类型：干涉现象和干涉条纹。
1. 干涉现象干涉现象是指两个或多个光波相互作用所导致的明暗交替的现象。
这种现象的出现取决于光波的相位差。
当两个光波的相位差为奇数倍的半波长时，光波相互干涉会产生暗纹；而当相位差为偶数倍的半波长时，光波相互干涉会产生亮纹。
干涉现象可以通过双缝干涉实验进行观察。
在这个实验中，通过一个屏幕放置两个非常接近的狭缝，然后用单色光照射到这两个缝隙上。
当光通过缝隙后，形成了一系列的波前，在屏幕上形成干涉条纹。
这些干涉条纹代表了光波的干涉现象。
2. 干涉条纹干涉条纹是光的干涉现象在空间中形成的明暗交替的条纹。
干涉条纹的形成是由于空间中不同位置的光波的相位差不同所导致的。
这些条纹可以通过将光波聚焦在屏幕上或者照射在感光材料上进行观察和记录。
干涉条纹的形状和间距取决于干涉装置的性质以及光波的波长。
常见的干涉装置包括双缝干涉装置、等厚干涉装置和薄膜干涉装置等。
这些装置的设计和使用都基于光波的干涉原理，以实现对光的干涉现象进行研究和应用。
二、光的衍射衍射是指光波在通过障碍物或通过边缘时发生弯曲和传播的现象。
与干涉不同，衍射发生的是光波的传播方向的弯曲，而不再局限于光波的干涉。
光的衍射现象可以通过单缝衍射实验进行研究。
在这个实验中，将单色光通过一个非常窄的缝隙后，光波将呈现出在缝隙后形成一个圆形的光斑。
这个光斑的直径和缝隙的大小有关，同时也受到光波的波长的影响。
衍射现象的应用十分广泛。
例如，在显微镜和望远镜中，通过利用衍射现象来增强图像的清晰度和对远处物体的观察。
光学中的干涉与衍射现象
光学中的干涉与衍射现象光学干涉与衍射是光波传播过程中产生的两种特殊现象。
干涉是指两个或多个光波相互叠加而形成明暗条纹的现象，而衍射则是指光波通过孔径或物体边缘时产生弯曲和扩散的现象。
这两种现象的研究不仅揭示了光波的性质，也在实际应用中发挥着重要的作用。
一、干涉现象干涉现象是由两个或多个光波相遇、叠加产生的结果。
当光波相位相差相等，即呈整数倍关系时，它们相互叠加会形成明亮的干涉条纹，这种叠加称为“构成性干涉”。
反之，当光波相位相差为半整数倍关系时，它们相互叠加会发生抵消现象，形成暗淡的干涉条纹，这种叠加称为“抵消性干涉”。
干涉现象的应用非常广泛。
例如，在纸币上可以看到的防伪标记、液晶显示器的背光模块以及各种光学仪器的测量和检测装置等。
同时，干涉现象的研究对于验证光的波动性质以及探索光的波动理论也具有重要意义。
二、衍射现象衍射现象是光波通过孔径或物体边缘时发生的弯曲和扩散现象。
当光波碰到物体边缘或经过一个孔径时，波前会发生改变，光波会“绕过”物体边缘或孔径弯曲扩散，形成一系列交替明暗的衍射条纹。
衍射现象的研究也具有重要的理论和应用价值。
例如，通过研究衍射现象可以推导出亚波长物体的分辨极限，从而在显微镜和天文学观测中提高成像质量。
此外，衍射现象还被广泛应用于光学仪器中，如衍射光栅、衍射光谱等等。
三、干涉与衍射的区别干涉与衍射是两种光学现象，它们有着一些明显的区别。
首先，干涉现象是由两个或多个光波相互叠加产生的，而衍射现象是光波传播过程中在边缘或孔径处的波前改变所导致的。
其次，干涉现象常常表现出明显的亮暗条纹，而衍射现象则表现为一系列交替明暗的条纹，这是由于干涉是相干光波的叠加引起的，而衍射则是由于光波的弯曲和扩散现象造成的。
最后，干涉现象的研究重点是相干性和相位差的影响，而衍射现象的研究则着重于波的传播和衍射规律。
四、干涉与衍射的应用干涉与衍射现象不仅仅是基础科学研究的重要内容，也在现实应用中具有广泛的价值。
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膜的最小厚度为
emin
4n
或
nemin
4
----此时透射光增强
ne ----光学厚度
即光学厚度为某一波长的1/4时，则
膜为该波长的增透膜
2.高反射膜 光在每层膜的上下表 面反射时只有一个面 有半波损失 第一层 2nH e1 2 k 最小光学厚度为
nH 2.40 nL 1.38
7
k=1时： 5.20 107 m ----绿色光 7 k=2时： 1.733 10 m
----紫外光，不可见
二.应用 1.增透膜 光在膜的上下 表面反射时都 有半波损失
e
n0 1 n 1.38
MgF2
玻璃
n' 1.5
反射光干涉相消时有
2ne (2k 1) 2
变大时条纹变密，反之则变疏
劈尖上表面向上平移，干涉条纹
间距不变，条纹向棱边移动；反之 条纹向相反方向移动
A
e
B
A
e
对空气层：平移
2 距离时有一条
条纹移过
例题5.有一玻璃劈尖，放在空气中,劈尖夹角 = 810-5弧度.波长= 0.589m的单色光垂直入射 时，测得干涉条纹的宽度为l = 2.4mm，求玻璃 的折射率。
ii
i
i
屏幕 透镜 反射板
S
i
i
薄膜
屏幕 透镜 反射板
S
i
i
薄膜
e 增大，则 k 增大，圆环中心处有 圆环冒出； e减小，则 k 减小，圆环 中心处有圆环吞入
垂直入射时有
----明 k 2n2e (2k 1) ----暗 2 2
2.透射光干涉 光程差
=(d－x) + nx -ｄ
＝ (n 1) x
【例】单色光通过玻璃和水，光程相等，
通过计算说明几何路程和时间是否相等。
【解】
n水 x水 n玻 x玻， n水 n玻
x水 x玻
x玻 x玻 n玻 x玻 t玻 v玻 c n玻 c
x水 x水 n水 x水 t水 v水 c n水 c
7
0.2mm
0.3mm
7
D1 D2 k1 k2 a a
k11 k22
k1 2 3 k 2 1 2
k1 3
k2 2
D1 x k1 0.6mm a
r2 (r1 x nx) 0
[例3]在杨氏双缝实验中，用折射率 n=1.58的透明薄膜盖在上缝上，并用 － 7 λ=6.32810 m的光照射，发现中央 明纹向上移动了5条，求薄膜厚度 P 解：P点为放入薄膜 x r 1 S 1 后中央明纹的位置 r
研究光的波动特性： 干涉、衍射、偏振
补：光程和光程差
折射率
频率 速度 波长 真空 1 f c 媒质 n f
vc n
nx
n
x
相同波数的 几何路程
光在不同媒质中频率不变,光速和波长变化
nx - 光波在媒质中通过的几何路 (optical path) 程与媒质折射率的乘积 2.光程
分振幅法：利用光在两种介质分界
面上的反射光和透射光作为相干光 如薄膜干涉
§17-2 双缝干涉
一.杨氏双缝实验 1.装置原理
S1
S
d
S2
干涉现象(interference phenomena)
可在光屏上获得一系列稳定的明暗
相间的干涉条纹 ( interference fringe )
2.干涉明暗条纹的位置
n1
Si SiO2
k ek 2n2
因棱边处对应于k=0，故d处明纹对 应于k=6
6 6 5893 10 d e6 2n2 2 1.50 6 1.1786 10 m
2.单色性 14 14 光波：4.3 10 7.5 10 Hz 的电磁波 色散：红橙黄绿青蓝紫----可见光谱 单色光：具有单一频率的光波 3.相干性 两个独立的光源发出的光或同一光 源的两部分发出的光都不是相干光 同一原子同一次发出的光在空间相 遇时是相干光
4.相干光的获得方法 分波阵面法：从同一波阵面上取出 两部分作为相干光源 如杨氏双缝实验
7
m 5630 A
【例2】杨氏双缝实验中,狭缝间距为0.5mm，
离屏幕距离25cm，光源为4000埃和6000埃两 种，分别求两种光波干涉条纹间距，以及距 中央明纹多远处两种条纹第一次重叠，各为 第几级？
【解】
D1 0.25 4 10 x1 3 a 0.5 10
D2 0.25 6 10 x2 3 a 0.5 10
解：
2nl
7
5.89 10 n 1.53 5 3 2 l 2 8 10 2.4 10
2n2e k k 0,1,
[例6]为测定Si上的SiO2厚度d，可用 化学方法将SiO2膜的一部分腐蚀成劈 尖形。现用λ=589.3nm的光垂直入射, 观察到d 处是第七7条明纹,，问d=? (已知Si: n1=3.42，SiO2: n2=1.50). 解：上下面都有 半波损失 n2 d
[例4]在白光下，观察一层折射率为 1.30的薄油膜，若观察方向与油膜表 0 面法线成30 角时，可看到油膜呈蓝 色(波长为480nm), 试求油膜的最小 厚度，如果从法向观察，反射光呈 什么颜色? 解: 需考虑半波损失。根据明纹条件
2e n n sin i k 2
2 2 2 1 2
(n 1) x N N 6 5.46 10 m x n 1
二.菲涅耳双镜实验 等效为两个虚光源光的干涉 ----明暗条纹分布与杨 S 氏双缝实验相同
S1
M1
E
A
C
S2
B
M2
三.洛埃镜实验 光在镜面反射时有半波损失
----结果与杨氏双缝实验相反
E'
E
t玻 t水
【例】 S1和 S2至P点
的几何路程相同，求S1 与S2到P点的光程差。
【解】
Δ= x - d1+ n1d1 -（x - d2+ n2d2） = x+ (n1-1) d1 - [ ｘ+(n2 - 1) d2] = (n1-1) d1 - (n2 – 1) d2
§17-1 光的单色性和相干性
d
2
S2
0
又因P点是未放薄膜时第N级的位置
r2 r1 N
可得：
S1
x
r1
P
d N 0 x S 2 n 1 7 5 6.328 10 6 5.46 10 m 1.58 1
r2
另解： 光程差每改变一个，条纹移动一条 因r2光程未变，r1改变了(n-1)x
讨论：
对应于k=0的明纹称为中央明纹,
对 应于k=1, k=2,称为第一级, 第二级 ，明纹 相邻两明(或暗)纹的间距
D x xk 1 xk d
----明或 D d或D
d和D一定时
x ----条纹变稀疏 x ----条纹变密集
明、暗纹条件
讨论： 由 (i) 知，光程差是入射角的 函数，即光源不同位置发出的光， 只要倾角相同，均对应同一干涉级k ----等倾干涉
k 2 k 1 2
k 1,2, ----明纹 k 0,1,2,----暗纹
等倾干涉条纹是
S
一组明暗相间的同 心圆环，圆环分布 内疏外密；半径大 的圆环对应的 i 大 ，而干涉级k低
B
2 AD AC sin i 2etg sin i
透 镜 不 引 起 附 加 的 光 程 差 平行或等距离的光通过透镜的光程相等
根据折射定律 n1 sin i n2 sin
e 2n2 2n1etg sin i cos 2 2n2e 2 (1 sin ) cos 2 2n2e cos 2 2 2 2 n2 cos n2 1 sin n2 n1 sin i 2 2 2 2e n2 n1 sin i 2
在折射率为n的媒质中，单色光通过路程x相当 于在真空中通过的路程nx
光在媒质中经过的几何路程x所产生的位 相差，相当于在真空中经过的几何路程nx 所产生的位相差
3.光程差 (optical path difference) nx ＝ n1r1－n2r2
在一条光路中置折射 率为n，长为x的介质 则S2 和 S1 到达 P 点的光程差为
1.热光源发光特点 激发态上电子的寿命
~ 10 10 s 8 发光持续时间 ~ 10 s
11
8
激发
辐射
发光是间歇的 光波列 ----长度有限、频率一定、振 动方向一定的光波
不同原子激发、辐射时彼此没有联 系 ----同一时刻各原子发出光波的频 率、振动方向和相位各不相同
同一原子不同时刻所发出的波列， 振动方向和相位各不相同
相邻两明(或暗)纹对应劈尖的厚度
差
2nek 2 k
ek
l
ek 1
e
2nek 1 2 (k 1) e ek 1 ek 2n 对空气劈 e 2
相邻两明(或暗)纹之间的距离
ek
l
ek 1
e
l sin ek 1 ek e e l ----等间距 sin 2n
S1
r1
D
P
S
波程差
d
r2
0
x
S2
r2 r1
x r2 r1 d sin dtg d D