大物光的干涉和衍射
大学物理中的光的干涉与衍射光的干涉与衍射现象
大学物理中的光的干涉与衍射光的干涉与衍射现象大学物理中的光的干涉与衍射光的干涉与衍射现象是大学物理中一个重要且有趣的研究课题。
这些现象揭示了光的波动性质，以及波动性对光的传播与相互作用的影响。
本文将系统地介绍光的干涉与衍射现象，并探讨其在物理学与现实生活中的应用。
一、光的干涉现象光的干涉是指两列或多列光波相互叠加形成的明暗条纹图案。
常见的干涉现象包括杨氏双缝干涉、杨氏单缝干涉、牛顿环等。
1.1 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉是光的干涉现象中最典型的实验之一。
它利用一束光通过两狭缝后产生的明暗交替的干涉条纹来说明光的波动性质。
当光线经过两条狭缝时，由于来自不同狭缝的光波具有相位差，它们会相互干涉，形成一系列明暗相间的条纹。
1.2 杨氏单缝干涉杨氏单缝干涉是光的干涉现象中较为简单的一种。
它是通过单个狭缝产生的衍射效应，导致在观察屏幕上出现明暗相间的条纹。
单缝干涉通常用于分析光的波长和狭缝大小之间的关系。
1.3 牛顿环牛顿环是一种非常有趣的干涉现象。
它是由一片凸透镜与平面玻璃片之间的空气薄膜所形成的。
当光线垂直照射到凸透镜与平面玻璃片之间的空气薄膜时，由于空气薄膜的厚度不均匀，光线在不同厚度处产生不同的相位差，从而形成一系列明暗相间的圆环。
二、光的衍射现象光的衍射是指光通过物体的边缘或孔径时发生偏离直线传播的现象。
常见的衍射现象包括夫琅禾费衍射、菲涅耳衍射等。
2.1 夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射是一种通过窄缝衍射的现象。
当一束平行光通过一个窄缝时，光波会在缝口处发生衍射，形成一系列明暗相间的条纹。
这种衍射现象的强度分布与缝口的大小和光波的波长有关。
2.2 菲涅耳衍射菲涅耳衍射是一种通过物体边缘衍射的现象。
当一束平行光照射到物体的边缘时，光波会在物体边缘发生衍射，从而形成明暗相间的衍射图样。
菲涅耳衍射常用于分析物体的形状和边缘的特性。
三、光的干涉与衍射在应用中的意义光的干涉与衍射现象在科学研究和实际应用中具有重要意义。
大学物理中的波动光学光的干涉和衍射现象
大学物理中的波动光学光的干涉和衍射现象大学物理中的波动光学：光的干涉和衍射现象波动光学是物理学中的一个重要分支，主要研究光的传播与相互作用的波动性质。
在这个领域中，光的干涉和衍射现象是两个关键概念。
本文将以大学物理的角度，对波动光学中的干涉和衍射进行探讨。
1. 干涉现象干涉是指两个或多个光波相遇时所产生的明暗相间的干涉条纹现象。
它的基本原理是光波的叠加效应。
当两束光波相遇时，会发生干涉现象。
根据相位差的不同，干涉可分为相干干涉和非相干干涉两种。
1.1 相干干涉相干干涉指的是两束或多束光波的相位和振幅有固定的关系，使得它们在相遇的区域内能够产生稳定而有规律的干涉图样。
在相干干涉中，常见的一种情况是等厚干涉。
比如，当光线通过一个厚度均匀的平行光学板时，会因光速在介质中的改变而引起相位差，从而产生干涉现象。
1.2 非相干干涉非相干干涉指的是两束或多束光波的相位关系不稳定，在相遇的位置不会产生规律可辨的干涉图样。
光源的宽度、时间相干性以及光的偏振状态等因素都会影响非相干干涉。
2. 衍射现象衍射是指当光通过具有一定尺寸障碍物的缝孔或物体边缘时，光的传播方向发生偏离并产生干涉条纹的现象。
衍射实验是研究光的波动性质的重要手段之一。
著名的夫琅禾费衍射实验就是其中之一。
夫琅禾费衍射实验中，光通过狭缝后发生衍射，产生干涉条纹。
2.1 夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射是狭缝衍射的一种特殊情况，在物理学中具有重要的研究价值。
当一束平行光波通过一个非常窄的缝隙时，光会弯曲和发散，产生强弱交替的干涉条纹。
这里的交替现象是因为光的波动性质叠加所致。
夫琅禾费衍射给我们提供了研究光的波动特性的重要线索，对于理解光的传播和干涉现象有着重要的意义。
2.2 衍射光栅衍射不仅限于狭缝，还可以通过光栅来实现。
光栅是一种由有规则的孔或条带构成的光学元件，可以用于衍射实验。
由于光栅具有多个凹槽（或条带），光通过光栅后会发生衍射，产生出多个明暗相间的衍射条纹。
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。
什么是光的干涉和衍射
什么是光的干涉和衍射知识点：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干涉现象。
当这些光波相遇时，它们的振幅可以相互增强（相长干涉）或相互抵消（相消干涉），从而产生明暗相间的条纹。
光的干涉现象可以用杨氏双缝干涉实验来说明，其中光通过两个非常接近的狭缝后，会在屏幕上形成一系列亮暗相间的条纹。
光的衍射是指光波遇到障碍物或通过狭缝时，光波会向各个方向传播并发生弯曲现象。
衍射现象可以用明显的例子如单缝衍射和圆孔衍射来说明。
在单缝衍射实验中，光通过一个狭缝后，在屏幕上形成一系列明暗相间的条纹，中心亮条纹最宽最亮。
而在圆孔衍射实验中，光通过一个小圆孔后，在屏幕上形成一系列以圆心为中心的亮环。
光的干涉和衍射都是波动光学的基本现象，它们可以帮助我们了解光的本质和光的传播方式。
这些现象在科学技术中有广泛的应用，如光学显微镜、光学干涉仪、激光技术等。
光的干涉和衍射现象也是物理学中的重要研究领域，对于研究光的波动性和光的本质特性具有重要意义。
习题及方法：1.习题：在杨氏双缝干涉实验中，如果狭缝间的距离为d，入射光的波长为λ，那么在屏幕上形成的干涉条纹的间距是多少？解题方法：根据干涉条纹的间距公式△x = λ(L/d)，其中L是屏幕到狭缝的距离。
将给定的数值代入公式计算即可得到干涉条纹的间距。
答案：干涉条纹的间距为λL/d。
2.习题：在单缝衍射实验中，如果狭缝的宽度为a，入射光的波长为λ，那么在屏幕上形成的衍射条纹的间距是多少？解题方法：根据衍射条纹的间距公式△x = λ(L/a)，其中L是屏幕到狭缝的距离。
将给定的数值代入公式计算即可得到衍射条纹的间距。
答案：衍射条纹的间距为λL/a。
3.习题：在杨氏双缝干涉实验中，如果将入射光的波长从λ1变为λ2（λ1 < λ2），那么干涉条纹的间距会发生什么变化？解题方法：根据干涉条纹的间距公式△x = λ(L/d)，可以看出干涉条纹的间距与波长成正比。
因此，当波长增加时，干涉条纹的间距也会增加。
大学物理中的光的干涉与衍射问题
大学物理中的光的干涉与衍射问题在大学物理中，光的干涉与衍射是一个非常重要的课题。
干涉和衍射现象是光的波动性质所导致的，它们对于我们理解光的本质和物质的性质起到了关键的作用。
本文将详细介绍光的干涉与衍射问题，以及相关的实验和应用。
一、干涉现象干涉是指两束或多束光波相互叠加产生的明暗相间的干涉条纹的现象。
干涉现象的产生需要满足两个条件：一是光源是相干光源，二是光的传播路径存在差异。
1. 条纹的产生当两束相干光波相遇时，会在空间中形成干涉条纹。
这些干涉条纹的产生可以通过弗朗霍夫衍射公式来解释，该公式描述了光通过一个狭缝时的衍射现象。
2. 干涉条纹的特征干涉条纹具有明暗相间的特征，这是因为光波的干涉会导致光的增强和相消干涉。
光的增强会使得干涉条纹出现明亮区域，而光的相消干涉则会导致干涉条纹出现暗区。
二、衍射现象衍射是指光波传播时发生弯曲和障碍物附近出现干涉效应的现象。
衍射现象的产生需要满足光波传播经过障碍物或者经过狭缝。
1. 衍射的产生光的衍射现象可以由基尔霍夫衍射公式来解释，该公式描述了光波传播经过一个孔径时所发生的衍射现象。
2. 衍射的特征衍射现象会导致光波的扩散，使得光的传播区域扩大。
衍射还会导致光的强度分布不均匀，形成明暗相间的衍射图案，这一特征是衍射现象的重要标志。
三、实验与应用光的干涉与衍射是许多实验和应用领域的基础。
以下是一些与干涉与衍射相关的实验和应用：1. 杨氏干涉实验杨氏干涉实验是用来观察干涉现象的经典实验之一。
通过在两面平行的玻璃板之间引入光源和接收屏，可以观察到明暗相间的干涉条纹。
2. 双缝干涉实验双缝干涉实验是观察干涉现象的经典实验之一。
通过在光源前放置两个狭缝，可以观察到通过狭缝后形成的干涉条纹。
这个实验不仅可以用来验证光的波动性质，还可以用来测量光的波长等重要参数。
3. 衍射光栅衍射光栅是一种利用光的衍射现象来实现光谱分析和波长测量的装置。
它由许多平行的狭缝构成，通过光的衍射，可以将不同波长的光分散成明暗相间的衍射光谱。
大学物理光的干涉和衍射
2
2
R2
2d
2
(2k 1)
d2
d1
d r
O
R1
2 (k 0,1,2,)
2 2
r4 r4 k 4, 2d 4 R1 R2
R2 102.8 cm
例14 当把折射率为n=1.40的薄膜放入迈克耳孙干涉仪的一 臂时，如果产生了7.0条条纹的移动，求薄膜的厚度。（已知 钠光的波长为 = 589.3 nm） 解：
2(n 1)t k
k t 2(n 1)
7 589.3 109 m 5.154 6 m 2(1.4 1)
t
光的衍射
3.单缝的夫琅禾费衍射
以垂直入射为例
半波带法
2 2
2
9 2R(d e) Rλ( k) 2
(2)
d max 2
由明纹条件
2d
kmax
2 2 4.5 4
max
2k
得
λ 1 d k 2 3)条纹向外侧移动
d
A
B
例11. 在牛顿环装置中，如果平玻璃由冕牌玻璃（n1=1.50） 和火石玻璃（n2=1.75）组成，透镜由冕牌玻璃组成，而 透镜与平玻璃间充满二硫化碳（n3=1.62）。试说明在单 色光垂直入射时反射光的的干涉图样是怎样的？
2n2d
2
k
2n2d k 1 2
取 k = 1，2，3代入上式，分别得
1 4n2 d 1700 nm
4 2 n2 d 567 nm 3 4 3 n2 d 341 nm 5
红外线 黄光！ 紫外线
例7. 平面单色光垂直照射在厚度均匀的油膜上，油膜覆盖在玻 璃板上。所用光源波长可以连续变化，观察到500 nm与700 nm波长的光在反射中消失。油膜的折射率为1.30，玻璃折射 率为1.50，求油膜的厚度。
光的干涉与衍射现象高考物理中的光学关键概念
光的干涉与衍射现象高考物理中的光学关键概念光学作为物理学的一个重要分支，研究了光的发射、传播和相互作用等现象。
在高考物理中，光学作为一个重要的知识点，包含了许多关键概念，其中光的干涉与衍射现象是其中的重点内容。
本文将对光的干涉与衍射现象进行详细解析，旨在帮助考生更好地理解相关概念。
一、光的干涉现象1.1 干涉现象的概念光的干涉现象指的是两束或两束以上光波相互作用后产生的干涉效应。
当两束光波相遇时，由于光波的性质，会出现干涉现象。
1.2 干涉的条件光的干涉需要满足两个基本条件：一是光源必须是相干光源，二是光波应满足相长干涉或相消干涉的条件。
1.3 干涉现象的分类光的干涉现象可分为两类：一是光的波前干涉，二是光的振幅干涉。
波前干涉中，干涉是由波前的相遇造成的，常见的例子为杨氏实验；振幅干涉中，干涉是由光波的振幅相加或相减造成的，典型例子为牛顿环。
二、光的衍射现象2.1 衍射现象的概念光的衍射现象指的是当光通过一个细缝或遇到一个不透明物体时，出现的光的偏转、扩散或波的弯曲等现象。
光的衍射广泛存在于自然界和生活中的各个领域。
2.2 衍射的条件光的衍射需要满足细缝或物体的尺寸与光波波长的比值在一定范围内。
当尺寸接近或小于光波的波长时，衍射现象就会显现出来。
2.3 衍射现象的分类光的衍射现象可分为一维衍射、二维衍射和三维衍射。
一维衍射指的是光通过一个狭缝或细缝后引起的衍射，二维和三维衍射则是指光通过较为复杂的衍射物体后呈现出的衍射效应。
三、光的干涉与衍射的应用3.1 干涉与衍射在光学仪器中的应用干涉与衍射广泛应用于光学仪器中，如显微镜、望远镜、光栅等。
通过利用干涉与衍射现象，光学仪器可以实现更高的分辨率和测量精度，从而在科学研究和技术应用中发挥重要作用。
3.2 干涉与衍射在光艺术中的应用干涉与衍射现象也广泛应用于光艺术中，如光电雕刻、光画等。
通过精心的设计和控制，借助干涉与衍射效应，可以创造出独特的光影效果，给人们带来视觉上的享受和艺术的启发。
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。
大学物理基础知识光的干涉与衍射现象
大学物理基础知识光的干涉与衍射现象光的干涉与衍射现象光的干涉和衍射现象是大学物理基础知识中的重要内容。
本文将介绍光的干涉和衍射的基本概念、原理以及实际应用。
一、光的干涉现象光的干涉是指两个或多个光波相遇时发生的现象。
干涉可以是构成性干涉（增强光强）或破坏性干涉（减弱或抵消光强）。
干涉现象可以通过光的波动性解释。
1. 干涉光的波动模型根据互相干涉的光波的波函数，可以使用叠加原理对光的干涉进行数学描述。
干涉是由于波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇而形成的，这种相遇会产生干涉图案。
2. 干涉的光程差干涉的关键参数是光程差，它是指两束相干光的传播路径的差值。
当光程差为整数倍的波长时，会出现构成性干涉；当光程差为半整数倍的波长时，会出现破坏性干涉。
3. 干涉的类型干涉现象可分为两种类型：薄膜干涉和双缝干涉。
薄膜干涉是指光线在介质的两个表面之间反射、透射产生的干涉现象；双缝干涉是指光通过两个相隔较近的缝隙后形成的干涉现象。
二、光的衍射现象光的衍射是指光线通过小孔或物体的边缘时发生的现象，光波会向周围扩散形成衍射图样。
衍射现象可以通过光的波动性解释。
1. 衍射光的波动模型光通过一个小孔或物体的边缘时，光波会发生弯曲，并在周围空间中形成散射波。
这些散射波的叠加就会形成衍射图样。
2. 衍射的特点衍射的特点是衍射波传播范围广，可以绕过物体的边缘，进入遮挡区域。
衍射图样的大小与孔径或物体边缘大小有关，小孔或细缝会产生较宽的衍射图样，大孔或宽缝会产生较窄的衍射图样。
3. 衍射的应用光的衍射现象在实际应用中具有广泛的意义，例如天文学中使用的干涉仪、显微镜的分辨率提升、光学存储器的读写操作等。
三、光的干涉与衍射的应用光的干涉与衍射现象不仅仅是基础学科的内容，也有着广泛的实际应用。
1. 干涉与衍射在光学仪器中的应用干涉仪是利用光的干涉现象进行测量和分析的仪器，如干涉计和迈克尔逊干涉仪等。
衍射仪是利用光的衍射现象进行实验和观测的仪器，如杨氏双缝干涉实验装置和夫琅禾费衍射装置等。
光的干涉与衍射高考物理中的光学进阶知识
光的干涉与衍射高考物理中的光学进阶知识在高考物理中，光学是一个重要的考点，其中光的干涉与衍射是光学领域中的进阶知识。
理解和掌握光的干涉与衍射原理，不仅可以解释光的现象，还能够应用于实际问题的解决。
本文将介绍光的干涉与衍射的基本概念、原理以及一些常见的应用。
一、光的干涉基本概念与原理干涉是指两个或多个波的叠加所产生的干涉图样，其中光的干涉是指两束或多束光波相互叠加所产生的干涉现象。
光的干涉可以分为两类，即物体干涉和波前干涉。
物体干涉是指光波经过一透明介质后，与另一光波相互作用而产生的干涉现象；而波前干涉是指光波到达一点的波程差与波长之比等于整数倍时，产生的相干干涉现象。
干涉现象可以通过双缝干涉实验来观察和研究。
双缝干涉实验是在一块屏上打上两个狭缝，使光通过狭缝形成两个波源，再观察光在屏幕上的干涉图样。
根据实验结果可以得出结论：在干涉图样中出现亮条纹和暗条纹，亮条纹表示光的叠加相长，暗条纹表示光的叠加相消。
而衍射是指当波通过一个物体的边缘或孔径时，波会向周围发生弯曲和传播，产生一系列干涉图样，这种现象称为衍射。
光的衍射是光波通过物体的边缘或者孔径时所产生的干涉现象。
二、光的干涉与衍射的应用1. 干涉仪器的应用光的干涉理论被广泛应用于仪器的设计和制造中。
干涉仪器常见的代表是干涉测量仪器、干涉显微镜和干涉分光仪。
干涉测量仪器可以测量出极小的长度变化，广泛应用于工程领域中的精密测量。
干涉显微镜可以通过光的干涉原理来增强对微小对象的观察和分析能力。
而干涉分光仪则可以通过光的干涉现象来分析光的波长和光的频率。
2.干涉涂层的应用干涉涂层是利用干涉现象制备的一种薄膜材料，可以用于调节光的传输和反射。
在激光器、摄像机镜头以及各种光学仪器中，干涉涂层可以增加光的透射率或者抗反射性能，提高光学设备的效果。
3. 衍射光栅的应用衍射光栅是利用衍射原理制作的一种具有周期性结构的光学元件。
衍射光栅可以分散光的波长，被广泛应用于光谱学、光通信、光计算机、光存储等领域。
南大大物实验报告
南大大物实验报告一、实验目的1. 了解光的干涉与衍射现象；2. 掌握用光几何方法分析光的干涉与衍射的基本规律；3. 学会使用干涉仪和衍射仪进行实验观测，并对观测结果进行分析。
二、实验原理2.1 光的干涉光的干涉是指两个或多个波源发出的光波在空间叠加时相互加强或抵消的现象。
干涉现象可以分为间接干涉和直接干涉。
间接干涉是指光经过反射、折射等发生改变后再叠加产生干涉现象，而直接干涉是指波源直接发出的光波在空间中叠加产生干涉。
2.2 光的衍射光的衍射是指光通过有限孔径或障碍物后，在周围空间形成特殊的波前分布图案的现象。
衍射现象是光的直接属性，只要光通过了足够小的孔径或物体，就会发生衍射。
三、实验器材和装置1. 多色光源；2. 目镜、物镜；3. 干涉管、干涉仪；4. 狭缝片；5. 衍射片；6. 三棱镜。
四、实验步骤及数据记录4.1 干涉实验1. 设置干涉仪，使干涉管两支光线平行且略有干涉条纹；2. 调整狭缝片的宽度，观察干涉条纹的变化，并记录数据。
4.2 衍射实验1. 将狭缝片替换为衍射片，观察衍射图样；2. 调整衍射片的位置和角度，观察衍射图样的变化，并记录数据。
五、实验结果与分析5.1 干涉实验结果分析通过调整狭缝片的宽度，我们观察到干涉条纹的变化。
随着狭缝片宽度的减小，干涉条纹的亮度逐渐增强，条纹间距逐渐变大。
这符合光的干涉现象，说明光波的相位关系发生了变化，导致干涉结果的改变。
5.2 衍射实验结果分析在衍射实验中，我们通过调整衍射片的位置和角度观察到不同的衍射图样。
当衍射片与光线垂直时，呈现出中央亮斑和一系列圆形暗环。
当衍射片与光线不垂直时，衍射图样会发生变形。
这证实了衍射是由光线通过有限孔径产生的，孔径越小，衍射现象越明显。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了光的干涉与衍射现象，并通过实验观察到了干涉条纹和衍射图样。
实验结果与理论分析相吻合，验证了光的干涉与衍射规律。
这对于我们深入理解光的特性和应用具有重要意义，也为我们今后的学习和研究提供了基础。
大学物理中的光的干涉与衍射实验
大学物理中的光的干涉与衍射实验光的干涉与衍射是大学物理中重要的实验内容之一，通过这些实验可以对光的性质和行为进行深入理解和研究。
在本文中，我们将探讨大学物理中光的干涉与衍射实验的原理、实验装置以及实验结果的分析和讨论。
一、实验原理光波具有波动性质，当多个光波相遇时，会发生干涉和衍射现象。
干涉是指两个或多个光波叠加时相互加强或减弱的现象。
衍射是指光通过小孔或有限宽度的缝隙时，光波会朝不同方向进行传播和散射的现象。
二、实验装置1. 干涉实验装置：a. 光源：使用可调节亮度的激光器、白炽灯或单色光源作为实验光源。
b. 分束器：将光源发出的光分为两束，一束经过待测样品，另一束作为参比光。
c. 样品：可以是透明薄片、玻璃表面或光栅等，通过调节样品的位置与角度来改变干涉条纹。
d. 探测器：通常使用屏幕或光敏器件来观察和记录干涉条纹。
2. 衍射实验装置：a. 光源：使用单色光源，如激光器、氢光灯等。
b. 衍射元件：可以是单缝、双缝、光栅等，通过调节衍射元件的参数来改变衍射现象。
c. 探测器：使用屏幕、光敏器件等来观察和记录衍射图样。
三、实验结果与分析1. 干涉实验：干涉实验可以观察到干涉条纹，干涉条纹的形状和间距与样品的性质有关。
根据干涉条纹的形状和变化可以推断出光的波长、样品的厚度或折射率等参数。
2. 衍射实验：衍射实验会产生衍射图样，衍射图样的形状和尺寸与衍射元件的特性有关。
通过对衍射图样的观察和分析，可以推断出光的波长、衍射元件的尺寸和缝隙宽度等参数。
四、实验应用与意义光的干涉与衍射实验不仅在物理学研究中有重要应用，也在实际生活和工程中起到关键作用。
干涉现象广泛应用于激光干涉测量、光学仪器的校正和定位等方面；衍射现象被用于光学显微镜、天文望远镜、光栅光谱仪等。
总之，大学物理中的光的干涉与衍射实验是一项重要的实验内容，通过实验可以更加深入地了解光的性质和行为。
实验装置的选择和调整以及对实验结果的观察和分析，都对于理解和应用光的干涉与衍射具有重要意义。
大物知识点总结光学
大物知识点总结光学一、光的基本性质1.光的波动性质光的波动性质主要表现在光的干涉和衍射现象中。
干涉是指两个或多个光线相互叠加所产生的明暗条纹现象，其基本原理是光波的叠加。
衍射是指光线经过狭缝或物体边缘时发生偏斜或弯曲，其基本原理是光波的振幅和相位的变化。
2.光的粒子性质光的粒子性质主要表现在光电效应和光的能量量子化中。
光电效应是指当光线照射到金属表面时，会使金属表面产生电子的发射现象，其基本原理是光子与金属表面上的自由电子相互作用。
光的能量量子化是指光的能量在空间中以粒子的形式传播，其基本原理是光的能量和频率之间存在着固定的关系。
3.光的电磁波性质光的电磁波性质主要表现在光的波长和频率之间的关系上。
光的波长是指光波在空间中一个完整周期所占据的长度，其单位为纳米。
光的频率是指光波每秒钟振动的次数，其单位为赫兹。
二、光的传播方式1.直线传播在均匀介质中，光线会沿着直线传播，光的传播速度与介质的折射率有关。
2.曲线传播在非均匀介质或边界表面附近，光线可能会出现折射或反射现象，导致光线的传播路径出现弯曲。
3.全反射当光线从光密介质射向光疏介质时，若入射角大于临界角，则光线将全部反射回光密介质内，不会产生折射现象。
三、光的干涉和衍射现象1.光的干涉光的干涉是指两个或多个光波相互叠加所产生的明暗条纹现象，分为单缝干涉、双缝干涉以及多缝干涉。
2.光的衍射光的衍射是指光波经过狭缝或物体边缘时发生偏斜或弯曲，产生的衍射图样有一定的规律，分为单缝衍射、双缝衍射以及光栅衍射。
四、光的折射和反射规律1.折射规律折射规律是指光线从一种介质射向另一种介质时，入射角、折射角和介质的折射率之间的定量关系，由斯涅尔定律所描述。
2.反射规律反射规律是指光线从一个介质射向边界表面时，入射角和反射角之间的定量关系，由反射面法线和入射角所在平面共同决定。
五、光的成像原理1.像的位置像的位置是指通过光学系统所成像的物体在图像平面上所对应的位置，由物距、像距和焦距之间的定量关系所决定。
大学物理易考知识点光的衍射和干涉现象
大学物理易考知识点光的衍射和干涉现象光的衍射和干涉现象是大学物理中的重要知识点之一。
在学习光学的过程中，了解和掌握这两个现象对于理解光的特性和应用具有重要的作用。
本文将从衍射和干涉的基本概念入手，逐步深入介绍光的衍射和干涉现象的原理、实验现象以及应用领域，以帮助读者全面了解和掌握该知识点。
一、光的衍射现象衍射现象是光通过一个孔或者绕过一个障碍物后产生的一系列干涉、衍射的现象叠加而形成的。
它是光学中的一种特殊光的传播现象。
在描述光的衍射现象时，我们常使用的两个重要概念是波前和波束。
1.1 波前波前是指波动源上的相位相同的点的集合。
在准直光束通过一个圆孔或者一个狭缝时，处在物面上的波前就是入射光的等相位面，可以看作是一个球面。
而当光通过孔或绕过一个障碍物后，波前则变成了以孔或障碍物边缘点为波面球心的球面。
1.2 波束波束是指由入射光经过衍射或干涉后形成的光的集合，也可以理解为一束弯曲的光。
根据衍射程度的不同，波束可以表现出强度分布的变化，形成明暗纹或者彩色光斑。
以上是光的衍射现象的基本概念，接下来我们将介绍一些重要的衍射现象和光学实验。
二、菲涅尔衍射和菲涅尔透射菲涅尔衍射是指光通过狭缝、小孔或者小斑点时，在屏幕上产生明暗相间、辐射状的光斑。
而菲涅尔透射是指光通过透明媒介接触到其他物体表面时也会出现类似的现象。
2.1 菲涅尔衍射菲涅尔衍射的典型实验是通过一条宽度很小的矩形狭缝，在遥远处放置一个屏幕，观察到在屏幕上形成一系列狭缝衍射条纹。
这些条纹是由于光线在通过缝隙后，发生了衍射现象叠加而形成的。
2.2 菲涅尔透射菲涅尔透射是指光通过光学元件（如透镜、棱镜等）后，通过散斑的方式发生了衍射现象。
通过观察透射光的特征，我们可以对光学元件的表面粗糙程度和光学性能有所了解。
接下来我们将介绍光的干涉现象。
三、光的干涉现象干涉现象是指两个或多个波动的光线相遇时产生的光强的相互作用。
干涉现象的产生需要两个条件：首先是波源发出的两个波动光线要干涉；其次是这两个波动的光线要有一定的相位差。
高二物理知识点详解光的衍射与干涉现象
高二物理知识点详解光的衍射与干涉现象光是一种电磁波，除了直线传播外，还会发生衍射和干涉现象。
衍射和干涉是光的波动性质的重要表现，也是物理学中的重要研究内容。
本文将详细解析光的衍射与干涉现象。
一、光的衍射1. 衍射现象的定义和特点光的衍射是指光通过孔径或物体边缘时的偏向现象。
其特点包括：（1）光的波动性质：光的波动性质使得光能够衍射。
（2）波的理论：光的波动性质可通过波的理论解释。
2. 衍射公式及应用光的衍射公式表示为：D·sinθ = m·λ，其中D为衍射的衍射度，θ为衍射角，m为光的级别（m=0,1,2,…），λ为光的波长。
光的衍射可应用于天文学、物理实验等领域。
例如，在显微镜中，光通过物体的孔径或衍射屏，能够形成衍射图案，有效地观察物体的微观结构。
二、光的干涉1. 干涉现象的定义和特点光的干涉是指两个或多个光波相遇产生交叠叠加的现象。
其特点包括：（1）光波的叠加原理：两个光波相遇时，会叠加形成干涉条纹。
（2）明暗条纹交替出现：干涉条纹有明暗相间的特点。
（3）干涉现象的条件：干涉现象需要两个相干光源和光程差。
2. 干涉的类型光的干涉分为两种类型：相干干涉和非相干干涉。
（1）相干干涉：相干光通过初始相差不大的主光源形成。
例如Young双缝干涉实验。
（2）非相干干涉：非相干光通过光学装置形成。
例如牛顿环干涉实验。
3. 干涉的应用干涉现象广泛应用于光学仪器和光学测量等领域。
例如，在干涉仪中，利用干涉现象可以测定光的波长、光的折射率等物理量。
三、光的衍射与干涉在生活中的应用光的衍射与干涉现象在生活中也有许多实际应用。
1. 光的衍射应用（1）CD/DVD光盘：CD/DVD光盘的读写过程是依赖光的衍射原理，利用光的波动性质在光盘上的小凹槽和小凸起之间读取信息。
（2）显微镜：通过使用光的衍射现象，显微镜可以放大被观察物体的显微结构，使其更清晰可见。
2. 光的干涉应用（1）干涉仪：干涉仪是一种利用光的干涉现象测量物理量的精密光学仪器，常用于光学测量、波长测量、折射率测量等。
大学物理-光的干涉和衍射
(k = 0,1,2,......) 1 ± (k + )λ 暗纹 2
± kλ
明纹
12
r1
s1 s
x p
K=2 K=1 K=0 K=-1
x
*
d s2
r2
L
o
图20-4
K=-2
建立坐标系,将条纹位置用坐标x来表达最方便. 来表达最方便. 建立坐标系,将条纹位置用坐标 来表达最方便 r12=L2+(x-d/2)2, r22=L2+(x+d/2)2 考虑到Ld, r1+r2≈2L,于是明暗纹条件可写为 考虑到 于是明暗纹条件可写为
例题20-1 双缝间的距离 双缝间的距离d=0.25mm,双缝到屏幕的 例题 双缝到屏幕的 距离L=50cm,用波长 用波长4000~7000的白光照射双缝, 的白光照射双缝, 距离 用波长 的白光照射双缝 求第2级明纹彩色带 级明纹彩色带(第 级光谱 的宽度. 级光谱)的宽度 求第 级明纹彩色带 第2级光谱 的宽度. 所求第2级明纹彩色带 级明纹彩色带(光 解 所求第 级明纹彩色带 光 k=2 x 的宽度实际上是7000的第 级 的第2级 谱)的宽度实际上是 的宽度实际上是 的第 亮纹和4000的的第 级亮纹之间 的的第2级亮纹之间 亮纹和 的的第 k=1 的距离d. 的距离 . k=0 Lλ Lλ 明纹坐标为 x = k k=-1 d 代入:d=0.25mm, L=500mm, λ2=7×10-4mm , 代入: × 得 λ1= 4 ×10-4mm得: x =1.2mm
光程差
δ=
± kλ
1 ± (k + )λ 2
明纹 暗纹
(k = 0,1,2,......)
9
4.薄透镜不产生附加程差
光的干涉与衍射的实验现象高考物理中的核心知识
光的干涉与衍射的实验现象高考物理中的核心知识在高考物理中，光的干涉与衍射是非常重要的核心知识。
干涉与衍射是光学的基本现象，它们揭示了光的波动本质以及光与物质相互作用的规律。
本文将介绍光的干涉与衍射的实验现象，以及它们在高考物理中的应用。
一、光的干涉实验现象光的干涉是指两束或多束光波相互叠加产生干涉条纹的现象。
干涉实验可以用来检验光的波动性及光的相干性。
常见的干涉实验有杨氏双缝干涉、杨氏单缝干涉和薄膜干涉等。
1. 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验是一种经典的干涉实验，它通过两个狭缝让光波发生干涉。
当光波通过两个狭缝后，会形成一系列明暗交替的干涉条纹。
这些干涉条纹是由相干光的波前叠加形成的，其间隔与波长、狭缝间距及入射角等因素有关。
2. 杨氏单缝干涉实验杨氏单缝干涉实验是一种基于单个狭缝产生干涉的实验。
当单个狭缝透射光波时，会出现中央亮条纹，两侧是暗条纹。
与双缝干涉相比，杨氏单缝干涉的中央亮条纹宽度较宽，而且干涉条纹较暗。
3. 薄膜干涉实验薄膜干涉实验是基于光波在薄膜与介质之间发生反射产生干涉的实验。
薄膜可以是光通过的透明薄膜，也可以是反射光的金属薄膜。
光波在薄膜上发生反射和透射后，会产生干涉效应，形成明暗相间的干涉条纹。
这些干涉条纹可以用来测量薄膜的厚度或介质的折射率。
二、光的衍射实验现象光的衍射是指光通过一个或多个孔径及其周围物体时，光波会弯曲、折射或发生干涉现象而产生的一系列现象。
衍射实验可以用来研究光的波动特性以及物体的形状和尺寸等。
1. 单缝衍射实验单缝衍射实验是一种基于单个狭缝使光发生衍射的实验。
当单个狭缝透射光波时，光波会在狭缝的周围产生衍射现象，形成一系列交替明暗的衍射条纹。
这些衍射条纹的分布与光的波长、狭缝宽度和入射角等因素有关。
2. 双缝衍射实验双缝衍射实验是一种基于两个狭缝使光发生衍射的实验。
当光波通过两个狭缝时，光波会在两个狭缝之间产生干涉，进而形成衍射条纹。
双缝衍射实验中，干涉产生的衍射条纹与狭缝间距、波长、入射角等因素有关。
光的衍射与干涉
光的衍射与干涉光的衍射和干涉是光学中重要的现象，它们有许多实际应用，如显微镜、激光、天文学、光学仪器等。
在本文中，我们将讨论光的衍射和干涉的概念、原理、公式和应用等方面。
一、光的衍射光的衍射是指当光通过一条比它小几个波长的缝隙或者遇到一些不同介质的边缘时，光波的传播方向发生改变和扩散的现象。
光波的衍射是一种波的干涉现象，是波动光学的基本内容之一。
光的衍射现象可以用夫琅和费衍射公式来描述：sinθ=λ/d其中，θ为光的入射角和衍射角的夹角，λ为光波长，d为衍射缝或衍射孔的宽度。
公式表明，当衍射缝或衍射孔的宽度越小，衍射角度越大，衍射效应越明显。
光的衍射还可以通过杨氏双缝实验来进行直观的观察和理解。
当光通过两个紧密排列的缝隙时，会形成一系列明暗条纹，这些条纹之间的距离是波长的整数倍。
这个实验可以直观地证明波动理论和干涉现象。
光的衍射在工业和科学中有许多的应用。
例如，它可以被用于检查材料的缺陷，如纺织品、玻璃和塑料。
此外，光的衍射现象在制造和建筑测量、辐射治疗和显微术中也有广泛的应用。
二、光的干涉光的干涉是指光波在不同相位的情况下相遇时会产生干涉现象。
光的干涉分为构造性干涉和破坏性干涉两种。
构造性干涉是指光波在相遇时相位差为整数倍，此时两个波的振幅叠加会增强，产生亮条纹。
而破坏性干涉则是相位差为奇数倍，此时两个波的振幅叠加会相互抵消，产生暗条纹。
光的干涉又可以根据干涉环的形状分为同心圆环、椭圆、螺旋形等。
光的干涉也可以通过杨氏双缝实验来进行观察和研究。
该实验采用两个狭缝来产生两条光线，这两条光线在屏幕上会产生明暗相间的干涉条纹。
此外，马吕斯干涉仪、薄膜干涉、布儒斯特角等都是光学干涉的常见现象和实验。
干涉现象有广泛的应用，如激光模式，激光干涉仪，表面测量，显微镜和干涉投影等。
其中，激光干涉测量是利用激光干涉原理进行高精度和非接触性测量常用的方法之一。
三、光的衍射与干涉之间的关系光的衍射和干涉都是波动光学的重要现象。
光的干涉与衍射解析光的干涉与衍射现象的原理
光的干涉与衍射解析光的干涉与衍射现象的原理光的干涉与衍射是光学研究中的重要现象，通过这些现象可以揭示光的波动性质。
在本文中，将详细解析光的干涉与衍射现象的原理，并探讨其应用。
一、光的干涉原理光的干涉是指两个或多个光波相遇产生干涉现象。
当两束光波相遇时，它们的电场、磁场会互相叠加，形成合成波。
干涉现象的出现是因为光波的叠加会产生增强或减弱的效果，其中增强部分叫做增强干涉，减弱部分叫做减弱干涉。
光的干涉可以分为两种类型：物体干涉和波前干涉。
物体干涉是指通过物体的反射或透射产生的干涉现象，例如通过两个薄膜的反射产生的牛顿环。
波前干涉是指通过波的相位差和波的相长、相消干涉产生的现象，例如双缝实验和杨氏实验。
两者均是基于光波的干涉原理产生的。
1. 物体干涉物体干涉是通过物体的反射或透射形成干涉现象。
例如，当光线照射在一对平行的薄膜上时，由于反射和透射的光线在光程上有一定的差异，光线相遇处会出现干涉现象。
这种干涉现象可以通过干涉条纹来观察，条纹的间距与反射光线的波长有关。
2. 波前干涉波前干涉是通过波的相位差和波的相长、相消干涉产生的干涉现象。
双缝实验是最典型的波前干涉实验，通过在屏幕上放置两个狭缝，然后照射入射光线，光线通过狭缝后形成二次波，当二次波相遇时会形成干涉现象。
二、光的衍射原理光的衍射是光通过一个孔或者物体的边缘后产生的扩散现象。
当光波遇到一道缝隙或一种遮挡物时，光波将会沿着这个孔隙或边缘扩散。
光的衍射实际上是光的波动性质的表现，它进一步验证了光是一种波动现象。
光的衍射可以通过孔径大小和波长之间的关系来理解。
当光的波长远大于孔径时，衍射现象不明显；当波长接近或小于孔径大小时，衍射现象将显著。
光的衍射也可以通过衍射花纹来观察。
例如，当光线穿过一个狭缝时，会形成一系列明暗的衍射条纹。
这些条纹的出现是由于光波的波动特性决定的，不同波长和孔径大小都会影响条纹的形状和分布。
三、光的干涉与衍射的应用光的干涉与衍射在科学研究和实际应用中起着重要作用。
大学物理光的干涉与衍射现象
大学物理光的干涉与衍射现象光是一种电磁波，具有波动和粒子性质。
在大学物理学中，光的干涉与衍射现象是一个重要的研究内容。
干涉指的是两束或多束光波相互叠加后形成的干涉图样，而衍射则是当光通过一些尺寸相当于它波长的孔径或者绕过一个物体时，光波的传播会出现偏折现象。
1. 干涉现象1.1 杨氏实验杨氏实验是探讨光的干涉现象的经典实验之一。
它通过将光束分成两束，经过不同路径后在屏上相互叠加形成干涉条纹。
这表明光波是具有干涉性质的，不同相位的光波会发生干涉，形成明暗条纹。
1.2 干涉的条件干涉现象发生的条件包括相干性和干涉的几何条件。
相干性指的是两束或多束光波的相位关系保持稳定，它决定了光的干涉效果。
而干涉的几何条件包括光源的大小、光线传播的方向和光程差等因素，它们决定了干涉条纹的形态和位置。
2. 干涉的类型2.1 干涉的分类根据光源的类型，干涉可以分为自然光干涉和单色光干涉。
自然光干涉是指自然光经过一个非均匀厚度的介质或物体后形成的干涉现象。
而单色光干涉则是指单色光经过干涉装置后形成的干涉现象。
2.2 干涉的类型常见的干涉类型包括薄膜干涉、牛顿环干涉和迈克尔逊干涉等。
薄膜干涉是指光波在透明或反射边界处发生干涉现象，产生彩色的干涉条纹。
牛顿环干涉是指光波在凸透镜和平行玻璃板之间产生的干涉现象，形成圆环状的干涉条纹。
迈克尔逊干涉则是通过使用半反射镜和反射镜等光路装置，形成干涉条纹。
3. 衍射现象3.1 衍射的特点衍射是指光通过孔径或者绕过物体后的传播现象。
相比于干涉，衍射是光波遇到障碍物后的传播行为，它不需要多个光波的叠加。
衍射的特点包括波阵面的弯曲、波的弯曲传播和波的绕射等。
3.2 衍射的条件衍射现象发生的条件包括波的波长、孔径尺寸和波前的形状等因素。
当光通过的孔径尺寸和波长相当，或者光通过物体的尺寸相当于波长时，会发生衍射现象。
4. 衍射的类型4.1 单缝衍射单缝衍射是指光通过一个狭缝后的衍射现象。
光经过狭缝后，会在屏幕上形成中央明暗条纹和多个级次的暗条纹，形成衍射图样。
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分振幅法：
一束光线中分出两部分，经上下表面反射再相遇， 使能量分割后再叠加
上表面
分束
下表面
薄膜
1 2
相遇
§2 双缝干涉
干涉问题要分析：
(1)相干光是谁 (2)波程差(光程差)计算 (3)条纹特点(形状、位置、分布、条数、移动等)
一、杨氏双缝实验
杨(T.Young)在1801 年首先发现光的干涉 现象，并首次测量了 光波的波长。
E2 •
波列
= (E2-E1)/h E1 •
发光时间t 10-8s
·
波列长 L = t c
长度有限、频率一定、 振动方向一定的光波
独立
（不同原子同一时刻发的光）
·
独立（同一原子不同时刻发的光）
原子发光： 方向不定的振动 ， 瞬息万变的初相位，
特点：随机、间歇
此起彼伏的间歇振动。
2、激光光源的发光机制：受激辐射
几何光学
1619世纪发展最迅速， 研究光的直线传播
波动光学
发展于1719世纪 研究光的波动性
量子光学
发展于19世纪末 研究光的粒子性
绪言
光学是物理学中发展较早的一个分支，它从试图回 答 “人为什么能看见周围的物体?” 开始了其漫长的 发展历程。
古希腊人发现了光的基本性质：
1．在均匀媒质中光以直线传播。
惠更斯的波动说
光是机械波，在弹性介质 “以太”中传播。
光的本性
• 光的电磁理论——波动性
干涉、衍射、偏振
• 光的量子理论——粒子性
黑体辐射、光电效应、康普顿效应
光是电磁波，具有波动和粒子的两重性质， 称为波粒二象性。
粒子性 （牛顿微粒说）
波动性 （惠更斯波动说）
反射、折射
反射、折射、干涉、衍射
波粒二象性
2、普通光源获得相干光的途径
分波面法与分振幅法 •从普通光源中获得相干光的原则
从一个原子一次发光中获得
• 装置的基本特征 先分光 然后再相遇
2
·
实
2
1
验
装2
置
一分为二
1 相
1
遇
合二为一
分波面法： 从一次发光的波面上取出几部分---分割波前再相遇
S1 、S2 满足相干条件
衍射
S
S1 相
遇
S2 区
分束装置
d x (2k 1)
D
2
干涉相长，明纹 干涉相消，暗纹
暗纹中心
xk
(2k 1) D , k 1,2,3...
2d
明纹中心
xk
k
D ,
d
k
0， 1，2，3…
* 两相邻明纹（或暗纹）间距 x D
d
* 条纹特点：
① 形状---- 一系列平行的明暗相间的条纹；
② 分布---- 不太大时条纹等间距；x D
k
D d
红
x(k 1)紫
(k
1)
D d
紫
由 xk红 = x(k+1)紫 的临界情况可得
k红 (k 1)紫
将 红 = 7600Å， 紫 = 4000Å代入得 k=1.1
因为 k只能取整数，所以应取 k=1
这一结果表明：在中央白色明纹两侧， 只有第 一级彩色光谱是清晰可辨的。
二、双 镜
P
s
M1
L
思考题 在双缝干涉实验中：
（1）如何使屏上的干涉条纹间距变宽？
答： 两相邻明纹（或暗纹）间距 x D
d
若D、d 已定，只有，条纹间距 x 变宽。
若已定，只有D↑、d↓（仍然满足d>> )，条 纹间距 x 变宽。
（2）将双缝干涉装置由空气中放入水中时， 屏上的干涉条纹有何变化？
答：
x
Байду номын сангаас
D d
n
D d
S1 * S*
S2 *
x
k=+2 k=+1
k= 0
I
k=-1 k=-2
2. 干涉问题
1） 相干光
s1、s2发出的相干光
2） 波程差的计算
设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为：
r2
r1
d sin
d
tg d
px
x D
r 1
θ
·
x
d
r
2
o
D
3） 干涉条纹
* 条纹的位置
d x k
D
30.量子光学（ quantum optics ）：以光和物 质相互作用时显示的微粒性为基础；
第一部分：光的干涉
§1 光源及光的相干性
一、光源（自身发光的物体）
热光源：热能激发的光。 冷光源：化学能、电能、光能激发的光
光源最基本的发光单元是分子或原子
1、普通光源的发光机制: 自发辐射
自发辐射跃迁
2．光在透明媒质界面发生反射、折射。
17世纪末，对光本质的探讨形成了两种学说：
微粒说：认为光是由光源发出的微粒流 （牛顿）。
波动说：认为光是由光源发出的在“以太” 中传播的 机械波，干涉、衍射现象的发现为波动学提供了有力的证 据（惠更斯）。
光的两种学说
牛顿的微粒说
光是由发光物体发出的遵循 力学规律的粒子流。
n
n水> n空气
x水 x空气
实验装置放入水中后条纹间距变小。
例1 用白光作双缝干涉实验时，能观察到几级清晰可 辨的彩色光谱？
解: 用白光照射时，除中央明纹为白光外，两侧
形成内紫外红的对称彩色光谱.当k级红色明纹位置xk红 大于k+1级紫色明纹位置x(k+1)紫时，光谱就发生重叠。 据前述内容有
xk红
x 。
d
杨氏双缝实验第一次测定了
波长这个重要的物理量。
③级次----中间条纹级次低。 白光照射时，出现彩色条纹
双缝干涉条纹
讨论 条纹间距 x D
d
1. 条纹间距与 的关系； d 、D 一定时，
若 变化，则 x 将怎样变化？
2. 、D 一定时，条纹间距 x与 d 的关系如何？
2. 、D 一定时，条纹间距 x与 d 的关系如何？
= (E2-E1)/h
E2
E1
完全一样(频率、位相、 振动方向,传播方向)
二、光的相干性
相干波条件：频率相同、振动方向相同、恒定的位相差
1、光的干涉现象
光波是电磁波，干涉现象是波动的特征之一，当满 足相干条件的两列波相遇时产生规则的明暗相间的条 纹的现象。
产生干涉现象的充要条件：
(1).两列光波振动频率相同； (2).振动方向相同； (3).位相相同or位相差恒定
粒子性
（爱因斯坦、康普 顿光子说）
波动性
（麦克斯韦、赫兹 光的电磁理论）
理论光学一般分为三个分支：
10.几何光学（ geometrical optics ）：以光的 直线传播为基础，研究成象原理及仪器的基本理论 ；
20.波动光学（ wave optics ）：以光的波动性 为基础，光的干涉、衍射、偏振现象为其主要研究 内容；
s1
d
s2
C
M2
D
三、 洛埃镜
P'
P
s1
d
s2
ML
D
接触处, 屏上L 点出现暗条纹
n1 n2 有半波损失 n1 n2 无半波损失
透射波没有半波损失
入射波 反射波
半波损失
n1 n2
透射波
半波损失
入射波
若 n1< n2
媒质1 光疏媒质 媒质2 光密媒质