4.光的干涉
新教材高中物理第四章光第3节光的干涉课件新人教版选择性必修第一册
D. 单色光照射时出现暗条纹，单色光照射时出现亮条纹
[解析] 单色光的波长1 =
光的波长2 =
2
=
1
3×108
7.5×1014
=
3×108
5.0×1014
= 0.6 × 10−6 = 0.6，单色
= 0.4 × 10−6 = 0.4，因点到双缝的距
离 = 0.6 = 1 ，所以用单色光照射时点出现亮条纹。因 =
2.当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时（即恰好等于
波长的整数倍时），两列光在这点相互加强，这里出现亮条纹；当两个光源与
屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光在这一点相互削弱，这里
出现暗条纹。
3.相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是 = ，已知双缝间距，再测
出双缝到屏的距离和条纹间距，就可以求得光波的波长。
要点二 干涉条纹和
光的波长之间的关系
=②
相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是__________ 。
要点三 薄膜干涉
通常而言，不同位置的液膜，厚度不同，因此在膜上不同的位置，来自前
后两个面的反射光的路程差不同。在某些位置，这两列波叠加后相互加强，出
现了_________；在另一些位置，叠加后相互削弱，出现了_________
0.6 =
3
，所以用单色光照射时点出现暗条纹，故C正确。
2 2
规律总结
明暗条纹的判断方法
判断屏上某点出现亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源（双缝）的
路程差与波长的比值。路程差等于波长的整数倍处出现亮条纹，等于半波长
的奇数倍处出现暗条纹。
光的干涉衍射现象
光的干涉衍射现象光是一种电磁波，既具有波动性又具有粒子性。
在一些特定条件下，光波在传播过程中会发生干涉和衍射现象。
这些现象揭示了光波的波动本质，同时也为我们提供了研究光学性质的重要工具。
在本文中，我们将深入探讨光的干涉衍射现象的基本原理、特征以及实际应用。
一、干涉现象1.1 双缝干涉双缝干涉是最经典的干涉现象之一。
当一束平行光照射到一个有两个狭缝的屏幕上时，通过这两个缝射出的光波会相互干涉。
如果两束光波的光程差为波长的整数倍，就会出现明显的干涉条纹。
这种现象直观地展示了光波的波动特性。
1.2 单缝衍射单缝衍射是光波通过一个狭缝后发生的衍射现象。
当光波通过单狭缝时，由于不同部分的光波相互衍射，形成经典的夫琅禾费衍射图样。
这种衍射现象表现出光的波动传播特性。
二、衍射现象2.1 衍射光栅光栅是一种多缝装置，通过其表面微结构可以使光波发生衍射。
衍射光栅可用于分光实验、波长测量等领域，是一种重要的光学元件。
2.2 衍射光圈衍射光圈是在望远镜和显微镜中常见的现象。
光波通过物体表面或孔径时会发生衍射，形成花纹状的光斑。
通过观察这些光斑，我们可以了解物体的微观结构和性质。
三、光的干涉衍射在实际中的应用光的干涉衍射现象不仅仅是学术研究的对象，还广泛应用于科学研究和工程技术中。
例如，利用干涉仪构建的干涉分析系统可以用于测量光学元件的表面形貌和光学性质。
同时，衍射光栅的设计和制造也是现代光学技术中的重要环节。
在医学影像学中，衍射现象也得到了广泛应用。
通过控制光的干涉衍射，可以获得高分辨率的光学图像，有助于医生准确诊断疾病。
总之，光的干涉衍射现象是光学研究中的核心概念，不仅揭示了光本质的波动性质，还为我们开辟了探索光学世界的道路。
通过深入研究和理解光的干涉衍射现象，我们可以探索更多光学应用领域，推动科技进步和创新发展。
第四章光的干涉
§6 激光谐振腔的选模原理
据相干加强条件 2nh=m m=1,2,3…; ∵ =c/ ∴满足相干加强的频率为 m= mc / 2nh(纵模)
相邻两纵模间隔 q= m+1- m= c / 2nh
相邻两纵模间隔 q= m+1- m= c / 2nh
例: He-Ne激光器中,原子发出的0=4.7×1014HZ （ 0 =632.8nm） 谱线的宽度=1.5×109HZ。 如果He-Ne激光器的腔长h=10cm，n≈1。问有多 少个纵模输出？如果h=30cm呢?
解: 相邻的两纵模间隔 q= m+1- m= c/2nh
1) 若激光器的腔长h=10cm 激光器输出的纵模个数
N= / q=1
2) 若激光器的腔长 h=30cm
N= / q= 3
§7 光学薄膜
镀膜技术
用真空蒸发、沉淀或甩胶的方法,在璃或 光滑的金属表面涂、镀一层很薄的透明电介质 或金属膜层。
空气
三．应用
1． 可测光的波长，透明薄膜的厚度， 折射率等。
2．可测光波的相干长度 max =L0= 2/ 。
§5 法布里—珀罗干涉仪 一．法布里—珀罗干涉仪的结构
扩展源
准直透镜
分束板，内侧镀膜 会聚透镜
G1,G2间,间距h可调—法布里-珀罗干涉仪
G1,G2间,间距h固定—法布里-珀罗标准具
多光束相干光在L2焦平面上形成等倾圆环条纹
h=mmax/2。 若膜厚发生变化dh,干涉级次发生变化dm
等倾条纹
M1
M1⊥M2 M1‖M max ↓ → mmax ↓
b. 若 h↑ → max ↑→ mmax ↑ 若dm=N，则dh=N/2，测量精度数量级
2．等厚条纹
高中物理选择性必修一-第四章-第四节-光的干涉
总结提升
1.由于薄膜干涉是经薄膜前、后表面反射的两束光叠加而形成的，所以 观察时眼睛与光源应在膜的同一侧. 2.在光的薄膜干涉中，前、后表面反射光的光程差由膜的厚度决定，所 以薄膜干涉中同一亮条纹或同一暗条纹应出现在厚度相同的地方，因此 又叫等厚干涉，每一条纹都是水平的. 3.用单色光照射得到明暗相间的条纹，用白光照射得到彩色条纹.
例4 用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条 纹为
√
解析 由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过 的光程差，则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜的厚度.因肥皂液薄膜在 重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜，厚度相等的位置在同一条水 平线上，故同一条干涉条纹必然是水平的，由此可知只有选项B正确.
一、光的双缝干涉 导学探究
1.双缝干涉的装置示意图 实验装置如图2所示，有光源、单缝、双缝和光屏.
图2
2.单缝屏的作用 获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况.如果用激光直接照射 双缝，可省去单缝屏(托马斯·杨当时没有激光). 3.双缝屏的作用 平行光照射到单缝S上，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频 率相同且振动情况完全一致的相干光.
图3
解析 P点与两缝的距离之差为Δr＝2.1×10－6 m 所以有 N1＝Δλ1r＝26.1××1100－－76mm＝3.5 由此可知，P点与S1、S2的距离差是半波长的奇数倍， 所以用A光在空气中做双缝干涉实验，P点是暗条纹.
(2)已知B光在某种介质中的波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向 空气时，临界角为37°(sin 37°＝0.6).
a光频率较小，同一介质对a光的折射率较小，故D错误.
三、薄膜干涉 1.薄膜干涉中相干光的获得 光照射到薄膜上，在薄膜的前、后两个面反射的光是由同一个实际的光 源分解而成的，它们具有相同的频率，恒定的相位差. 2.薄膜干涉的原理 光照在厚度不同的薄膜上时，前、后两个面的反射光的光程差等于相应 位置膜厚度的2倍，在某些位置，两列波叠加后相互加强，于是出现亮条 纹；在另一些位置，叠加后相互削弱，于是出现暗条纹.
《光的干涉》课件人教版
5．图 1 是用单色光照射透明标准板，来检查 b 的上表面的平直情 况，观察到的现象如图 2 所示，则以下说法正确的是( D )
A．图 2 的图样是由于光从 a 的上表面和 b 的下表面反射后干涉的结果 B．图 2 的图样是由于光从 a 的上表面和 b 的上表面反射后干涉的结果 C．图 2 的图样说明 b 的上表面某处向上凸起 D．图 2 的图样说明 b 的上表面某处向下凹陷
课时训练
一、选择题 1．下列关于双缝干涉实验的说法正确的是( B ) 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相同的相干光源 C．用红光照射狭缝 S1，用紫光照射狭缝 S2，屏上将出现干 涉条纹 D．在光屏上能看到光的干涉图样，但在双缝与光屏之间的 空间却没有干涉发生
解析 根据薄膜干涉产生的原理可知，图 2 的图样是由于光 从 a 的下表面和 b 的上表面反射后干涉的结果，故 A、B 两项错 误．薄膜干涉是等厚干涉，即亮条纹处空气膜的厚度相同；现在 向左弯曲，说明提前出现条纹，则说明 b 的表面某处向下凹陷， 故 C 项错误，D 项正确．
6．如图为单色光双缝干涉实验某一时刻的 波形，S1、S2 为双缝，实线和虚线分别表示各 缝发出的光的波峰和波谷．在此时刻，介质 中 A 点为波峰相叠加点，B 点为波谷相叠加 点，A、B 连线上的 C 点为某中间状态相叠加点．如果把屏分别 放在 A、B、C 三个位置，那么( A )
3．光的干涉条件 两列光的频率相同、振动方向相同、相位差恒定． 4．干涉条纹间距：相邻两条亮条纹或暗条纹间的距离Δx＝ dl λ. 二、光的薄膜干涉及其应用 1．薄膜干涉：光照到薄膜上，从膜的前表面和后表面反射 回来的光再次相遇而产生的干涉现象．
2．常见的薄膜干涉现象：白光照射肥皂液膜出现彩色条纹、 蚌壳内表面透明薄膜上呈现各种色彩、有透明薄膜保护层的激光 唱片呈现彩色等．
选修3-4光的干涉课件
光的干涉现象发现者： 托马斯· 杨
托马斯· 杨（Thomas Young， 1773～1829 ）英国医生、物 理学家，光的波动说的奠基 人之一。他不仅在物理学领 域领袖群英、名享世界，而 且涉猎甚广，光波学、声波学、 流体动力学、造船工程 、潮 汐理论、毛细作用、用摆测 量引力、虹的理论……力学、 数学、光学、声学、语言学、动物学、埃及学…… 他对艺术还颇有兴趣，热爱美术，几乎会演奏当时 的所有乐器，并且会制造天文器材，还研究了保险 经济问题。而且托马斯· P3 暗
P2 亮 P1 暗
Байду номын сангаас
P0 亮
亮条纹：到两列波路程差等于半波长偶数倍
暗条纹：到两列波路程差等于半波长奇数倍
三、决定条纹间距的因素
d 2 r l (x ) 2 d 2 2 2 r2 l ( x ) 2
2 1 2
d 2 d 2 r2 r1 ( x ) ( x ) 2 2
波的干涉现象 屏 暗
亮 暗 亮 暗 亮 暗
如果光是波
预期实 验现象
振动 加强 点
振动 减弱 点
亮点
暗点
双孔干涉实验原理：
双缝干涉实验结果：
红光干涉条纹 蓝光干涉条纹 紫光干涉条纹
白光干涉条纹 光的干涉图样：等距的、明暗相间的条纹
相干波源：频率、相位和振动方向总是相同。
实验结论：光是一种波
二、明暗条纹的位置特征
2 2
光的干涉
洛埃镜
S1 d S2 M
E'
E
洛埃镜
此处为暗纹—半波损失
M为反射镜，S1为狭缝光源，它发出的光波一部分以接近于 为反射镜， 为狭缝光源， 为反射镜 90˚的入射角掠射于反射镜上，经反射到达屏幕 上，另一部 的入射角掠射于反射镜上， 的入射角掠射于反射镜上 经反射到达屏幕E上 分直接射到屏幕上。 可看作两个相干光源。 分直接射到屏幕上。S1和S2可看作两个相干光源。 处于位置 若光屏E处于位置 ，从光路上看，由S1和S2发出的光到达接 光屏 处于位置E'，从光路上看， 触处的路程相等，该处应该出现明条纹。 触处的路程相等，该处应该出现明条纹。但实验结果这里出现 的是暗条纹，说明反射光在该处出现了大小为π的相位变化 的相位变化， 的是暗条纹，说明反射光在该处出现了大小为 的相位变化， 这种现象称为“半波损失” 这种现象称为“半波损失”。
例题 4-4：
干涉现象应用于射电天文学： 干涉现象应用于射电天文学：将微波检测器安装在海平面上 h = 20m处。 处 当发射频率为ν= 60 MHz 的射电星从海面升起时，检测器收到来自星体和 当发射频率为 的射电星从海面升起时， 海面反射的电波干涉信号。求当第一个极大出现时， 海面反射的电波干涉信号。求当第一个极大出现时，射电星体相对于地平 线的仰角θ= 线的仰角 ？
获得相干光的基本方法是将光源上同一点发出的光设法 获得相干光的基本方法是将光源上同一点发出的光设法 同一点 一分为二” 然后再使这两部分光叠加起来， “一分为二”，然后再使这两部分光叠加起来，由于这两 部分光实际上都是来自同一发光原子 同一次发光， 同一发光原子的 部分光实际上都是来自同一发光原子的同一次发光，即每 一个光波列都分为两个频率相同、振动方向相同、 一个光波列都分为两个频率相同、振动方向相同、相位差 恒定的波列，因而这两部分光满足相干条件。 恒定的波列，因而这两部分光满足相干条件。 获得相干光的方法： 获得相干光的方法： ⑴使用单色光源（如：钠光灯、激光器等）； 使用单色光源（ 钠光灯、激光器等）； ⑵将一个分子单次发出的光波分为两个部分： 将一个分子单次发出的光波分为两个部分： 分波面法 分振幅（强度） 分振幅（强度）法
光的干涉、衍射和偏振
光的干涉、衍射和偏振
1．光的干涉
(1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象．
(2)条件：两束光的频率相同、相位差恒定．
(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；白光照射时，中央为白色亮条纹，其余为彩色条纹．
2．光的衍射
发生明显衍射的条件：只有当障碍物的尺寸与光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显．
3．光的偏振
(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同．
(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光．
(3)偏振光的形成
①让自然光通过偏振片形成偏振光．
②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光．
(4)光的偏振现象说明光是一种横波．
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光的干涉的应用实验原理
光的干涉的应用实验原理光的干涉是光学领域中的重要现象之一，它揭示了光波的波动性质以及光的传播规律。
干涉实验是一种常用的实验方法，通过光的干涉现象，我们可以研究光的特性、测量物体的形状和厚度、检验光学材料的质量等，具有广泛的应用价值。
一、干涉实验的原理1. 光的波动性质我们需要明确光的波动性质。
根据光的干涉现象以及其他光学实验的结果，科学家们普遍认为光既具有粒子性，又具有波动性。
在干涉实验中，光的波动性质显得尤为重要。
2. 光的波动传播在光传播过程中，光的波动呈现出一系列特点，其中包括波阵面、相位差、相干性等。
光的波阵面可以理解为光波的前沿面，相位差是指两个光波之间相位的差别，相干性则描述了两个光波波动的一致性。
3. 干涉现象干涉现象是指两个或多个光波相互叠加的现象，不同光波的相位差决定着干涉的结果。
当光波的相位差为整数倍的波长时，产生的干涉就是构建性干涉，此时光的强度增强；而当光波的相位差为半整数倍的波长时，会出现破坏性干涉，此时光的强度减弱。
4. 干涉实验干涉实验是通过设计特定的光学装置来观察和研究干涉现象的实验。
常见的干涉实验包括双缝干涉、薄膜干涉、牛顿环干涉等。
这些实验都以光的干涉为基础，通过观察干涉条纹的变化，可以得到有关光的性质和传播规律的重要信息。
二、光的干涉实验的应用1. 波动性质的研究光的干涉实验为研究光的波动性质提供了重要的工具和手段。
通过观察干涉条纹的形态和变化，可以了解光波的相位差、波长等特性，进一步验证光的波动说，并推导光波的传播规律。
2. 物体形状和厚度的测量干涉实验在物体形状和厚度的测量领域有着广泛的应用。
用双缝干涉或牛顿环干涉的方法可以测量透明物体的形状和厚度。
双缝干涉实验可以通过观察干涉条纹的变化来确定物体的厚度，并且可以应用角度辨析法和波前平分法等技术，来实现高精度的测量。
薄膜干涉实验则可以利用光在薄膜表面的干涉现象，推断出薄膜的厚度和折射率。
这个原理在光学薄膜的制备以及涂层材料的测试中有着广泛的应用。
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。
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。
光的干涉和光的衍射
光的干涉和光的衍射光的干涉是指两束或多束相干光波相互叠加时，它们在空间中某一点相遇时产生的光强分布现象。
光的衍射是指光波遇到障碍物或通过狭缝时，光波在障碍物或狭缝周围发生弯曲、扩展和干涉的现象。
一、光的干涉1.干涉现象的条件–光源发出的光为单色光或频率非常接近的多色光。
–光束经过不同路径传播后相遇。
–光束相遇时要有相位差。
2.干涉条纹的特点–等距性：干涉条纹间距相等。
–亮暗相间：干涉条纹由亮条纹和暗条纹组成。
–叠加性：多束干涉光相遇时，各自干涉条纹叠加形成新的干涉条纹。
3.干涉实验–双缝干涉实验：通过两个狭缝，观察光在屏幕上的干涉现象。
–迈克尔逊干涉实验：利用分束器将光分为两束，分别经过不同路径后再次合并，观察干涉现象。
二、光的衍射1.衍射现象的条件–光源发出的光波遇到障碍物或通过狭缝时发生衍射。
–障碍物或狭缝的尺寸与光波波长相当或更小。
–观察衍射现象时，衍射光束要有足够的光程差。
2.衍射条纹的特点–衍射条纹是光波传播路径的积分结果，具有明显的弯曲和扩展现象。
–衍射条纹间距不固定，取决于光波波长和障碍物或狭缝的尺寸。
–衍射条纹可以是明暗相间的，也可以是亮度分布的。
3.衍射分类–单缝衍射：光通过一个狭缝时的衍射现象。
–多缝衍射：光通过多个狭缝时的衍射现象。
–圆孔衍射：光波通过圆形孔洞时的衍射现象。
–菲涅尔衍射：光波从一种介质进入另一种介质时的衍射现象。
4.衍射的应用–衍射光栅：利用光的衍射原理，制造出具有周期性结构的衍射光栅，用于光谱分析、光学仪器等。
–光纤通信：利用光在光纤中的衍射现象，实现高速、长距离的通信。
–激光技术：激光的产生和传播过程中，衍射现象起着关键作用。
光的干涉和光的衍射是光学中的重要现象，它们在生活中和科技领域有着广泛的应用。
通过学习光的干涉和光的衍射，我们可以深入了解光的本质和光波的传播规律。
习题及方法：1.习题：双缝干涉实验中，若将其中一个狭缝关闭，则观察到的现象是什么？•双缝干涉实验中，两束相干光波相遇产生干涉现象，形成明暗相间的干涉条纹。
高中物理选修3-4“光的干涉、衍射和偏振”知识点
高中物理选修3-4知识点光的干涉、衍射和偏振1）光的干涉现象：是波动特有的现象，由托马斯•杨首次观察到。
（1）在双缝干涉实验中，条纹宽度或条纹间距：λdL x =∆ L ：屏到挡板间的距离，d ：双缝的间距，λ：光的波长，△x ：相邻亮纹（暗纹）间的距离（2）图象特点：中央为明条纹，两边等间距对称分布明暗相间条纹。
红光（λ最大）明、暗条纹最宽，紫光明、暗条纹最窄。
白光干涉图象中央明条纹外侧为红色。
2）光的颜色、色散A 、薄膜干涉（等厚干涉）：图象特点：同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度完全相等。
不同λ的光做实验，条纹间距不同单色光在肥皂膜上（上薄下厚）形成水平状明暗相间条纹B 、薄膜干涉中的色散⑴、各种看起来是彩色的膜，一般都是由于干涉引起的⑵、原理：膜的前后两个面反射的光形成的⑶、现象：同一厚度的膜，对应着同一亮纹（或暗纹）⑷、厚度变化越快，条纹越密白光入射形成彩色条纹。
C 、折射时的色散⑴光线经过棱镜后向棱镜的底面偏折。
折射率越大，偏折的程度越大⑵不同颜色的光在同一介质中的折射率不同。
同一种介质中，由红光到紫光，波长越来越短、折射率越来越大、波速越来越慢3）光的衍射：单缝衍射图象特点：中央最宽最亮；两侧条纹不等间隔且较暗；条纹数较少。
（白光入射为彩色条纹）。
光的衍射条纹：中间宽，两侧窄的明暗相间条纹（典例：泊松亮斑）共同点：同等条件下，波长越长，条纹越宽4）光的偏振：证明了光是横波；常见的光的偏振现象：摄影，太阳镜，动感投影片，晶体的检测，玻璃反光⑴偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片。
⑵当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。
当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时要弱。
当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零。
⑶只有横波才有偏振现象。
⑷光波的感光作用和生理作用等主要是由电场强度E 所引起的，因此常将E 的振动称为光振动。
光的干涉原理的生活应用
光的干涉原理的生活应用1. 光的干涉原理简介光的干涉是光学中的一种现象，指的是两个或多个光波相遇时的相互作用。
干涉现象是由于光波的波动性质引起的，当两个光波相遇时，它们的干涉可以产生明暗相间的条纹。
光的干涉原理对于解释光的性质和应用有着重要的意义。
2. 干涉现象在光学仪器中的应用光的干涉现象在光学仪器中有着广泛的应用，下面是几个常见的例子：•干涉仪：光的干涉现象被广泛应用于干涉仪的设计和制造中。
干涉仪是一种测量或观察光波性质的仪器，通过利用干涉现象，可以实现波长的测量、薄膜厚度的测量、透明介质折射率的测量等。
•激光干涉仪：激光干涉仪是一种利用激光干涉现象进行测量和调节的仪器。
它常被用于精密测量、光学元件的检查和调整等领域。
•干涉滤波器：干涉滤波器是一种利用光的干涉原理实现光谱分析和光信号处理的滤波器。
它的工作原理是通过干涉现象来选择特定频率的光信号。
3. 干涉现象在光学工艺中的应用光学工艺是通过利用光的物理性质实现各种加工和制造的技术。
光的干涉现象在光学工艺中也有着重要的应用：•光刻技术：光刻是一种在微电子制造中广泛应用的工艺，通过利用光的干涉现象，在光敏材料上形成所需的图案。
光刻技术被广泛应用于集成电路、平板显示器等微电子器件的制造过程中。
•激光切割：激光切割是一种利用高能激光束对材料进行切割的技术。
激光切割过程中，激光束与材料相互作用，产生干涉现象，通过控制激光束的干涉条纹，可以实现高精度的切割。
4. 干涉现象在光学测量中的应用光的干涉现象在光学测量中也有着广泛的应用：•干涉测量：干涉测量是一种通过观察干涉条纹来测量光学元件、材料性质等的方法。
通过干涉现象产生的条纹，可以得到物体的形状、薄膜的厚度、表面的粗糙度等信息。
•干涉显微镜：干涉显微镜是一种利用干涉现象进行观察和测量的显微镜。
与传统显微镜相比，干涉显微镜可以实现更高的分辨率和更精确的测量。
5. 干涉现象在光学显示技术中的应用光的干涉现象也被广泛应用于光学显示技术中，下面是几个常见的例子：•干涉反射显示技术：干涉反射显示技术是一种通过利用光的干涉现象在显示器上产生高对比度和饱和度的显示效果。
《光的干涉》课件
特定的干涉条纹。
实验步骤
1. 制备不同厚度的薄膜样品。
2. 将光源对准薄膜，使光波入射到薄 膜表面。
3. 观察薄膜表面的干涉条纹，分析干 涉现象与薄膜厚度的关系。
迈克尔逊干涉仪
实验目的：利用迈克尔逊干涉仪观察不同波长的光的干 涉现象。 实验步骤
2. 将不同波长的光源依次对准迈克尔逊干涉仪。
实验原理：迈克尔逊干涉仪通过分束器将一束光分为两 束，分别经过反射镜后回到分束器，形成干涉。
1. 调整迈克尔逊干涉仪，确保光路正确。
3. 观察不同波长光的干涉条纹，分析干涉现象与波长 的关系。
04
光的干涉的应用
光学干涉测量技术
干涉仪的基本原理
干涉仪利用光的干涉现象来测量长度、角度、折射率等物理量。干涉仪的精度极高，可以达到纳米级 别。
光的波动性是指光以波的形式传播， 具有振幅、频率和相位等波动特征。
光的干涉是光波动性的具体表现之一 ，当两束或多束相干光波相遇时，它 们会相互叠加产生加强或减弱的现象 。
波的叠加原理
波的叠加原理是物理学中的基本原理之一，当两列波相遇时，它们会相互叠加， 形成新的波形。
在光的干涉中，当两束相干光波相遇时，它们的光程差决定了干涉加强或减弱的 位置。
多功能性
光学干涉技术将向多功能化发展，实现同时进行 多种参数的测量和多维度的信息获取。
光学干涉技术的挑战与机遇
挑战
光学干涉技术面临着测量精度、 稳定性、实时性等方面的挑战， 需要不断改进和完善技术方法。
机遇
随着科技的不断进步和应用需求 的增加，光学干涉技术在科学研 究、工业生产、医疗等领域的应 用前景将更加广阔。
光的干涉条件及现象
光的干涉条件及现象干涉条件及现象光干涉是物理学研究的一个重要课题。
光干涉意味着，当两束光（或两条光线）以一定的角度在相同的物体上相互作用时，产生的结果是光的构成发生变化。
干涉的现象可以从短的，而由线性设备引起的图案来反映；也可以经由复杂的镜像机构，反映出具有更多含义的图案。
此外，光干涉还可以使用液体或光学仪器来测量波长和相关物理量，例如折射、反射和衍射等。
主要的光干涉条件包括：光源要求要能够产生无限多个光线，而且光线之间要有足够小的间隙，以使光线呈现均匀的状态；光源与光接收器之间的距离也要是固定的；光接收器的体积要大到能完全接收光线；发射的两条（或多条）光线之间的距离也要是固定的；发射的两个（或多个）光线之间的初始相位差距特别重要，它将决定最终的图案形状和颜色。
最后，干涉仪的尺度参数，例如像元大小、发射点之间的距离和接收器的大小，将决定最终图案的形状、颜色和细节。
光干涉所引起的现象可以分为上中下三种：上式现象又称线性光干涉，它仅发生在两条光线之间，当两条光线的波面接触时，图案实现的是一个细长的横纹，它的宽度随着距离的变化而变化；中式现象是由两个光源构成的，它包括四条光线：背照来源，两条支线和一条承载线，它们形成一个十字架；两个支线移动时，承载线也在移动；最后，下式现象由四个光源组成，它们形成一个正方形，正方形图案中心随着距离变化较大，周围的横纹也在照射光质发生变化时出现变化。
以上是关于光干涉条件及现象的相关知识，其中的内容只是一个概括性描述，实际的光干涉学科还有很多更复杂的内容。
在学习光干涉现象时，与之相关的知识都很重要，只有充分理解了光干涉规律后，才能正确使用该领域中的知识。
描述光干涉的诗句
描述光干涉的诗句1. 光啊光，干涉起来像魔法一场。
两束光儿相碰撞，条纹就像斑马裳。
就好比两个调皮的孩子，在白纸上乱涂乱画，结果画出了奇妙的条纹。
这光的干涉啊，真是神奇得让人直想叫嚷：“老天，你咋这么有创意呢！”2. 光的干涉似梦幻，条纹交错展奇观。
一束又一束的光，如同相爱的舞伴。
它们旋转、交织，就像那双人舞的脚步，在舞台上踏出美妙的图案。
嘿，你说这是不是光在给我们表演一场独特的舞蹈呢？3. 瞧那光干涉，宛如彩虹的争执。
不同颜色的光，你挤我我挤你，最后在墙上画出彩色的历史。
这就像一群五颜六色的小鸟，都想在同一根树枝上落脚，挤来挤去却形成了特别的风景。
哇塞，这光的本事可真不小！4. 光的干涉真奇妙，明暗条纹像暗号。
这光啊，就像两个艺术家在合作，一个说要亮一点，一个说要暗一点，最后达成了奇妙的协议，把这些条纹呈现在我们眼前。
我就纳闷儿了，它们咋这么聪明呢？5. 光干涉像一场无声的战争，波峰波谷在较劲。
有时候它们拥抱成明亮，有时候又拉扯出黑暗。
这就像两个大力士在拔河，一会儿左边用力，一会儿右边用力，那地上的痕迹就如同光干涉的条纹一样，真是绝了！6. 光干涉哟，恰似繁星在争吵。
无数的光点相互作用，弄出了那有规律的纹道。
好比一群小伙伴分糖果，你多一颗我少一颗，最后分配的结果就像光干涉的条纹一样，有明有暗，有趣得很呢。
7. 光的干涉是一场光的聚会，它们交头接耳弄出花纹。
有的地方热闹得发亮，有的地方却安静得发暗。
这就像一群朋友在聊天，有的说得热火朝天，声音大得像亮光，有的悄悄私语，就像那暗光一样。
嘿，这光可真会玩！8. 看那光干涉的奇妙，像水波的奇妙赛跑。
光波们你追我赶，留下的痕迹就像比赛的跑道。
假如你把光想象成一个个小运动员，那它们跑过的地方就是干涉条纹啦。
哎呀，这光的世界真让人惊叹！9. 光干涉像神秘的拼图，一块块碎片凑成纹路。
一束束光就是那拼图的小块，它们巧妙地组合在一起。
这就像我们小时候玩拼图，东找一块西找一块，最后拼出一个完整的图案，光干涉也是这样，拼出了神奇的条纹。
光的干涉现象
光的干涉现象在我们生活的这个奇妙世界中，光以其独特的方式展现着无尽的魅力。
而光的干涉现象，便是其中一道引人入胜的谜题。
当我们谈论光的干涉时，首先要了解光是一种电磁波。
就像水波在平静的湖面扩散一样，光波也在空间中传播。
想象一下，有两列水波从不同的方向传来，当它们相遇时，波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇，会使得水波的振幅增大，这种现象被称为相长干涉；而当波峰与波谷相遇时，水波的振幅则会减小，这就是相消干涉。
光的干涉与之类似。
我们先来说说光的干涉产生的条件。
要实现光的干涉，首先得有两束或两束以上的光。
这几束光的频率必须相同，振动方向也要相同，而且还得具有恒定的相位差。
如果这些条件不能满足，光就无法发生干涉现象。
双缝干涉实验是光的干涉现象中最为经典的一个实验。
在这个实验中，一束光通过两条相距很近的狭缝，然后在屏幕上形成了一系列明暗相间的条纹。
这是为什么呢？当光通过两条狭缝时，就好像有两个光源同时发出了光。
这两束光在屏幕上相遇，发生了干涉。
在某些位置，两束光的波峰与波峰或者波谷与波谷相遇，就形成了明亮的条纹，也就是所谓的相长干涉；而在另一些位置，波峰与波谷相遇，光的强度减弱，形成了暗条纹，即相消干涉。
光的干涉现象在日常生活中也有不少应用。
比如在光学精密测量中，利用干涉原理可以测量微小的长度变化、表面平整度等。
通过干涉条纹的分布和变化，可以精确地了解被测量物体的特征。
再说说薄膜干涉。
当一束光照射在薄膜上时，一部分光在薄膜的上表面反射，另一部分光则穿过薄膜在下表面反射，然后这两束反射光相遇发生干涉。
我们经常看到的肥皂泡上五彩斑斓的颜色，就是薄膜干涉的结果。
还有，在检查光学元件表面平整度时，也会用到薄膜干涉。
如果表面平整，干涉条纹是均匀的；如果表面有凹凸不平，干涉条纹就会发生弯曲。
光的干涉不仅仅是一种物理现象，它还为我们打开了一扇理解微观世界的窗户。
在量子力学中，光的干涉现象对于理解光的粒子性和波动性的统一有着重要的意义。
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No.4 光的干涉一、选择题1. 如图所示，折射率为2n 、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质折射率分别为1n 和3n ，已知321n n n <<。
若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束①与②的光程差是[ A ] (A) 22n e (B) 2e n 2λ-21(C) 22n e λ- (D) 22n e 22n λ-解: 两个表面上反射光都有半波损失，所以光线①和②的光程差为e n 22=∆。
2. 如图，1S 、2S 是两个相干光源，它们到P 点的距离分别为 1r 和2r 。
路径1S P 垂直穿过一块厚度为1t 、折射率为1n 的介质板，路径P S 2垂直穿过厚度为2t 、折射率为2n 的另一块介质板，其余部分可看作真空，这两条路径的光程差等于 [ B ] (A) )()(111222t n r t n r +-+(B) ])1([])1([111222t n r t n r -+--+ (C) )()(111222t n r t n r ---(D) 1122t n t n - 解:两条光线的光程差为：])1([])1([][][11122211112222t n r t n r t t n r t t n r -+--+=-+--+=∆3. 如图所示，平行单色光垂直照射到薄膜上，经上下两表面反射的两束光发生干涉，若薄膜的厚度为e ，并且321n n n ><, 1λ 为入射光在折射率为n 1的媒质中的波长，则两束反射光在相遇点的相位差为 [ C ] (A) 1122λπn en (B) πλπ+1212n en (C) πλπ+1124n en (D) 1124λπn en 。
解：光在薄膜上表面反射时有半波损失，下表面反射时无半波损失，所以，两束反射光在相遇点的光程差为 2212λ+=∆e n由光程差和相位差的关系，相位差为112,42n e n λλπλπλπϕ=+=∆=∆所以 πλπϕ+=∆1124n en33S S4. 双缝干涉的实验中，两缝间距为d ，双缝与屏幕之间的距离为D （D >>d ），单色光波长为λ，屏幕上相邻的明条纹之间的距离为 [ A ] (A)dDλ。
(B)Ddλ。
(C)d D2λ。
(D)Dd2λ。
解：由双缝干涉条件可知，相邻两明条纹间距为λ∆dDx =5. 如图，用单色光垂直照射在观察牛顿环的装置上。
当平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平面玻璃时,可以观察到这些环状干涉条纹[ B ] (A) 向右平移。
(B) 向中心收缩。
(C) 向外扩张。
(D) 静止不动。
(E) 向左平移。
解：牛顿环是等厚干涉条纹，当平凸透镜垂直向上缓慢平移而远离平面玻璃时，某一厚度的空气膜向中心收缩，所以环状条纹向中心收缩。
6. 在迈克尔逊干涉仪的一支光路中，放入一片折射率为n 的透明介质薄膜后，测出两束光的光程差的改变量为一个波长λ，则薄膜的厚度是 [ D ] (A)2λ。
(B) n 2λ。
(C) nλ。
(D) )1(2-n λ 。
解：设薄膜厚度为d ，则放入薄膜后光程差的改变量为2(n －1)d ＝λ，所以，膜厚)1(2-=n d λ二、填空题1.如图所示，波长为λ的平行单色光斜入射到距离为d 的双缝上，入射角为θ.在图中的屏中央O 处(O S O S 21=), 两束相干光的位相差为λθπ/sin 2d 。
解：因为O S O S 21=，所以从S 1和S 2到O 点的光程差为零，在双缝左边，两束光的光程差θsin d =∆相位差为：λθπλπϕsin 22d =∆=∆2. 如图，在双缝干涉实验中，若把一厚度为e 、折射率为n 的薄云母片覆盖在1S 缝上，中央明条纹将向 上 移动；覆盖云母片后，两束相干光至原中央明条纹O 处的光程差为 (n -1)e 。
解：未加入云母时，r 1 = r 2，屏上O 点光程差为零，是中央明条纹。
在r 1中加入云1母后，S 1到O 点光程大于S 2到O 点的光程，只有在O 点上方的某点O 1处，才有可能使光程差为零，所以中央明条纹将向上移动。
S 发出的光到达O 点的光程差为e n r e ne r )1()(21-=--+=∆。
3. 波长为λ的平行单色光垂直照射到劈尖薄膜上，劈尖角为θ，劈尖薄膜的折射率为n ，第k 级明条纹与第k ＋5级明条纹的间距是 θλn 25。
解：由劈尖相邻两明条纹间距公式θλn l 2=，可知五条明条纹间距为θλn l L 255==4.波长λ = 600nm 的单色光垂直照射到牛顿环装置上，第二级明条纹与第五级明条纹所对应的空气薄膜厚度之差为 900 nm 。
解：对于等厚干涉条纹，相邻两明条纹对应的空气薄膜厚度差为2λ，第二级明纹与第五级明纹对应的空气薄膜厚度差为 9002600323=⨯=⨯λ(nm)5. 用波长为λ的单色光垂直照射到空气劈尖上，从反射光中观察干涉条纹，距顶点为L 处是为暗条纹。
使劈尖角θ连续变大，直到该点处再次出现暗条纹为止。
劈尖角的改变量θ∆是 λ/(2L ) 。
解：设原来L 处为第k 级暗纹，则θλ2k kl L == (1)改变θ，使L 处再出现暗纹，即,1,+→+→k k θ∆θθ 则:)(2)1(θ∆θλ++=k L (2)联立(1)(2)可得： L2λθ∆=6. 在迈克尔逊干涉仪的可动反射镜平移一微小距离的过程中，观察到干涉条纹恰好移动1848条。
所用单色光的波长为5461Å。
由此可知反射镜平移的距离等于 0.5046 mm (给出四位有效数字)。
解：设反射镜平移距离为d ，则因移动1条纹，反射镜平移2λ，所以 )mm (5046.010461.521184824=⨯⨯⨯=⨯=-λN d三、计算题1. 在双缝干涉实验中，单色光源0S 到两缝1S 和2S的距'S离分别为1l 和2l ，并且λ321=-l l ，λ为入射光的波长，双缝之间的距离为d ，双缝到屏幕的距离为D ，如图所示。
求：(1) 零级明条纹到屏幕中央点O 的距离； (2) 相邻明条纹间的距离。
解：(1) 设O 点上方O ' 点为零级明条纹，则0)()(1122=+-+r l r l λ32112=-=-l l r r (1) 又 DO O d r r '⋅≈-12(2)所以 dD d r r D O O λ3)(12=-=' (2) 在屏上距O 点为x 处，光程差为 λ3-=∆Dxd有明纹条件,........)3,2,1,0(=±=∆k k λ 得 dD k x k ⋅+±=)3(λλ 相邻明纹间距 dD x x x k k λ=-=∆+12. 用波长λ＝500 nm (1 nm ＝10-9 m)的单色光垂直照射在由两块玻璃板(一端刚好接触成为劈棱)构成的空气劈形膜上．劈尖角θ＝2×10-4 rad ．如果劈形膜内充满折射率为n ＝1.40的液体．求从劈棱数起第五个明条纹在充入液体前后移动的距离． 解：设第五个明纹处膜厚为e ，则有2ne ＋λ / 2＝5 λ 设该处至劈棱的距离为l ，则有近似关系e ＝l θ，由上两式得 2nl θ＝9 λ / 2，l ＝9λ / 4n θ 3分 充入液体前第五个明纹位置 l 1＝9 λ / 4θ 1分充入液体后第五个明纹位置 l 2＝9 λ / 4n θ 充入液体前后第五个明纹移动的距离∆l ＝l 1 – l 2＝9 λ ( 1 - 1 / n ) / 4θ 3分 ＝1.61 mm 1分3. 一平凸透镜放在一平晶上，以波长为λ＝589.3 nm(1nm = 10－9m)的单色光垂直照射于其上，测量反射光的牛顿环．测得从中央数起第k 个暗环的弦长为l k ＝3.00 mm ，第(k ＋5)个暗环的弦长为l k+5＝4.60 mm ，如图所示．求平凸透镜的球面的曲率半径R ．解：设第k 个暗环半径为r k ，第k ＋5个暗环半径为r k +5，据牛顿环公式有 R k r k λ=2, ()R k r k λ525+=+ 2分 R r r k k λ5225=-+()λ5/225k k r r R -=+ 2分由图可见 22221⎪⎭⎫ ⎝⎛+=k k l d r , 2522521⎪⎭⎫ ⎝⎛+=++k k l d rRr e 22≈∴2252252121⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎭⎫⎝⎛=-++kkkkllrr∴()()λ20/225kkllR-=+＝1.03 m．4分。