第十二章 光的波动性
《光的波动性》课件
光的干涉与衍射
双缝干涉实验
有趣的实验揭示了光的波动性和干涉现象，促进了 光的探索与发展。
光的干涉图案
一系列干涉与衍射现象的图案，如牛顿环和多缝干 涉等，启迪了科学家们不断探索。
衍射定理
光的衍射现象可以通过波动理论推导出衍射定理， 并得到实验验证。
光的偏振
1
偏振光的特性
偏振光是指振荡方向在同一平面上的光，如线偏振光和圆偏振光。它具有光波的干涉和衍射 性质。
结论
光的波动性在物理学和技术应用中的重要 作用
理解光的波动性有助于深入探索光学现象，提高光 学仪器的性能，并推动光学应用的发展。
未来光学研究的趋势和前景
随着技术的进步和应用的拓展，预计光的波动性将 在更广泛的领域发挥作用，如通信、生物医学等领 域。
参考文献
• 赵凌. (2015). 光的波动性. 物理教育, 1, 52-57. • van der Merwe, L., & Tredoux, F. (2016). The wave-particle
2
偏振片的工作原理
棱镜和晶体可以将自然光变成偏振光。偏振片也可以让光线偏振，其中线偏振片是最常见的。
3Leabharlann 波片的工作原理波片能改变光线的偏振状态，其中λ/4波片是实现偏振光的常用光学元件之一。
光的折射和反射
折射定律
光线从一种介质进入另一种介质时，会弯曲。斯涅尔定律描述了光线的折射规律。
折射率的定义
不同介质的折射率不同。这一物理量定义为光在真空中的速度除以光在介质中的速度。
第12章-1波动光学(同济大学课件)
P b
b
O
光栅方程： (bb)sin k k0,1,2,
理论和实验证明：光栅的狭缝数越多，条纹越明 亮；光栅常量越小，条纹间距越大，条纹越细。
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相邻两主极大明纹之间是什么？ 假设某一光栅只有6条狭缝。
（1） 当 π 3
P点光振动的合矢量为零 。（暗纹）
（2） 当 2π3
P点光振动的合矢量为零 。（暗纹）
（2） 两列光波所经路程之差为半 波长的奇数倍，则在P点两光振动 反相位，振幅最小，干涉减弱。
11
S1
r1
r2
d
S2
D
P
x S1
O
d
S 2 dsin
两列光波的传播距离之差： r2r1dsin dsink k0,1,2, 干涉加强
dsin2k1 k1,2, 干涉减弱
2
12
S1
r1
r2
d
S2
D
P
x S1
半波带个数与衍射角的关系：
N
b sin
2
结论：衍射角越大，半波带 个数越多。
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夫琅禾费单缝衍射条纹：
bsin 2 k kk1 ,2 ,3 , 暗纹
2
bsin2k1k1 ,2,3, 明纹
2
• 缝宽 b 越小，衍射角 越大，衍射越显著； • 缝宽 b 越大，衍射角 越小，衍射越不明显；
• 当 b >>λ时，不发生衍射现象。
2n
r kR
n
r
(k0,1,2,) 暗环
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12-3-3 迈克耳孙干涉仪
M1
M 2 M 1
G2 G1
d N
2
33
光的波动性ppt课件
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点击下图观看动画演示
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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.
紫外线主要作用是化学作用，可用来杀菌和消毒；伦琴射线有较
强的穿透本领，利用其穿透本领与物质的密度有关，进行对人体
的透视和检查部件的缺陷；γ射线的穿透本领更大，在工业和医
学等领域有广泛的应用，如探伤，测厚或用γ刀进行手术．
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光的波动性
————光的偏振现象
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1.横波与纵波的区别．什么是横波的偏振现象．
电磁波在真空中的传播速度应为：
3.11108ms ≈光速
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26
光的电 磁说 关于光的电磁说的几点强调
1、麦克斯韦根据电磁理论，发现电磁波的波速与光速 相同，提出了光是一种电磁波的假说．赫兹通过实验证实了 光的电磁本质，光的电磁说把光学和电学统一起来了．
2、光的颜色是由电磁波的频率决定的．不同频率的色 光在真空中波速相同，在介质中波速不同．同一色光在不 同介质中，频率（颜色）不变，波长和波速都要改变．在 同一介质中，频率越高，波速起小．
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产生上述现象的原因
1、太阳、电灯等普通光源发出的光，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．这 种光叫做自然光 .
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第十二章第四节 光的波动性
第四节光的波动性[学生用书P223])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．1.判断正误(1)光的干涉和衍射现象说明了光是波，也能说明光是横波．()(2)两个相同亮度的烛光是相干光源．()(3)在双缝干涉实验中，双缝的作用是使一束光变成两束完全相同的相干光．()(4)在波峰与波峰叠加处出现亮条纹，在波谷与波谷叠加处出现暗条纹．()答案：(1)×(2)×(3)√(4)×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，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一．三、光的偏振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．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．2.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，表明抽制的丝变细答案：AD光的干涉现象[学生用书P223]【知识提炼】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＝ldλ.(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．【典题例析】(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Δx 1与绿光的干涉条纹间距Δx 2相比，Δx 1________Δx 2(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 ＝L d λ可知，Δx 1>Δx 2.相邻亮条纹之间的距离为Δx ＝10.55mm ＝2.1 mm ，双缝间的距离d ＝L λΔx，代入数据得d ＝0.300 mm. [答案] > 0.300【跟进题组】考向1 对双缝干涉现象的分析1．(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 ＝1.00×589×10－90.350×10－2 m ≈1.68×10－4 m. 考向2 对薄膜干涉的理解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解析：选AC.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错误．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错误．光的衍射[学生用书P224]【知识提炼】1．单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.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．【典题例析】(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．[审题指导](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(2017·福建龙岩调研)如图所示，a、b、c、d四个图是不同的单色光形成的双缝干涉或单缝衍射图样．分析各图样的特点可以得出的正确结论是()A．a、b是光的干涉图样B．c、d是光的干涉图样C．形成a图样的光的波长比形成b图样光的波长短D．形成c图样的光的波长比形成d图样光的波长短解析：选A.干涉条纹是等距离的条纹，因此，a、b图是干涉图样，c、d图是衍射图样，故A项正确，B项错误；由公式Δx＝lλ可知，条纹宽的入射光的波长长，所以a图样的光d的波长比b图样的光的波长长，故C项错误；c图样的光的波长比d图样的光的波长长，故D项错误．光的偏振现象[学生用书P224]【知识提炼】1．偏振光的产生方式(1)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，叫起偏器．第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器．(2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．2．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．【典题例析】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[审题指导]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0.[答案] C(2017·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处将看到光亮解析：选BD.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．[学生用书P225])1．(2017·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解析：选BC.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．2．(2016·高考天津卷)如图是a、b两光分别经过同一双缝干涉装置后在屏上形成的干涉图样，则()A．在同种均匀介质中，a光的传播速度比b光的大B．从同种介质射入真空发生全反射时a光临界角大C．照射在同一金属板上发生光电效应时，a光的饱和电流大D．若两光均由氢原子能级跃迁产生，产生a光的能级能量差大答案：D3．如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹．要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以()A．增大S1与S2的间距B．减小双缝屏到光屏的距离C．将绿光换为红光D．将绿光换为紫光解析：选C.由双缝干涉条纹间距公式Δx＝ldλ可知，要增大相邻条纹间距，可以增大双缝到屏的距离，减小双缝间距，选用波长更长的单色光，因此C正确．4．(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，a光的波长小于b光的波长，选项B正确．由n＝c v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．5．(2017·湖南长沙综合训练)在研究材料A的热膨胀特性时，可采用如图所示的干涉实验法，A的上表面是一光滑平面，在A的上方放一个透明的平行板B，B与A上表面平行，在它们之间形成一个厚度均匀的空气膜．现在用波长为λ的单色光垂直照射，同时对A缓慢加热，在B上方观察到B板的亮度发生周期性变化．当温度为t1时最亮，然后亮度逐渐减弱至最暗；当温度升到t2时，亮度再一次回到最亮，则()A．出现最亮时，B上表面反射光与A上表面反射光叠加后加强B．出现最亮时，B下表面反射光与A上表面反射光叠加后相抵消C．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加λ4D．温度从t1升至t2过程中，A的高度增加λ2解析：选D.该装置利用B下表面反射光与A上表面反射光发生干涉的原理，若最亮，说明干涉加强，加强时路程差Δx＝nλ(n＝0，1，2，…)，由于t1和t2两温度为连续变化，且出现两次最亮，所以两次路程差为一个波长，t1到t2过程中，A的高度应增加半个波长．[学生用书P355(独立成册)])一、选择题1. 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；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．2．在白炽灯的照射下从两块捏紧的玻璃板表面看到彩色条纹，通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，这两种现象()A．都是光的衍射现象B．都是光的干涉现象C．前者是光的干涉现象，后者是光的衍射现象D．前者是光的衍射现象，后者是光的干涉现象解析：选C.根据干涉和衍射的条件，两块玻璃板的空气层形成薄膜干涉，日光灯发出的光通过狭缝会发生衍射现象．3．(2017·江西八校联考)以下说法中正确的是()A．对于同一障碍物，波长越长的光越容易绕过去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解析：选AD.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项错误．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项错误．检查平面的平整度是利用了光的干涉，所以D项正确．4．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°解析：选D.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．满足上述要求的只有D.5.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点的上方解析：选AC.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＝lλ可知，C正确．d6.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解析：选B.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．7.如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃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的反射光线叠加而成的()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：选C.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、下表面即A的下表面与B的上表面反射回来的两列光波形成干涉条纹．8．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 ＝l dλ知，用红光时得到的条纹间距比蓝光的宽，选项D 正确． 9．(2017·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v 0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 解析：选AC.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．二、非选择题10．在“用双缝干涉测量光的波长”实验中，实验装置如图甲所示．(1)以线状白炽灯为光源，对实验装置进行了调节并观察实验现象后，总结出以下几点：A ．灯丝和单缝及双缝必须平行放置B ．干涉条纹与双缝垂直C ．干涉条纹疏密程度与双缝宽度有关D ．干涉条纹间距与光的波长有关以上几点中你认为正确的是________．(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某干涉条纹线时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________mm.(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示．则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx 时，测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值．解析：(1)为使屏上的干涉条纹清晰，灯丝与单缝和双缝必须平行放置，所得到的干涉条纹与双缝平行；由Δx ＝L dλ可知，条纹的疏密程度与双缝间距离d 、光的波长λ、双缝到屏的距离L 有关，所以A 、C 、D 选项正确，B 选项错误．(2)固定刻度读数为0.5 mm ，可动刻度读数为20.2，所以测量结果为0.5 mm ＋20.2×0.01 mm ＝0.702 mm.(3)测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，由几何知识可知测量头的读数大于条纹间的实际距离．答案：(1)ACD (2)0.702 (3)大于11.如图所示，在双缝干涉实验中，S 1和S 2为双缝，P 是光屏上的一点，已知P 点与S 1、S 2距离之差为2.1×10－6 m ，分别用A 、B 两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P 点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A 光在折射率为1.5的介质中波长为4×10－7 m ；(2)已知B 光在某种介质中波长为3.15×10－7 m ，当B 光从这种介质射向空气时，临界角为37°；(3)若让A 光照射S 1，B 光照射S 2，试分析光屏上能观察到的现象．解析：(1)设A 光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n ＝c v ＝λ1λ2，得 λ1＝n λ2＝1.5×4×10－7 m ＝6×10－7 m根据路程差Δr ＝2.1×10－6 m ，可知N 1＝Δr λ1＝2.1×10－6 m 6×10－7 m＝3.5 由此可知，从S 1和S 2到P 点的路程差是波长λ1的3.5倍，所以P 点为暗条纹．(2)根据临界角与折射率的关系sin C ＝1n得 n ＝1sin 37°＝53由此可知，B 光在空气中波长λ3为：λ3＝n λ介＝53×3.15×10－7 m ＝5.25×10－7 m 路程差Δr 和波长λ3的关系为：N 2＝Δr λ3＝2.1×10－6 m 5.25×10－7 m＝4 可见，用B 光做光源，P 点为亮条纹．(3)若让A 光和B 光分别照射S 1和S 2，这时既不能发生干涉，也不发生衍射，此时在光屏上只能观察到亮光．答案：(1)暗条纹 (2)亮条纹 (3)见解析。
(完整)光的波动性精品PPT资料精品PPT资料
当相干光在空间相遇时，光波产生了稳定的加强或减
弱，并在相遇的空间形成明暗相间的条纹，这种的现象叫
f / (×1014 Hz)
光的干涉。光的干涉证明了光是一种波。 在波峰与波谷叠加的地方，光波互相抵消或削弱，形成暗条纹。
菲涅耳开创了光学的新阶段。 并运用大量工具进行数学运算，使实验数据与计算结果一致， 夜间驾车容易被迎面来车的前灯射花眼。 把带肥皂液薄膜的金属圈放在酒精灯旁适当的位置，使眼睛恰能看到由薄膜反射而生成的黄色火焰的 0×10-4 m 以下时, 光通过狭缝后明显偏离了直线方向，但其边缘模糊，由明区逐渐过渡到暗区。 如果在每辆汽车的车灯和司机座位前车窗上各安装一块偏振片，就可避免对方车灯眩光的影响。 当相干光在空间相遇时，光波产生了稳定的加强或减弱，并在相遇的空间形成明暗相间的条纹，这种的现象叫光的干涉。 在波峰与波谷叠加的地方，光波互相抵消或削弱，形成暗条纹。 偏振是横波区别于纵波的一个重要标志。 1678年荷兰物理学家惠更斯向法国科学院提交了著作《光论》。 在波峰与波谷叠加的地方，光波互相抵消或削弱，形成暗条纹。 与牛顿同时代的荷兰物理学家惠更斯首先提出光的波动说。 在书中，惠更斯把光波假设为一纵波，推导和解释了光的直线传播、反射和折射定律，书中并末提到关于光谱分解为各种颜色的问题。 当时牛顿反对光的波动说，主要是因为当时光的波动说还不能很好解释光的直线传播这一基本事实，也不能解释光的偏振现象。 直到1801年，英国物理学家托马斯·杨进行了著名的杨氏干涉实验，1815年法国物理学家菲涅耳进行的“菲涅耳双镜”实验，才令人信
f / (×1014 Hz) 3.9~4.8 4.8~5.0 5.0~5.2 5.2~6.1 6.1~6.7 6.7~7.5
2. 薄膜干涉
如图，点着酒精
光的波动性PPT教学课件
2021/01/21
11
4.吸收光谱：炽热的白光通过温度较 低的气体形成
即： 连续光谱中某些波长的光被温 度较低的气体吸收后产生的光谱， 是由分布在连续谱线背景上的某些 暗线组成 如：
B.干涉图样太细小看不清楚
C. 周围环境的漫反射光太强烈
D20.21两/01/21个光源是非相干光源
13
例 4 、 下面哪些现象属于光的干涉现象？ A . 雨后美丽的彩虹。B . 对着日光灯从两铅 笔的缝中看到的彩色条纹。C . 阳光下肥皂 膜上的彩色条纹。D . 光通过三棱镜产生的 彩色条纹。
例 5 、太阳光照到一个方形孔上(孔的大 小可调)， 当孔的大小由较大逐渐调 小直到完全关闭的过程中，在对着的屏 上将会看到什么现象？
期末复习
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1
光的波动性
一、光的本性学说发展史
二、 双 缝 干 涉
三、薄膜干涉
四、光的衍射
五、电磁波谱
六、光谱
七、例题选讲
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2
概述：光的本性学说发展史
牛顿 微粒说
惠更斯 波动说磁说
光子说
杨氏双缝干涉、 麦克斯韦提
单缝衍射、泊松 出 --赫兹
太阳光谱、钠蒸气的吸收光谱
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12
例 2 一种电磁波入射到一个宽度为1
米的孔上，能发生明显的衍射现象，这
种波属于电磁波谱的哪个区域？
A. γ射线 B. 可见光
C.
x射线
D. 无线电波
例 3 从两支手电筒射出的光，当它
第十二章 光的波动性
第二节
光的衍射
Diffraction of Light
光波绕过障碍物传播的现象称为光的衍射。衍射后形
成的明暗相间的图样称为衍射图样。干涉和衍射现象都是
波动所固有的特性。
衍射现象分为两类：
一类是光源和观察屏（或二者之一）与障碍物之间 的距离是有限的，这一类衍射称为菲涅耳衍射；另一类是 光源和观察屏与障碍物之间的距离都是无限远的，这一类 衍射称为夫琅禾费衍射。
孔代替狭缝，那么在光屏上就可得到圆孔衍射的图样。
图样的中央是一明亮的圆斑，周围是一组明暗相间的同
心圆环，有第一暗环所包围的中央亮斑称为艾里斑。
理论计算证明，艾里斑的光强站整个入射光强的84%，
其 半角宽度为
sin=1.22/D 若以f表示透镜L2的焦距，艾里斑的半径为
Rff /D
是入射光的波长，显然D越小, 或越大，衍射现象越明
显。
第三节
光的偏振
Polarization of Light
一、自然光和偏振光
光波是一种电磁波，电磁波是横波，其电场强度矢量
E和磁场强度矢量H的振动方向都垂直于波的传播方向， 并且它们之间也相互垂直。 在光波的E矢量和H矢量中，能引起感光作用和生理 作
第十二章 波动光学
本章主要讨论光的干涉、衍射、偏振等现象，阐明
其波动性质和基本规律。
本章习题
2，3，4，6，7，9，11，16，17
第一节
光的干涉
干涉现象是波动过程的基本特征之一，只有波动的叠 加才能产生干涉现象，因此光的波动性质可以通过干涉现 象来证实。
一、光的相干性
只有相干波，即频率相同、波动发向相同、初相位相 同或相位差恒定的波源发出的波，才能发生干涉。
《光的波动性》课件
圆孔衍射
圆孔衍射实验
通过在光源和屏幕之间设置一个小圆孔，观察光波通过圆孔后的 衍射现象。
衍射图案
圆孔衍射的图案呈现为一个明亮的中心区域，周围环绕着一圈圈明 暗相间的条纹。
条纹特点
随着与中心距离的增加，条纹逐渐变得模糊和细窄。圆孔衍射的条 纹数量和分布规律与圆孔的直径和光波波长有关。
04
光的偏振
偏振现象及其原理
散射系数
描述散射作用的强弱的物理量，与颗粒的大小、 形状、折射率、入射光的波长等因素有关。
大气散射
大气散射的分类
根据散射颗粒的大小，大气散射可分为瑞利散射和米 氏散射。
大气散射的规律
大气散射的强度与波长的四次方成反比，即波长越短 ，散射越强。
大气透射率的计算
根据大气散射的规律，可以计算出不同波长光线在大 气中的透射率。
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散射在生活中的应用
天空颜色的形成
由于大气散射作用，太阳光在穿过大气层时发生散射，形成了天空 的蓝色。
雾的形成
当大气中的水蒸气和微小颗粒较多时，会发生较强的散射作用，使 光线无法直线传播，形成雾。
防晒措施
由于紫外线容易被皮肤吸收，造成皮肤损伤，人们通常采取涂抹防晒 霜、戴帽子等措施来减少紫外线的散射作用。
干涉条件
相干光源、光程差恒定、振动方向相同。
杨氏双缝干涉实验
01
02
03
实验装置
光源、单缝、双缝源经双 缝产生两束相干光波，在 屏幕上形成干涉条纹。
实验结果
明暗交替的干涉条纹，条 纹间距与波长成正比。
薄膜干涉
薄膜干涉现象
光波在薄膜表面反射和透射时发生的 干涉现象。
光的波动性(共56张PPT)OK
⑸亮纹和暗纹位置
①亮纹
（k=0，1，2，…）
②暗纹
（ k=0，1，2，… ）
③条纹间距
上述条纹间距表达式提供了一种测量光波长的方法
相邻明（暗）条纹中心间的距离
答案：D
5．(2021·山东等级考) 用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗 相间的干涉条纹。下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化 图像，可能正确的是 ( )
一切波都能发生衍射，通过衍射把能量传到阴影区域，能够发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸跟波长差不多．
取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，用平行的单色光照射，在缝后适当距离处放一个像屏 ．
激光束
调节狭缝宽窄
像屏
2、光的衍射
单缝衍射条纹的特征
2、光的衍射
①中央亮纹宽而亮．
解析：选C 空气薄层是由两个反射面形成的，两束光在圆弧面与平面反射形成，干涉条纹的间距不是均匀增加，而是随着空气薄层的厚度越向外增加得越快，所以干涉条纹不是疏密均匀的同心圆，故A、B错误；若在透镜AB面上施加向下的微小压力，满足产生这一亮条纹的厚度向外移，即亮环向远离圆心的方向平移，则可看到同心圆向外扩展，故C正确；若在C处不小心沾上了灰尘，空气膜厚度并未发生改变，明暗相间的同心圆条纹排列不变，故D错误。
②两侧条纹具有对称性，亮纹较窄、较暗．
光的衍射
A
B
S
孔较大时——屏上出现清晰的光斑
孔较小时——屏上出现衍射花样
光的衍射
观察下列衍射图样，分析衍射规律：
不同缝宽的单缝衍射
不同色光的单缝衍射
光的衍射
①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大．
光的波动性教案光的波动性和光的波长计算
光的波动性教案光的波动性和光的波长计算光的波动性教案：光的波动性和光的波长计算导言：光是一种电磁波，既可以表现出粒子性，也可以表现出波动性。
光的波动性对于理解光学现象以及光的特性至关重要。
本教案将介绍光的波动性以及如何计算光的波长。
一、光的波动性1. 光的波动性概述光的波动性是指光具有像波一样的行为，例如折射、干涉、衍射等现象。
这些现象都可以用波动理论来解释。
2. 光的波动模型光的波动模型可以用正弦函数来表示，即光的波动方程为：y = A*sin(ωt - kx + φ)，其中y为波的振动方向，A为振幅，ω为角频率，t 为时间，k为波数，x为波的传播方向，φ为相位常数。
3. 光的波长与频率的关系光的波长λ和频率f之间存在着反比关系，即λ = c / f，其中c为光速。
二、光的波长计算1. 波长计算公式光的波长可以通过以下公式计算：λ = c / f，其中λ为波长，c为光速，f为频率。
2. 实例演算以某光波频率为50 Hz的问题为例，已知光速c为3.00 × 10^8 m/s，可以通过代入计算得到波长：λ = c / f = 3.00 × 10^8 m/s / 50 Hz = 6.00 × 10^6 m。
因此，该光波的波长为6.00 × 10^6 m。
三、光的波动性实验演示1. 折射实验材料准备：透明均匀介质、光源、尺子实验步骤：(1) 将光源置于一透明均匀介质的一侧，尺子放于介质边界处垂直于边界。
(2) 观察尺子在介质中的偏折现象。
实验结果与解释：尺子在介质中出现了偏折，这是由于光在折射时遵循了光的波动性的结果。
2. 干涉实验材料准备：两个相干光源、傅里叶衍射光栅、屏幕实验步骤：(1) 在屏幕上挡住一部分光栅的光，只使其中一个光源射出。
(2) 观察屏幕上的干涉色条纹。
实验结果与解释：出现干涉色条纹是因为两个相干光源经过光栅衍射形成干涉图案，这也是光的波动性的表现。
医用物理学第十二章光的波动性
REPORTING
干涉现象的基本原理
01 02
光波叠加原理
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，其振幅相加，而光强则与 振幅的平方成正比。当光波相位相同时，光强增强；相位相反时，光强 减弱。
干涉条件
产生干涉现象的两束光波必须满足一定的条件，包括频率相同、振动方 向相同以及存在恒定的相位差。
结果分析
双缝干涉实验的结果表明，光具有波动性，且光波在空间中传播时遵循叠加原理。此外， 实验结果还揭示了光的相干性和衍射现象等波动性质。
薄膜干涉及其应用
薄膜干涉原理
当光波照射在薄膜上时，一部分光在薄膜表面反射，另一部分光透射进入薄膜内部并在另一表面反射后再次透射 出来。这两部分反射光在空间中相遇并产生干涉现象。
光的波动性表现
光在传播过程中表现出波动性，如干涉、衍射等 现象。
光的波粒二象性
光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒 二象性。
光的传播方式
直线传播
光在同种均匀介质中沿直线传 播。
反射
光在两种介质的分界面上按一 定的角度返回原介质的现象。
折射
光从一种介质斜射入另一种介 质时，传播方向发生改变的现 象。
视觉矫正原理
当眼睛存在屈光不正（如近视、远视、散光）时，需要通过光学手段进行矫正。这通常涉及佩戴眼镜 或隐形眼镜，以改变光线的折射路径，使其在视网膜上形成清晰的图像。
显微镜成像原理及医学应用
显微镜成像原理
显微镜利用光的折射、反射和干涉等原理，将微小物体放大并成像。不同类型 的显微镜（如光学显微镜、电子显微镜）具有不同的成像机制和分辨率。
光的衍射现象
REPORTING
衍射现象的基本原理
01
第12章光的波动
干涉信号经过数学转换得到传感面上厚度、质量及密度 的信息。厚度的改变对应了蛋白质结构的变化，质量改 变对应着配体与蛋白质的结合，密度改变综合体现了蛋 白质-配体结合前后状态的变化。
目前DPI已经应用这四个方面： 1、蛋白质在表面的结构表征及吸附、固定和聚集过程研 究 2、蛋白质与生物分子或小分子配体的相互作用的研究 3、DNA表面固定化及杂交过程研究 4、模拟生物膜及生物膜与分子相互作用研究
光速和折射率
真空中
c
1
00
2.9979214085m8s
cc
1
介质中 u
n rr
r, r 同一介质，随频率不同而不同，但在空中都是1
某一单色波，经过不同介质中，频率不变。
介质中的波长
u c
n 第12章光的波动
n
电磁波谱
/ nm
/m
/ Hz
/ Hz
第12章光的波动
1.光程 真空 ba S2
a λ,n0=1 b S
介质 baLn2nL 2
光程 :S= nL
a λn n b L
L为光在介质n中的路程，而S称为光程。此光程方程是 将光在介质n中行走的路程L所引起的相位差或所需要的
时间换算成光在真空中行走路程 nL 是相当的。
光程 S=( ni Li )
第12章光的波动
n1 n2 …… nm
d D , x D , r 2 r 1 2 Dr2
r1
d D
x
各级明条纹中心： x k D (k 0,1,2,3)
d
各级暗条纹中心： x 1 (2k 1) D (k 1,2,3)
2
d
相邻明或暗条纹相距： x D
第十二章 光的波动性
L nL ∆ϕ=2π =2π λ' λ
折射率n和几何路程 的乘积 称为光程。 折射率 和几何路程L的乘积 称为光程 。 光程之差 和几何路程 的乘积nL称为光程 称为光程差。决定光波相位变化的， 称为光程差。决定光波相位变化的，不是几何路程和 几何路程差，而是光程和光程差。 几何路程差，而是光程和光程差。
S1
S2
r 1
r2
h
O
O′
) 2、 ∆s=[nh+(r2 −h)]−r =h(n−1 +(r2 −r ) 、 1 1 d = h(n −1) + x D
中央亮纹： 中央亮纹： ∆s=0
h(n−1)D x=− =−1 cm d
22
四、薄膜干涉
1、等倾干涉 、 半波损失 光密介质： 光密介质：折射率较大的介质 光疏介质：折射率较小的介质 光疏介质： 实验表明： 实验表明： 当光从光疏介质入射到光密介质界面反 射时，反射光较入射光有π的相位突变， 射时，反射光较入射光有π的相位突变，或 者说产生半波损失。 者说产生半波损失。
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在一均匀透明介质n1中
放入上下表面平行,厚度
s
为d 的均匀介质 n2(>n1)，
用扩展光源照射薄膜，其
反射和透射光如图所示
ab
a1
b1
光线b与光线 a的光程差为：
s n2 (AB BC) (n1 AD / 2)
半波损失
由折射定律和几何关系可得出：
a
s
n1
i
D C
n2
A
i'
n1 B
b
d
a1 b1
满足n1>n2>n3(或n1 <n2 <n3) 不存在额外程差
a a1
n1
a2
n2 薄膜
n3
对同样的入射光来说，当反 射方向干涉加强时，在透射 方向就干涉减弱。
增透膜和增反膜
在光学器件上镀膜，使某种的反射光或透射
光因干涉而减弱或加强，以提高光学器件的透 射率或反射率。
增透膜-----
利用薄膜上、下表面反射光的光程差符合相消 干涉条件来减少反射，从而使透射增强。
它在真空中的波长为 ,传播速度为c。当它在折射率 为 n 的 介 质 中 传 播 时 , 传 播 速 度 为 u=c/n, 波 长
=u/=c/n .这说明,一定频率的光在折射率为n的介质
中传播时，其波长为真空中波长的1/n。
19
故当光在折射率为n的介质中传播的几何路程为L，则
他所包含的完整波的个数为传播速度为L/,而光在真
源，相干光源发出的光称为相干光。
9
• 波面分割法
从同一波阵面上取出 两部分作为相干光源
S
S1
S2
• 振幅分割法 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
10
二、杨氏双缝实验
11
12
13
二、杨氏双缝实验
路程差：
r2
r1
d D
x
当r2
r1
k或x
k
D d
，k
0,1,2...
P点光强极大，亮条纹。
当光沿不均匀介质传播时：
光程s ni ri
i
例：空气中插入一厚为x， 折射率为 n的介质
s nx r x r (n 1)x
光程差对应的相位差：
s (n1r1 n2r2 )
S1
2
(n1r1
n2r2 )
S2
x n r
r1
n1
r2 P n2
2 s
s (n2r2 n1r1 )
AB面分成偶数个半波带，出现暗纹
AC a sin 4
2
A. A1.
.
.
.
.C
a A 2.
A 3.θ
x
.
B
P
f
结论：分成偶数半波带为暗纹。 分成奇数半波带为明纹。
k a sin (2k 1) 2
0
(k 1,2, ) 暗纹 (k 1,2, ) 明纹
中央明纹
正、负号表示衍射条纹对称分布于中央明纹的两侧
对于任意衍射角，单缝不能分成整数个半波带， 在屏幕上光强介于最明与最暗之间。
讨论
I
1. 光强分布
当 增加时,为什么光强的 极大值迅速衰减？
5 3
0
3 5 sin
2a 2a
2a 2a
当 角增加时，半波带数增加， k增加，抵消
部分多，条纹强度下降。
k a sin (2k 1) 2
0
(k 1,2, ) 暗纹 (k 1,2, ) 明纹
中央明纹
我们由公式可以看出缝越窄（ a 越小），衍射角越
大，条纹分散的越开，衍射现象越明显；反之，条纹 向中央靠拢。
玻璃
n1=1.00 n2=1.22 d
n3=1.50
解 反射光相长干涉即
透射相干光
干涉加强的条件
= 2n2d = k 2n2d
k
k=1时，1=21.22300=732 (nm)——红光；
k=2时，2=1.22300=366
(nm)，——不可见光 33
(2)哪些波长的可见光在透射光中产生相长干涉？ 解 透射光的相长干涉条件即反射光干涉相消
x
1cm
d
24
四、薄膜干涉
半波损失 光密介质：折射率较大的介质 光疏介质：折射率较小的介质
实验表明： 当光从光疏介质入射到光密介质界面反
射时，反射光较入射光有的相位突变，或 者说产生半波损失。
25
薄膜干涉
利用透明薄膜上、下两个表面对入射光的反射和折 射，可在反射方向(或透射方向)获得相干光束
一、薄膜干涉
(1) 如果太阳正位于海域上空,一直升飞机的驾驶员
从机上向下观察,他所正对的油层厚度为460nm,则他
将观察到油层呈什么颜色?
(2) 如果一潜水员潜入该区域水下,又将看到油层呈
什么颜色?
解 (1) Δs 2dn1 k
2n1d , k 1,2,
k
k 1, 2n1d 1104nm
k 2, k 3,
37
衍射现象出现要符合一定条件：
• D 光的直线传播
•D
衍射
38
衍射系统由光源、衍射屏、接收屏组成。
衍射的分类
菲涅耳衍射系统
光源—障碍物
S
—接收屏
光源
距离为有限远。
夫琅禾费衍射系统
光源—障碍物 S —接收屏
距离为无限远。光源
A
B
障碍物
A
B
障碍物
E
接收屏
E
接收屏
一 单缝夫琅禾费衍射
单缝衍射实验装置
xk 1
xk
D
d
x ——条纹变稀疏
d
x ——条纹变密集
D
x ——条纹变密集
实验计算单色光的波长 x k D
d
x 已知 D和 d，测出 k 级条纹对应的距离 即可
16
白光照射
x k D
d
k 3 k 2 k 1 k 1 k 2 k 3
中央明纹为白色，其它各级为彩色，内紫外红 (Why?)
1
2
P
同一原子同一次发出的光在空间相遇时是相干光 ——相干光源
8
2）相干光的产生
只有把光源的同一点发出的光分成两束， 这两束光才是相干光，再通过一定途径让它 们相遇
同一光源获得相干波
分割波阵面法和分割振幅法。来自同一光
源的两束相干波，相当于来自两个频率相
同、振动方向相同、初相位相同或相位差
保持恒定的光源，这样的光源称为相干光
透镜不会引起附加的光程差
23
例题：已知：S2缝上覆盖的介质厚度为 h ，折射率为
n ，设入射光的波长为.求中央明纹位置。
1、r
r2
r1
d D
x
S1
r1
O
S2
r2
O
x 0,k 0,中央亮纹
h
2、 s [nh (r2 h)]r1 h(n1)(r2 r1)
h(n 1) d x D
中央亮纹： s 0
h(n 1) D
L1
K
L2
S
*
E屏幕
用菲涅耳半波带法解释单缝衍射现象
将衍射光束分成一组一组的平行光，每组平行光的 衍射角（与原入射方向的夹角）相同
最大光程差
AC a sin
衍射角不同，
最大光程差也 a
不同，P点位置 不同，光的强 度分布取决于 最大光程差
A
(1)
C
(2)
(1)
(2)
(1)
B (2)
P0 x
P
k
k 1,2,
(2k
1)
2
k 0,1,2,
当i=0一定时，(即垂直入射)
加强（明） 减弱（暗）
干涉条件
s 2dn2 2
k
(2k
1)
2
k 1,2, k 0,1,2,
加强（明） 减弱（暗）
附加光程差的确定
不论入射光的入射角如何
满足n1<n2>n3(或n1 >n2 <n3) 产生额外程差
D d
3
d x14 500nm
D3
（2）
x
D d
3.0 mm
18
三、光程
在对杨氏双缝实验中我们发现，光干涉的结果取决于 两束光在空气中所经过的几何路程之差，但是，许多 光干涉问题并不简单，会涉及到两束光在不同介质的 传播，为了解决这一类问题，我们引入光程的概念。
光在不同介质中的波长不同设有一频率为 的单色光，
17
例1 以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上,双缝与 屏幕的垂直距离为1m.
(1) 从第一级明 纹 到同侧 的第四级明 纹的距离为 7.5mm,求单色光的波长;
(2) 若入射光的波长为600nm,求相邻两明纹间的距离.
解 （1）
xk
D d
k
,
k 0,
1,
2,
x14
x4
x1
D d
4 1
当 = ±2k ， 干涉相长，光强极大
sk k 0,1,2,.
当 2k 1 , k 1,2... , 干涉相消，光强极小
s (k 1 ) k 1,2
2 22
透镜的等光程性
AF和CF在空气中传 A
播距离长，在透镜中 传播的距离短
B
F
BF则相反
C
AF、CF和BF的光程相等，它们会聚 在F点，形成亮点
4n2d ,k 0,1, 2,
2k 1
k=0，1=4n2d=41.22300=1464 (nm)——不可见光 k=1，2=1/3=488 nm——青色光 k=2，3=1/5=293 nm——不可见光