陕西省蓝田县焦岱中学人教版高中物理人教版选修3-4课件：133光的干涉(共29张PPT)

练习：如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上表面是 否平的装置，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哪两个表面反射 的光叠加而成的( c ) 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
三、应用
2、增透膜
在镜头前面涂上一层增透膜(一般是 MgF2 ,微溶于水),
如果膜的厚度等于某单色光在增透膜中波长的四分之一时, 那么在这层膜的两侧反射回去的光就会发生干涉，形成暗 条纹,从而相互抵消,你在镜头前将看不到一点反光，因为根 据能量守恒，这束光已经全部穿过镜头了。
为什么我们从来没有看到没有反光的镜头? 原因很简单， 因为可见光有七种颜色，而膜的厚度是唯一的，所以只能 照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头。
白光的干涉图样
①明暗相间的彩色条纹； ②中央为白色亮条纹； ③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的； ④在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。
双缝干涉图样
单
色
激
S1
光
束
S2
双缝
屏
暗条纹的中心线 暗条纹的中心线 亮条纹的中心线 亮条纹的中心线
图样有何特征？ 明暗相间 等间距 中央亮条纹
出现暗条纹的条件
d
r 2k 1 (k取1，2，3......)时，出现暗条纹
2
相邻两暗条纹间距x对应的r 即： x L
d
x l
d
条纹间距Δx、缝宽d和缝屏距离L的关系：
因为 x l ，由结论可知：各种色光的波长不相 同，由不同的d色光作光源，在双缝宽度和缝、屏宽度 相同的情况下，形成的干涉图样的条纹间距是各不相 同的，红光的条纹间距最宽，紫光的最窄。
一般情况下都是让绿光全部进入的，这种情况下，你 在可见光中看到的镜头反光其颜色就是红色、蓝紫色，因 为这反射光中已经没有了绿光。
膜的厚度也可以根据镜头的色彩特性来决定。
可见增透膜的作用是减少反射光的强度，从而增加透 射光的强度，使光学系统成像更清晰。
镀层 薄膜
三、应用
3、反射膜
太阳灶用反射膜
反射膜一般可分为两大类，一类是金属反射膜，一类是全电介质反射膜。此 外，还有把两者结合起来的金属电介质反射膜。
S1
S
2、①单缝的作用：获得线光源
②双缝的作用：
S2
双缝的作用是获得两个振动情况完全 相同的光源，叫相干光源(频率相同)
屏上形成的明暗相间条纹叫做干涉图样
第第中 第第
二一间 一二
条条亮 条条
亮亮纹 亮亮
纹纹
纹纹
第 第第第 第第 三 二一一 二三 条 条条条 条条 暗 暗暗暗 暗暗 纹 纹纹纹 纹纹
13.3 光的干涉
一、双缝干涉
双缝干涉实验773~1829）在实验室 里成功的观察到光的干涉．
证 明 光 是 一 种 波
现象：出现亮暗相间条纹。
叠加（振动）加强的地方出现亮条纹， 振动减弱的地方出现暗条纹。
1、装置特点：
单缝 双缝 屏
1）双缝S1、S2到单缝S的距离相等 2）双缝很近 0.1mm
光程差：
r (2n 1) •
2
（ n=0，1，2，3…）
小结：出现亮条纹和暗条纹的条件
亮条纹 暗条纹
r 2n • （ n=0，1，2，3…）
2
r 2n 1• （ n=0，1，2，3…）
2
白光的干涉图样
为什么会 是这样的呢？
①明暗相间的彩色条纹； ②中央为白色亮条纹； ③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的； ④在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。
三、应用
1、干涉法检查平面的平整度
光在空气层的上下 表面发生反射,这两 束反射光发生干涉.
如果被检测表面的平整的,将看到与 底线平行的干涉条纹.
原因是厚度相等的地方，光程差一样、干 涉情况一样，即某一处反射回来的两列波 叠加，若光振动加强，产生亮点，那些与 这处厚度相等的地方都是亮点，这些亮点 组成彼此平行的亮纹,反之是暗纹
条纹间距Δx、缝宽d和缝屏距离L的关系：
r12
L2
(x
d 2
)
2
,
r22
L2
(x
d )2 2
r22
r12
L2
(x
d )2 2
L2
(x
d 2
)
2
2dx
r22 r12 (r2 r1)(r2 r1) r
L d,且L x 所以有r1 r2 2L 即： r d x
L
r k(k取1，2，3......时 ) ，出现亮条纹 相邻两亮条纹间距x对应的r 即： x L
二、薄膜干涉
单色光成单色条纹； 复色光成彩色条纹
光和膜是本类干涉现象 产生的两个必要条件。
二、薄膜干涉
形成干涉图样的原 因是：重力作用下，薄 膜的厚度随高度变化， 当入射光射到肥皂泡液 薄膜上时，由液膜前的 两个表面反射回来的两 列光是相干光，相互叠 加产生干涉。
牛顿环
三、应用
1、干涉法检查平面的平整度
金属反射膜的优点是制备工艺简单，工作的波长范围宽；缺点是光损大，反 射率不可能很高。为了使金属反射膜的反射率进一步提高，可以在膜的外侧加镀 几层一定厚度的电介质层，组成金属电介质反射膜。需要指出的是，金属电介质 射膜增加了某一波长（或者某一波区）的反射率，却破坏了金属膜中性反射的特 点。
全电介质反射膜是建立在多光束干涉基础上的。与增透膜相反，在光学表面 上镀一层折射率高于基体材料的薄膜，就可以增加光学表面的反射率。最简单的 多层反射是由高、低折射率的二种材料交替蒸镀而成的,每层膜的光学厚度为某 一波长的四分一。在这种条件下，参加叠加的各界面上的反射光矢量，振动方向 相同。合成振幅随着薄膜层数的增加而增加。
练习1：有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是： A．增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度； B．增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的1/4； C．增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4； D． 增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/2； E．因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度，红光 紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色。
标准样板
楔性空气薄层
被检测平面
3 2
2
2
例、如图所示，是用干涉法检查某厚玻 璃的上表面是否平整的装置，所用单色 光做光源，检查中所观察到的干涉条纹 是由下列两个表面反射的光线叠加而成 的？ C
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