白光的双缝干涉条纹是彩色条纹

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4.3 光的干涉(同步检测)(附答案)—2022-2023学年高二上学期物理选择性必修1

4.3  光的干涉(同步检测)(附答案)—2022-2023学年高二上学期物理选择性必修1

4.3 光的干涉(同步检测)一、选择题1.(多选)杨氏干涉实验证明光的确是一种波,一束单色光投射在两条相距很近的狭缝上,两狭缝就成了两个光源,它们发出的光波发生干涉,产生的干涉图样如图所示,在这两列光波相遇的区域中,实线表示波峰,虚线表示波谷,如果放置光屏,则下列说法正确的()A.A点出现明条纹B. B点出现明条纹C. C点出现暗条纹D. C点出现明条纹2.如图所示,用单色光做双缝干涉实验,P处为第二暗条纹,改用频率较低的单色光重做上述实验(其他条件不变)时,则同侧第二暗条纹的位置()A.仍在P处B.在P点上方C.在P点下方D.要将屏向双缝方向移近一些才能看到3.(多选)如图所示,一束复色光从空气射入玻璃中,得到a、b两条折射光线,以下说法正确的是()A.折射光a的波长小于折射光b的波长B.两束光在相遇区域会发生干涉现象C.如果让两束光分别在同一点通过同一个双缝发生干涉,则所得干涉条纹间的距离Δx a<Δx bD.在玻璃中a光较b光速度快4.如图所示,用频率为f的单色光垂直照射双缝,在光屏上的P点出现第3条暗条纹.已知光速为c,则P点到双缝的距离之差r2-r1应为()A .c 2fB .3c 2fC .3c fD .5c 2f5.以下光源可作为相干光源的是 ( )A.两个相同亮度的烛焰B.两个相同规格的灯泡C.双丝灯泡D.出自一个光源的两束光6.如图所示为双缝干涉实验装置,当使用波长为6×10-7 m 的橙光做实验时,光屏P 点及上方的P 1点形成相邻的亮条纹.若使用波长为4×10-7 m 的紫光重复上述实验,在P 和P 1点形成的亮、暗条纹的情况是( )A.P 和P 1点处都是亮条纹B.P 点处是亮条纹,P 1点处是暗条纹C.P 点处是暗条纹,P 1点处是亮条纹D.P 和P 1点处都是暗条纹7.某同学自己动手利用如图所示的器材,观察光的干涉现象,其中,A 为单缝屏,B 为双缝屏,C 为像屏.当他用一束阳光照射到A 上时,屏C 上并没有出现干涉条纹.他移走B 后,C 上出现一窄亮斑.分析实验失败的原因,最大的可能是( )A.单缝S 太窄B.单缝S 太宽C.S 到S 1和S 2距离不等D.太阳光不能作光源8.白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的( )A.传播速度不同B.强度不同C.振动方向不同D.频率不同9.(多选)杨氏双缝干涉实验中,下列说法正确的是(n 为自然数,λ为光波波长)( )A.在距双缝的路程相等的点形成暗条纹B.在距双缝的路程差为n λ的点形成亮条纹C.在距双缝的路程差为n λ2的点形成亮条纹D.在距双缝的路程差为(2n +1)λ2的点形成暗条纹 10.(多选)关于光的干涉,下列说法中正确的是 ( )A.在双缝干涉现象里,相邻两明条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的B.在双缝干涉现象里,入射光波长变大,相邻两个明条纹间距将变宽C.只有频率相同的两列光波才能产生干涉D.频率不同的两列光波也能产生干涉现象,只是不稳定11.(多选)如图,表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况,实线表示波峰,虚线表示波谷,两列横波的振幅均为A,b、c是a、d连线上的点,b为该连线中点,c在b、d之间.下列说法正确的是()A.a、d处质点的振动加强,e处质点的振动减弱B.图示时刻,c处质点正处在平衡位置上方且向上运动C.图示时刻,b处质点正处在平衡位置且向下运动D.从图示时刻经四分之一周期,b处质点通过的路程为A12.用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象。

白光的双缝干涉条纹是彩色条纹如图

白光的双缝干涉条纹是彩色条纹如图

(1)不同颜色的光波长不同,干涉条纹间距与光波的波长 成正比. (2)从红到紫七色光中波长依次减小,频率依次增大. (3)不同颜色的光具有不同的频率,光的频率取决于光源, 与介质无关.光在不同的介质中传播时,频率不变,但波长要 改变,所以严格地说,光的颜色取决于光的频率.
典例1 对于光现象的下列说法正确的是 A.光的色散现象说明白光是由各种色光复合而成的 B.红光的干涉条纹宽是由于红光的波长小 C.红光由空气进入玻璃,折射率变大,频率变大 D.光的颜色取决于光的波长
sin2
种色光在同一介质中的折射率不一样,红光的折射率小, 通过棱镜后偏折程度小,紫光的折射率大,通过棱镜后的偏 折程度大,所以出现了色散现象.某种玻璃中对各种色光的 折射率如表.
(1)实验中灯芯上撒盐的目的是利用金属钠的焰色反应, 使灯焰发出明亮的黄光,来获得单色光. (2)相干光:两列光的频率相同、相差恒定或两列光的振 动情况总是相同. (3)干涉条纹水平排列的原因是肥皂膜在重力作用下上薄 下厚.
(2)光在通过棱镜时,发生了几次折射?是否一定向其底边 偏折? 提示:如图发生了两次折射.不一定向底边偏折,只有棱镜 的折射率大于周围环境的折射率时,光线才会向底边偏折, 否则,光线向相反的方向偏折.
(3)白光在通过三棱镜后发生色散的原因是什么? 提示:如图在左边界面上,各色光的入射角都相等,但折 射角不相等,红光的最大,紫光的最小.由 sin1 n 知,各
解答本题注意: (1)色散的含义 (2)干涉条纹宽度和波长的关系 (3)决定光的频率的因素 (4)决定光的颜色的因素
【规范解答】选A.光的色散说明白光是复色光,A对;干涉条 纹的宽度与波长成正比,B错;光的频率取决于光源,和介质 没有关系,C错;光的颜色取决于光的频率,D错.

物理光学

物理光学

1.一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O点为该玻璃砖截面的圆心,如图所示中能正确描述其光路的是()解析光束沿玻璃砖半径射向O点,在界面处入射角大于临界角时,发生全反射,小于临界角时,在空气中的折射角大于入射角,A选项正确,C选项错误;当光束由空气射向玻璃砖时,由发生全发射的条件可知,B选项错误;在玻璃中的折射角小于入射角,D选项错误。

2.(多选)(2015·浙江10月选考)为了从坦克内部观察外部目标,在厚度为20 cm 的坦克壁上开了一个直径为12 cm的孔,若在孔内分别安装由同一材料制成的如图所示的三块玻璃,其中两块玻璃的厚度相同。

坦克内的人在同一位置通过玻璃能看到的外界的角度范围是()A.图甲的大于图乙的B.图甲的小于图丙的C.图乙的小于图丙的D.图乙的等于图丙的解析光在玻璃和空气的界面发生折射,假设眼睛在左下角观察,观察到外界的范围比没有玻璃时大。

如图所示,当玻璃的厚度变小时(竖虚线表示玻璃左边位置),观察到外界的范围也变小,且观察范围与玻璃的位置无关,只与玻璃的厚度有关,A、D选项正确。

答案AD【例1】如图所示,一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上,经AB和AC两个面折射后从AC面进入空气。

当出射角i′和入射角i相等时,出射光线相对于入射光线偏转的角度为θ。

已知棱镜顶角为α,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为( )A.sin α+θ2sin α2B.sin α+θ2sin θ2C.sin θsin (θ-α2)D.sinαsin (α-θ2)解析 如图所示,设AB 面上的折射角为γ,AC 面上的入射角为γ′,由于i ′=i ,由光的折射定律及光路可逆知γ′=γ,又设两法线的夹角为β,则由几何关系得:γ+γ′+β=180°,又由α+β=180°,则解得:γ=α2,又由几何关系得:γ+γ′+θ=i +i ′,解得:i =α+θ2,则棱镜对该色光的折射率n =sin i sinγ=sin α+θ2sin α2,故A 正确。

光的双缝干涉 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册

光的双缝干涉 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册
(2)单色光的干涉图样与白光的干涉图样有什么不同吗?
【提示】(1)双缝干涉图样的条纹关于中间条纹左右对称。(2)单色光的干涉图样:干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹。白光的干涉图样:中央条纹是白色的,两侧干涉条纹是彩色条纹。
[活动 ]双缝干涉图样明暗条纹的判断
例3 在双缝干涉实验中,双缝到光屏上 点的距离之差为 ,若两次实验分别用频率 的单色光 和 的单色光 进行实验,则 点出现明、暗条纹的情况是( )。A.单色光 和 分别照射时,均出现明条纹B.单色光 和 分别照射时,均出现暗条纹C.单色光 照射时出现明条纹,单色光 照射时出现暗条纹D.单色光 照射时出现暗条纹,单色光 照射时出现明条纹
,出现亮纹; ,出现暗纹。
2.相邻两亮(暗)条纹间的距离: (等间距、等宽)。
应用探究
[活动 ]白光的双缝干涉现象
例2 在光的双缝干涉现象里,下列描述正确的是( )。A.用白光做光的干涉实验时,偏离中央亮条纹最远的是波长较长的红光B.用白光做光的干涉实验时,偏离中央亮条纹最远的是波长较短的紫光C.相邻两亮条纹和相邻两暗条纹的间距是不等的D.在双缝干涉现象里,把入射光由红光换成紫光,相邻两个亮条纹间距将变宽
A. B. C. D.
D
[解析] 出现第3条暗条纹,说明 、 到 点距离之差为 ,而 ,所以 ,D项正确。
4.(任务2)(多选)双缝干涉实验装置如图所示,绿光通过单缝 后,投射到具有双缝的挡板上,双缝 和 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 点到两缝的距离相等,距 点最近的第一条亮条纹在 点处。已知红光、绿光和蓝光三种色光比较,红光的波长最长,蓝光的波长最短,那么如果将入射的单色光换成红光或蓝光,讨论屏上 点及其上方的干涉条纹情况,下列叙述正确的是( )。

波动光学 光学习题课2(课后问题)

波动光学 光学习题课2(课后问题)
(D)若玻璃的折射率n1=1.50,原来玻璃之间是空气, 现用折射率n2=1.55的透明液体代替空气,干涉条纹纹,
观察它是否移动,向哪个方向移动。(2)条纹间距是否
变化。
x 0 2n2
劈尖上表面向上平移,角不变,所以干涉条纹间距不变
(3)寻常光和非常光 一束光线进入各向异性的晶体后分解为两束折射光的现象 叫做双折射。遵循折射定律的叫做寻常光或o光不遵循折 射定律的叫做非常光或e光。寻常光在晶体内各方向上的 传播速度相同;而非常光的传播速度随传播方向的变化而 变化。
(4)光轴 在双折射晶体内有一确定方向,光沿这一方向传播时, 寻常光和非常光的传播速度(或折射率)相同,不产生 双折射现象,这个方向叫做光轴。
答:光照射到薄肥皂膜泡上,会发生反射和折射,各
条反射光或各条折射光互为相干光,又由于白光是复
色光,它含有各个波长的光,各条光线发生干涉,干
涉图样是彩色的,所以我们看到膜泡出现颜色。
当膜即将破裂时,膜的厚度约等于波长的1/4,即使发 生干涉的透射光的光程差为/2,发生干涉相消,所以 从透射方向看膜上出现黑色。当膜厚度远小于波长时, 反射光的光程差约等于/2,所以从反射方向看薄膜程 黑色。
但等厚度的位置向左移动,因此干涉条纹向左移动。如果
玻璃片向上移动太多,使劈尖厚度增大太多,则相干光的
条件得不到满足,干涉条纹消失。
劈尖上表面向右平移, 角不变,条纹间距不变,等厚度
位置向右移动,所以条纹向右移动。
当增大时,条纹间距减小;等厚度的位置向左移动,所 以干涉条纹向左方密集。
x 0 2n2
17-2、如本题图所示,由相干光源 S1和S2发出波长为 的单色光,分别通过两种介质(折射率分别为n1和 n2,且n1>n2),射到这两种介质分界面上一点P。已 知两光源到P的距离均为r。问这两条光的几何路程是

第五章 1光的干涉作业答案

第五章 1光的干涉作业答案

1光的干涉一、双缝干涉1.1801年,英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功地观察到了光的干涉.2.双缝干涉实验(1)实验过程:激光束垂直射到两条狭缝S1和S2时,S1和S2相当于两个完全相同的光源,从S1和S2发出的光在挡板后面的空间叠加而发生干涉现象.(2)实验现象:在屏上得到明暗相间的条纹.(3)实验结论:光是一种波.3.出现明、暗条纹的条件光从两狭缝到屏上某点的路程差为半波长λ2的偶数倍(即波长λ的整数倍)时,这些点出现明条纹;当路程差为半波长λ2的奇数倍时,这些点出现暗条纹.二、薄膜干涉1.原理:以肥皂膜为例,单色光平行入射到肥皂泡液薄膜上,由液膜前后两个表面反射回来的两列光是相干光,它们相互叠加产生干涉,肥皂泡上就出现了明暗相间的条纹或区域.2.图样:以光照射肥皂泡为例,如果是单色光照射肥皂泡,肥皂泡上就会出现明暗相间的条纹或区域;如果是白光照射肥皂泡,液膜上就会出现彩色条纹.3.应用:检查平面的平整程度.原理:空气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉.1.判断下列说法的正误.(1)两只相同的手电筒射出的光在同一区域叠加后,看不到干涉图样的原因是干涉图样太细小看不清楚.(×)(2)屏上到双缝的路程差等于半波长的整数倍,此处为暗条纹.(×)(3)水面上的油膜呈现彩色条纹,是油膜表面反射光与入射光叠加的结果. (×)(4)观察薄膜干涉条纹时,应在入射光的另一侧.(×)2.如图1所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×10-7 m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7 m.则在这里出现的应是________(填“亮条纹”或“暗条纹”).图1答案暗条纹一、杨氏干涉实验1.杨氏双缝干涉实验(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.(2)单缝的作用:获得一个线光源,使光源有唯一的频率和振动情况.也可用激光直接照射双缝.(3)双缝的作用:将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光.2.光产生干涉的条件两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同.杨氏双缝干涉实验是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的.3.干涉图样(1)单色光的干涉图样:干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹.(2)白光的干涉图样:中央条纹是白色的,两侧干涉条纹是彩色条纹.例1 在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),已知红光与绿光的频率、波长均不相等,这时( )A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的干涉条纹依然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮答案 C解析 分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后,红光和绿光的频率不等,不能发生干涉,因此屏上不会出现干涉条纹,但仍有光亮.二、决定条纹间距的条件1.两相邻亮条纹(或暗条纹)间距离与光的波长有关,波长越长,条纹间距越大.白光的干涉条纹的中央是白色的,两侧是彩色的,这是因为:各种色光都能形成明暗相间的条纹,都在中央条纹处形成亮条纹,从而复合成白色条纹.两侧条纹间距与各色光的波长成正比,条纹不能完全重合,这样便形成了彩色干涉条纹.2.亮、暗条纹的判断如图3所示,设屏上的一点P 到双缝的距离分别为r 1和r 2,路程差Δr =r 2-r 1.(1)若满足路程差为波长的整数倍,即Δr =kλ(其中k =0,1,2,3…),则出现亮条纹.k =0时,PS 1=PS 2,此时P 点位于屏上的O 处,为亮条纹,此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹.k 为亮条纹的级次.(2)若满足路程差为半波长的奇数倍,即Δr =2k -12λ(其中k =1,2,3…),则出现暗条纹.k 为暗条纹的级次,从第1级暗条纹开始向两侧展开.例2 如图4所示是双缝干涉实验装置,使用波长为600 nm 的橙色光源照射单缝S ,在光屏中央P 处观察到亮条纹,在位于P 点上方的P 1点出现第一条亮条纹(即P 1到S 1、S 2的路程差为一个波长),现换用波长为400 nm 的紫色光源照射单缝,则( )A.P 和P 1仍为亮条纹B.P 为亮条纹,P 1为暗条纹C.P 为暗条纹,P 1为亮条纹D.P 、P 1均为暗条纹答案 B解析 从单缝S 射出的光波被S 1、S 2两缝分成两束相干光,由题意知屏中央P 点到S 1、S 2距离相等,即分别由S 1、S 2射出的光到P 点的路程差为零,因此中央是亮条纹,无论入射光是什么颜色的光、波长多大,P 点都是中央亮条纹.而分别由S 1、S 2射出的光到P 1点的路程差刚好是橙光的一个波长,即|P 1S 1-P 1S 2|=600 nm =λ橙.当换用波长为400nm 的紫光时,|P 1S 1-P 1S 2|=600 nm =32λ紫,则两列光波到达P 1点时振动情况完全相反,即分别由S 1、S 2射出的紫色光到达P 1点时相互削弱,因此,在P 1点出现暗条纹.综上所述,选项B 正确.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路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.3.薄膜干涉是经薄膜前、后表面反射的两束光叠加的结果出现亮条纹的位置,两束光的路程差Δr =kλ(k =0,1,2,3…),出现暗条纹的位置,两束光的路程差Δr =2k +12λ(k =0,1,2,3…).4.薄膜干涉的应用(1)检查平面平整度的原理光线经空气薄膜的上、下两面的反射,得到两束相干光,如果被检测平面是光滑平整的,得到的干涉条纹是等间距的.如果被检测平面某处凹下,则对应条纹提前出现,如果某处凸起,则对应条纹延后出现.(2)增透膜的原理在增透膜的前、后表面反射的两列光波形成相干波,当路程差为半波长的奇数倍时,两光波相互削弱,反射光的能量几乎等于零.例3 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( )答案 B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路程差,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.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、后表面反射光的路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.1.(双缝干涉实验)(2018·北京卷)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹,在光源与单缝之间加上红色滤光片后( )A.干涉条纹消失B.彩色条纹中的红色条纹消失C.中央条纹变成暗条纹D.中央条纹变成红色答案 D解析 在光源与单缝之间加上红色滤光片后,只透过红光,屏上出现红光(单色光)的干涉条纹,中央条纹变成红色.2.(亮、暗条纹的判断)在双缝干涉实验中,双缝到光屏上P 点的距离之差为0.6 μm ,若分别用频率为f 1=5.0×1014 Hz 和f 2=7.5×1014 Hz 的单色光垂直照射双缝,则P 点出现亮、暗条纹的情况是( )A.用单色光f 1和f 2分别照射时,均出现亮条纹B.用单色光f 1和f 2分别照射时,均出现暗条纹C.用单色光f 1照射时出现亮条纹,用单色光f 2照射时出现暗条纹D.用单色光f 1照射时出现暗条纹,用单色光f 2照射时出现亮条纹答案 C解析 单色光f 1的波长:λ1=c f 1=3×1085.0×1014 m =0.6×10-6 m =0.6 μm. 单色光f 2的波长:λ2=c f 2=3×1087.5×1014 m =0.4×10-6 m =0.4 μm. 因P 点到双缝的距离之差Δx =0.6 μm =λ1,所以用单色光f 1照射时P 点出现亮条纹.Δx =0.6 μm =32λ2, 所以用单色光f 2照射时P 点出现暗条纹,故选项C 正确.3.(多选)用红光做光的双缝干涉实验,如果将其中一条缝改用蓝光,下列说法正确的是( )A.在光屏上出现红蓝相间的干涉条纹B.只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象,此时不产生干涉现象C.频率不同的两束光也能发生干涉现象,此时出现彩色条纹D.尽管亮、暗条纹都是光波相互叠加的结果,但此时红光与蓝光只叠加而不产生干涉现象答案 BD解析 频率相同、相位差恒定、振动方向相同是产生干涉现象的条件,红光和蓝光的频率不同,不能产生干涉现象,不会产生干涉条纹,A 、C 错误.4.(多选)用单色光做双缝干涉实验时( )A.屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹B.屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处,可能是亮条纹,也可能是暗条纹C.屏上的亮条纹一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方D.屏上的亮条纹是两列光波的波峰与波谷相遇的地方答案 AB解析在双缝干涉实验中,屏上到双缝的路程差等于波长整数倍处出现亮条纹,是振动加强处,不一定是两列光波的波峰与波峰相遇的地方,也可能是波谷与波谷相遇的地方,A选项正确,C选项错误;屏上到双缝的路程差等于半波长整数倍处,可能是半波长的奇数倍(暗条纹),也可能是半波长的偶数倍(亮条纹),B选项正确;两列光波的波峰与波谷相遇的地方,应是暗条纹,D选项错误.5.(多选)双缝干涉实验装置如图3所示,绿光通过单缝S后,投射到有双缝的挡板上,双缝S1和S2与单缝S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O点上侧的第一条亮条纹,如果将入射的单色光换成红光或蓝光,已知红光波长大于绿光波长,绿光波长大于蓝光波长,则下列说法正确的是()A.O点是红光的亮条纹B.红光的同侧第一条亮条纹在P点的上方C.O点不是蓝光的亮条纹D.蓝光的同侧第一条亮条纹在P点的上方答案AB解析中央O点到S1、S2的路程差为零,所以换不同颜色的光时,O点始终为亮条纹,选项A正确,C错误;波长越长,条纹间距越宽,所以红光的同侧第一条亮条纹在P点上方,蓝光的同侧第一条亮条纹在P点下方,选项B 正确,D错误.6.(多选)下列现象中可以用薄膜干涉来解释的是()A.海市蜃楼B.水面上的油膜在阳光照射下呈彩色C.肥皂泡在阳光照射下呈现五颜六色D.荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮答案BC解析海市蜃楼是光在空气中发生折射形成的,故选项A错误;荷叶上的水珠在阳光下晶莹透亮是全反射的结果,故选项D错误;油膜在阳光照射下呈彩色、肥皂泡在阳光照射下呈现五颜六色都是薄膜干涉的结果,故选项B、C 正确.7.(多选)如图4所示,一束白光从左侧射入肥皂薄膜,下列说法中正确的是()A.人从右侧向左看,可以看到彩色条纹B.人从左侧向右看,可以看到彩色条纹C.彩色条纹水平排列D.彩色条纹竖直排列答案BC解析一束白光射到薄膜上,经前、后两个面反射回来的光相遇,产生干涉现象,从左侧向右看可看到彩色条纹,又由于薄膜同一水平线上的厚度相同,所以彩色条纹是水平排列的,故正确答案为B、C.8.如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置,所用单色光是用普通光通过滤光片产生的,检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的()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 的下表面答案 C解析 干涉法的原理是利用单色光的薄膜干涉,这里的薄膜指的是标准样板与待测玻璃板之间的空气层.在空气层的上表面和下表面分别反射的光会发生干涉,观察干涉后形成的条纹是否为平行直线,可以判断厚玻璃板的上表面是否平整.因此选项C 正确.9在双缝干涉实验中,若双缝处的两束光的频率均为6×1014 Hz ,两光源S 1、S 2的振动情况恰好相反,光屏上的P 点到S 1与到S 2的路程差为3×10-6 m ,如图所示,则:(注意和同频同步结论刚好相反)(1)P 点是亮条纹还是暗条纹?(2)设O 为到S 1、S 2路程相等的点,则P 、O 间还有几条亮条纹,几条暗条纹?(不包括O 、P 两处的条纹) 答案 (1)暗条纹 (2)5条暗条纹,6条亮条纹解析 (1)由λ=c f得λ=5×10-7 m n =Δs λ=3×10-65×10-7=6 由于两光源的振动情况恰好相反,所以P 点为暗条纹.(2)O 点到S 1、S 2的路程差为0,也是暗条纹,OP 间还有5条暗条纹,6条亮条纹.。

高中物理一轮复习-光的波动性(实验:用双缝干涉测光的波长)

高中物理一轮复习-光的波动性(实验:用双缝干涉测光的波长)

高中物理一轮复习-光的波动性(实验:用双缝干涉测光的波长)考点一光的干涉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.命题视角1双缝干涉(2014·高考江苏卷)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[审题点睛]利用双缝干涉条纹的宽度Δx=ldλ来判断哪些条件变化可引起Δx增大.[解析]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.[答案] B命题视角2薄膜干涉如图所示是用干涉法检查某块厚玻璃板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反射的光线叠加而成的()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]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、下表面反射回两列光波形成干涉条纹.空气薄层的上、下表面就是a的下表面和b的上表面.[答案] C1.[视角1](2014·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 =1.00×589×10-90.350×10-2m ≈1.68×10-4 m. 2.[视角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E .若使用半径小一些的凸薄透镜,则干涉条纹的间距要变大解析:选ACE.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.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.若使用半径小一些的凸薄透镜,则空气薄膜上的厚度变化更快,则形成的干涉条纹的间距要变大.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 =ld λ.(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.考点二光的衍射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,向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.(2014·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.[思路点拨]解答本题注意以下两点:(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3.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E.一束白光通过三棱镜形成彩色光带解析: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;一束白光通过三棱镜形成彩色光带是光的折射现象;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.4.(2016·郑州模拟)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E.如果屏上条纹变细,表明抽制的丝变粗解析:选ADE.本题为光的衍射现象在工业生产中的实际应用,考查光的衍射现象,若障碍物的尺寸与光的波长相比差不多或更小,衍射现象较明显.通过观察屏上条纹的变化情况,从而监测抽制的丝的情况,故选ADE.1.单缝衍射与双缝干涉的比较2.光的干涉和衍射的本质光的干涉和衍射都属于光的叠加,从本质上看,干涉条纹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.考点三光的偏振现象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(选填“横波”或“纵波”).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.3.偏振光的产生自然光通过起偏器: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,叫做起偏器.第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光,叫做检偏器.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[审题点睛]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处的光强为零.[答案] C5.(2016·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E.以SP为轴将A转过90°后,在P处将看到光亮解析:选BDE.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;同理E也对.6.(2016·江西南昌联考)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.以下措施中不可行的是() 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°E.前窗玻璃的透振方向是斜向左上45°,车灯玻璃的透振方向也是斜向左上45°解析:选ABC.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.A、B、C不可行,D、E可行.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.考点四实验:用双缝干涉测光的波长1.实验原理单色光通过单缝后,经双缝产生稳定的干涉图样,图样中相邻两条亮(暗)纹间距Δx与双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光的波长λ之间满足λ=dΔx/l.2.实验步骤(1)观察干涉条纹①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上.如图所示.②接好光源,打开开关,使灯丝正常发光.③调节各器件的高度,使光源发出的光能沿轴线到达光屏.④安装双缝和单缝,中心大致位于遮光筒的轴线上,使双缝与单缝的缝平行,二者间距约5 cm~10 cm,这时,可观察白光的干涉条纹.⑤在单缝和光源间放上滤光片,观察单色光的干涉条纹.(2)测定单色光的波长①安装测量头,调节至可清晰观察到干涉条纹.②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央,记下手轮上的读数a1,将该条纹记为第1条亮纹;转动手轮,使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央,记下此时手轮上的读数a2,将该条纹记为第n条亮纹.③用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(d是已知的).④改变双缝间的距离d,双缝到屏的距离l,重复测量.3.数据处理(1)条纹间距Δx=|a2-a1n-1|.(2)波长λ=dlΔx.(3)计算多组数据,求λ的平均值.4.注意事项(1)安装时,注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上,并使单缝、双缝平行且间距适当.(2)光源灯丝最好为线状灯丝,并与单缝平行且靠近.(3)调节的基本依据是:照在光屏上的光很弱,主要原因是灯丝与单缝、双缝,测量头与遮光筒不共轴所致,干涉条纹不清晰一般原因是单缝与双缝不平行所致,故应正确调节.(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Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比,Δx1________Δx2(选填“>”“=”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=Ldλ可知,Δx1>Δx2.相邻亮条纹之间的距离为Δx=10.55mm=2.1 mm,双缝间的距离d=LλΔx,代入数据得d=0.300 mm.[答案]>0.3007.在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图):(1)下列说法哪一个是错误的________.(填选项前的字母)A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝B.测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C.为了减小测量误差,可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a,求出相邻两条亮纹间距Δx=a/(n-1) (2)测量某亮纹位置时,手轮上的示数如图,其示数为________mm.解析:(1)在“用双缝干涉测光的波长”实验中,首先应取下遮光筒左侧的元件,调节光源高度,使光束直接沿遮光筒轴线把屏照亮,故A错误;根据实验操作可知B、C正确.(2)读数为1.5 mm+47.0×0.01 mm=1.970 mm.答案:(1)A(2)1.9708.(2016·浙江名校模拟)(1)用游标卡尺观察光的衍射现象时,某次游标卡尺的示数如图甲所示,则两测脚间狭缝的宽度为________.用激光照射该狭缝,在屏上出现衍射条纹,如果减小狭缝的宽度,衍射条纹的宽度将变________.甲(2)在用如图乙所示的装置研究光的双缝干涉现象时,有下面几种方法:乙A.将观察屏移近双缝,干涉条纹间距变窄B.将滤光片由蓝色的换成红色的,干涉条纹间距变宽C.将单缝向双缝移动一小段距离后,干涉条纹间距变宽D.换一个两缝之间距离较大的双缝,干涉条纹间距变窄E.去掉滤光片后,干涉现象消失其中正确的是________.答案:(1)0.36 mm大(2)ABD一、选择题(每小题至少有一个选项正确)1.(2016·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E.通过手指间的缝隙观察日光灯可以看到彩色条纹,这是光的衍射现象[导学号76070601]解析:选BCE.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;通过手指间的缝隙观察日光灯看到彩色条纹,这属于光的单缝衍射现象,E正确.2.(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E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距[导学号76070602]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,波长小于b光的波长,选项B正确.由n=cv 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.做双缝干涉实验时,根据Δx=Ldλ得a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距,选项E错误.3.(2016·江西八校联考)以下说法中正确的是()A.对于同一障碍物,波长越大的光波越容易绕过去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E.不管光源与观察者是否存在相对运动,观察者观察到的光速是不变的[导学号76070603]解析:选ADE.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.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.检查平面的平整度是利用了光的干涉,所以D项对.由光速不变原理知,E项正确.4.(2016·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v0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E.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的,与光源、观察者间的相对运动没有关系[导学号76070604]解析:选ACE.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.5.(2014·高考浙江卷)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[导学号76070605]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=ldλ知,用红光时得到的条纹间距比蓝光的宽,选项D正确.6.下列说法中正确的是()A.照射珍贵物品用的“冷光灯”利用了光的衍射原理B.全息照片用激光来拍摄,主要是利用了激光的相干性好的特点C.拍摄玻璃橱窗内的物品时,在镜头前加一个偏振片可以减小反射光的强度D.海市蜃楼是光的干涉形成的E.利用光的干涉现象可以检查平面的平整度[导学号76070606]解析:选BCE.照射珍贵物品用的“冷光灯”利用了光的薄膜干涉原理,A错误;全息照片用激光来拍摄,利用了激光的相干性好的特点,B正确;照相机镜头前加偏振片可以减小反射光的强度,C 正确;海市蜃楼是光的全反射现象,D错误.通过形成的干涉条纹的弯曲方向可以判断平面的平整度,E正确.7.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E.蓝光的第一条亮条纹在P点的下方[导学号76070607]解析:选ACE.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=ldλ可知,C、E正确.8.关于波的现象,下列说法正确的有()A.当波从一种介质进入另一种介质时,频率不会发生变化B.光波从空气进入水中后,更容易发生衍射C.波源沿直线匀速靠近一静止接收者,则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低D.不论机械波、电磁波,都满足v=λf,式中三参量依次为波速、波长、频率E.电磁波具有偏振现象[导学号76070608]解析:选ADE.由波的性质可知,A正确;光波从空气进入水中,波速变小,波长变短,故不容易发生衍射,B错;由多普勒效应可判断,波源靠近接收者的过程中,接收者接收到波信号的频率会比波源频率高,则C错误;波速的计算公式v=λ·f(v波速,λ波长,f频率)对机械波和电磁波通用,则D正确;光波具有偏振现象,光波是电磁波,则E正确.二、非选择题(按题目要求作答)9.(1)如图所示,在“用双缝干涉测光的波长”实验中,光具座上放置的光学元件依次为①光源、②______________、③____________、④____________、⑤遮光筒、⑥光屏.对于某种单色光,为增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离,可采取____________或____________的方法.(2)如果将灯泡换成激光光源,该实验照样可以完成,这时可以去掉的部件是________(填数字代号).(3)转动测量头的手轮,使分划板中心刻线对准第1条亮条纹,手轮的读数如图甲所示.继续转动手轮,使分划板中心刻线对准第10条亮条纹,手轮的读数如图乙所示.则相邻两亮条纹的间距是________mm.(4)如果已经量得双缝的间距是0.30 mm、双缝和光屏之间的距离是900 mm,则待测光的波长是______m(取三位有效数字).[导学号76070609]解析:(1)由实验原理可知②③④分别是滤光片、单缝、双缝.由Δx=ldλ可知,要增加相邻亮条纹(暗条纹)间的距离,可采取的办法有:①增大双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒);②减小双缝之间的距离.(2)由于激光是相干光源,故可以去掉的部件是②、③.(3)甲图读数是0.045 mm,乙图读数是14.535 mm,它们的差值是14.490 mm,中间跨越了10-1=9个亮条纹间距,所以相邻两亮条纹间距是Δx=14.4909mm=1.610 mm.(4)光的波长:λ=Δx·dl=5.37×10-7 m.答案:(1)滤光片单缝双缝增加双缝到光屏间的距离(或选用较长的遮光筒)减小双缝之间的距离(2)②③(3)1.610(4)5.37×10-7。

白光干涉_精品文档

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白光干涉引言白光干涉是一种以白光为光源的干涉现象。

干涉现象是指两束或多束光波相互叠加形成干涉条纹的现象。

白光由许多不同波长的光波组成,因此在干涉中会出现一整套彩色的干涉条纹。

白光干涉广泛应用于光学领域,也为研究光的性质和干涉现象提供了重要的实验手段。

白光干涉的原理白光干涉的原理可以通过杨氏双缝干涉实验来解释。

在杨氏双缝干涉实验中,一束光通过一块有两个狭缝的屏幕后,会形成一组干涉条纹。

当白光通过这两个狭缝时,不同波长的光波会以不同的角度散射,因此在干涉条纹中可以观察到彩色的条纹。

干涉条纹的形成是由于光波的相干性。

相干性指的是两个光波的相位关系的稳定性。

当两束光波的相位差满足一定条件时,它们会相互干涉形成明暗相间的条纹。

在白光干涉中,不同波长的光波会产生不同的相位差,从而形成彩色的干涉条纹。

应用白光干涉在很多领域都有重要的应用。

以下是一些常见的应用:1. 厚度测量:白光干涉可以用来测量透明物体的厚度。

通过测量干涉条纹的间距或颜色的变化,可以推断出透明物体的厚度。

这在材料科学和工程中具有重要意义。

2. 反射率测量:白光干涉也可以用来测量材料的反射率。

通过分析反射光的干涉条纹,可以推断出材料的光学性质。

这对于研究透明材料的折射率和反射率具有重要意义。

3. 光学薄膜:白光干涉在光学薄膜的设计和表征中起着关键作用。

薄膜的干涉效应可以用来实现光学滤波器、反射镜和分光器等光学器件。

通过精确控制薄膜的厚度和折射率,可以实现对特定波长光的选择性传输或反射。

4. 激光干涉:白光干涉在激光器技术中也有重要应用。

激光干涉可以用来调谐激光器的输出波长和稳定性。

通过调整反射镜或干涉仪的位置,可以实现对激光器输出光波的准确控制。

结论白光干涉是一种以白光为光源的干涉现象。

它通过不同波长的光波的干涉叠加,形成彩色的干涉条纹。

白光干涉在光学领域的应用十分广泛,例如厚度测量、反射率测量、光学薄膜设计和激光器技术等。

这些应用不仅丰富了人们对光的认识,也为光学科学的发展做出了重要贡献。

光的颜色色散

光的颜色色散
如果被检表面是平的,产生的干涉条纹就是平行的; 如果观察到的干涉条纹发生弯曲,则表示被检测表面 微有凸起或凹下。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平 整情况。这种测量精度可达10-6cm。
单色光
标准样板 薄片
被检测平面
(a)
(b)
(c)
注:薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右,只相当于一张纸片的厚度
三.薄膜干涉的应用
13.7光的颜色 色散
回顾:双缝干涉实验:
单缝 双缝
S1 S
S2 红滤色片
屏幕
观察不同单色光的双缝干涉条纹的情况,说 说你的思考?
白光的双缝干涉
单缝 双缝
屏幕
S1 S
1、现象:
S2
①中央为白色亮条纹
②两侧为彩色条纹
③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的
2、解释:
由白光是复色光,各色光的波长不同,各色光所得到
(1)、白光经过棱 镜发生色散 (2)、紫光偏折程 度最大,红光偏 折最程度最小 (3)、出射光与入 射光相比, 明显向 棱镜的底边偏折.
四、折射时的色散
3、色散的产生的原因
(1)白光是由各种单色光组成的复色光 (2)棱镜对各种色光折射率不同 (3)各种色光在同一介质中的速度不同
红光速度 最大, 紫光速度 最小.
d=nλ/2
•光程差为半波 长的奇数倍,形 成暗条纹。即膜 的厚度满足1/4 波长的奇数倍. d=(2n+1)λ/4
膜的厚度对条纹间距的影响?
二.薄膜干涉中的色散
规律分析:
1.在薄膜干涉中,前、后表面反射光的路程差 由膜的厚度决定,所以薄膜干涉中同一明条纹 (暗条纹)应出现在膜的厚度相等的地方。 2.由于普通光相干长度极短,所以薄膜干涉 时,介质膜应足够薄,才能观察到干涉条纹。

实验15 用双缝干涉实验测量光的波长 教案

实验15 用双缝干涉实验测量光的波长 教案

实验十五用双缝干涉实验测量光的波长1.观察双缝干涉图样,掌握实验方法。

2.测量单色光的波长。

相邻两条亮条纹的中心间距Δx与入射光波长λ,双缝S1、S2间距d及双缝与屏的距离l满足的关系式为:Δx=ldλ。

光具座、光源、学生电源、导线、透镜、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺。

如图甲所示,测量头通常有两种,但都由分划板、目镜、手轮等构成,转动手轮,分划板会左右移动。

测量时,应使分划板的中心刻线与亮条纹的中心对齐,如图乙,记下此时手轮上的读数。

两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离。

实际测量时,要测出n个亮条纹间的距离a,再求出相邻两条亮条纹间的距离Δx=an-1。

1.如图所示,安装仪器(注:滤光片可装在单缝前)(1)将光源、透镜、遮光筒、毛玻璃屏依次安装在光具座上。

(2)打开光源,调节光源的高度和角度,使它发出的光束沿着遮光筒的轴线把屏照亮。

(3)放好单缝和双缝。

注意使单缝与双缝相互平行,尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上。

2.观察记录与数据处理(1)调节单缝与双缝间距为5~10 cm时,观察白光的双缝干涉图样。

(2)在单缝和光源之间放上滤光片,观察单色光的双缝干涉图样。

(3)用刻度尺测量出双缝到屏的距离l。

(4)调节测量头,使分划板中心刻线对齐第1条亮条纹的中心,记下手轮上的读数a1;转动手轮,使分划板向一侧移动,当分划板中心刻线与第n条亮条纹中心对齐时,记下手轮上的读数a2。

(5)分别改变滤光片的颜色和双缝的距离,观察干涉条纹的变化,并求出相应的波长。

1.相邻两亮条纹间距的计算:Δx=|a2-a1|n-1,可多测几组不同的n对应的Δx求平均值,减小误差。

2.由λ=dlΔx计算波长。

1.测量双缝到屏的距离l存在的误差。

2.测条纹间距Δx带来的误差(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。

(2)分划板的中心刻线与干涉条纹不平行,中心刻线没有恰好位于亮条纹中心。

(3)测量多条亮条纹间的距离时读数不准确。

波动光学试题-答案版3

波动光学试题-答案版3

波动光学一、概念选择题1. 如图所示,点光源S 置于空气中,S 到P 点的距离为r ,若在S 与P 点之间置一个折射率为n (n >1),长度为l 的介质,此时光由S 传到P 点的光程为( D )(A )r (B )l r - (C )nl r - (D ))1(-+n l r 2. 在相同的时间内,一束波长为λ(A )传播的路程相等,走过的光程相等;(B )传播的路程相等,走过的光程不相等;(C )传播的路程不相等,走过的光程相等;(D )传播的路程不相等,走过的光程不相等。

3. 来自不同光源的两束白光,例如两束手电筒光照射在同一区域内,是不能产生干涉图样的,这是由于( C )(A )白光是由不同波长的光构成的 (B )两光源发出不同强度的光(C )两个光源是独立的,不是相干光源 (D )不同波长,光速不同4. 真空中波长为λ的单色光,在折射率为n 的均匀透明媒质中,从A 点沿某一路径传播到B 点,路径的长度为l , 则A 、B 两点光振动位相差记为∆ϕ, 则( C )(A )当l = 3 λ / 2 ,有∆ϕ = 3 π(B ) 当 l = 3 λ/ (2n ) , 有∆ϕ = 3 n π.(C ) 当 l = 3 λ /(2 n ),有∆ϕ = 3 π(D ) 当 l = 3 n λ/ 2 , 有∆ϕ = 3 n π.5. 用单色光做双缝干涉实验,下述说法中正确的是( A )(A )相邻干涉条纹之间的距离相等(B )中央明条纹最宽,两边明条纹宽度变窄(C )屏与缝之间的距离减小,则屏上条纹宽度变窄(D )在实验装置不变的情况下,红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距6. 用单色光垂直照射杨氏双缝时,下列说法正确的是( C )(A )减小缝屏距离,干涉条纹间距不变(B )减小双缝间距,干涉条纹间距变小(C )减小入射光强度, 则条纹间距不变(D )减小入射波长, 则条纹间距不变7. 一束波长为 λ 的单色光由空气垂直入射到折射率为n 的透明薄膜上,透明薄膜放在空气中,要使透射光得到干涉加强,则薄膜最小的厚度为( D )(A )λ / 4 (B )λ / (4 n )(C )λ / 2 (D )λ / (2 n )8. 有两个几何形状完全相同的劈尖:一个由空气中的玻璃形成,一个由玻璃中的空气形成。

教科版选修3-4 第5章 第1节 光的干涉

教科版选修3-4 第5章 第1节 光的干涉

第1节光_的_干_涉1.用单色光做双缝干涉实验时,屏上出现明暗相间的条纹,用白光做双缝干涉实验时,屏上出现彩色条纹。

2.屏上某点到双缝的距离之差Δr=±kλ时,该点为明条纹,屏上某点到双缝的距离之差Δr=±(2k-1)λ2时,该点为暗条纹。

3.干涉图样中,相邻两明条纹或暗条纹的间距相同。

4.薄膜干涉是膜的前后两表面的反射光的干涉,观察薄膜干涉时,观察者应与光源在薄膜的同侧。

1801年,英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。

(如图所示) 1.实验过程让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上,两狭缝相距很近,两狭缝就成了两个光源,它们的振动情况总是相同的,两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。

2.实验现象在屏上得到明暗相间的条纹。

3.实验结论实验证明光是一种波。

[跟随名师·解疑难]1.双缝干涉实验的装置示意图实验装置如图所示,有光源、单缝、双缝和光屏。

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。

杨氏那时没有激光,因此他用强光照射一条狭缝,通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光。

3.双缝屏的作用红色平行光照射到双缝S 1、S 2上,这样一束光被分成两束振动情况完全一致的相干光。

4.屏上某处出现亮、暗条纹的条件频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加,如亮条纹处某点同时参与的两个振动总是同相;暗条纹处总是振动反相。

具体产生亮、暗条纹的条件为:(1)亮条纹的条件:屏上某点P 到两条缝S 1和S 2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍。

即: |PS 1-PS 2|=kλ=2k·λ2(k =0,1,2,3……)k =0时,PS 1=PS 2,此时P 点位于屏上的O 处,为亮条纹,此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹。

k 为亮条纹的级次。

(2)暗条纹的条件:屏上某点P 到两条缝S 1和S 2的路程差正好是半波长的奇数倍。

第50讲光的干涉及用双缝干涉测量光的波长实验(原卷版)高考一轮复习精细讲义

第50讲光的干涉及用双缝干涉测量光的波长实验(原卷版)高考一轮复习精细讲义

第50讲光的干涉及用双缝干涉测量光的波长实验——划重点之精细讲义系列考点一光的双缝干涉(2)干涉条件:两列光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同.能发生干涉的两列光称为相干光,两个光源称为相干光源.相干光源可用同一束光分成两列而获得,称为分光法.①根据相干光的条件,两列光的频率必须相同,相位差恒定,可知两个相同亮度的烛焰、两个相同规格的灯泡、双丝灯泡的光源不能作为相干光源.出自一个光源的两来光、一束平行单色光经双缝后分为两束,可以作为相干光源.(1)实验过程如图所示,让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上,狭缝S1和S2相距很近,如果光是一种波,狭缝就成了两个波源,它们的频率、相位和振动方向总是相同的.这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加,发生干涉现象.(2)实验现象:①光屏上出现等宽度、等间距的明暗相间的条纹;②波峰与波峰、波谷与波谷叠加的区域振动最强,出现亮条纹,波峰与波谷叠加的区域振动最弱,出现暗条纹.(3)实验结论:光的干涉现象证明光是一种波.1.白光与单色光(1)白光是一种自然光,是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种单色光组成的。

不同单色光的频率不同,所以本实验要用单色光。

(2)七种单色光的频率、光速关系:①同一介质对不同的色光有不同的折射率,介质对频率大的光折射率大,对频率小的光折射率小.②在同一介质中,不同色光的传播速度不同,红光的折射率小,传播速度大;紫光的折射率大,传播速度小。

2.单缝屏和双缝屏作用(1)单缝屏是为了获得一个线光源,使光源有唯一的频率和相同振动情况及恒定的相位差,如果用激光直接照射双缝,可省去单缝屏.(2)平行光照射到单缝S上后,又照到间距很小的双缝S1、S2上,这样一束光被分成两束频率相同、振动情况完全一致的相干光.即杨氏双缝干涉实验采用将一束光“一分为二”的方法获得相干光源.3.由于不同光源发出的光的频率不同,即使是同一光源,不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相位差,故一般情况下不易观察到光的干涉现象.(1)振动加强的地方出现亮条纹,振动减弱的地方出现暗条纹.(2)亮条纹和暗条纹相互间隔.(3)亮条纹的位置和暗条纹的位置不随时间的变化而变化.两列相干光相遇处,只要是两列光的振动方向始终相同,就出现亮条纹,在波峰和波峰、波谷和波谷相遇处,振动最强;两列光的振动方向始终相反,就出现暗条纹,在波峰和波谷相遇处,振动最弱。

江苏省常州市第一中学光的干涉 衍射试题(含答案)

江苏省常州市第一中学光的干涉 衍射试题(含答案)

江苏省常州市第一中学光的干涉衍射试题(含答案)一、光的干涉衍射选择题1.雨后的空气中有一水滴,太阳光射入后先折射一次,然后在水滴的背面发生反射,最后离开水滴时再折射一次就形成了彩虹。

如图所示,太阳光从左侧射入球形水滴,a、b是其中的两条出射光线,在这两条出射光线中,一条是红光,另一条是紫光。

下面说法正确的是()A.遇到同样的障碍物,b光比a光更容易发生明显衍射B.当光线在水滴背面发生全反射时,我们看到的彩虹最为鲜艳明亮C.a光线是紫光,b光线是红光D.a光在水滴中的传播时间比b光在水滴中的传播时间短2.在双缝干涉实验中,以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光),已知红光与绿光的频率、波长均不相等,这时().A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹,其他颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失,其他颜色的双缝干涉条纹仍然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在,但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮3.下图是彩虹成因的简化示意图,设水滴是球形的,图中的圆代表水滴过球心的截面。

入射光线在过此截面的平面内,a、b是两种不同频率的单色光。

下列说法正确的是()A.雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹B.水滴对a光的临界角大于对b光的临界角C.在水滴中,a光的传播速度大于b光的传播速度D.在水滴中,a光的波长小于b光的波长E.a、b光分别通过同一双缝干涉装置,a光的相邻亮条纹间距较小4.如图,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光a、b,则下列说法正确的是()A.在真空中,a光的传播速度大于b光的传播速度B.在玻璃中,a光的波长大于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.若改变光束在左侧面的入射方向使入射角逐渐变小,则折射光线a首先消失E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条纹间距5.在杨氏双缝干涉实验中,如果A.用白光作为光源,屏上将呈现黑白相间的条纹B.用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间的条纹C.用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现彩色条纹D.用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距不等的条纹6.如图所示,一束由两种色光混合的复色光沿PO方向射向一上、下表面平行的厚玻璃平面镜的上表面,得到三束光线I、II、III,若平面镜的上下表面足够宽,不考虑光线由玻璃砖内射向上表面时的反射.下列说法正确的是_________.A.光束I仍为复色光,光束II、III为单色光B.玻璃对光束II的折射率小于对光束III的折射率,当α角减小为某一值时,光束II先消失了,光束III还存在C.改变α角,光线I、II、III仍保持平行D.通过相同的双缝干涉装置,光束II产生的条纹宽度要大于光束III的E.在玻璃中,光束II的速度要小于光束III的速度7..关于红光和紫光的比较,下列说法正确的是( )A.在同一介质中,红光的波长大于紫光的波长B.红光在真空中的速度大于紫光在真空中的速度C.从玻璃到空气发生全反射时,红光的临界角大于紫光的临界角D.在同一杨氏双缝干涉装置中,红光的条纹间距小于紫光的条纹间距8.如图所示,一横截面为等腰直角三角形的玻璃棱镜,两种颜色不同的可见光细光束a、b,垂直于斜边从空气射向玻璃,光路如图所示,则下列说法正确的是_____________A.玻璃对a光的折射率小于对b光的折射率B.a光和b光由空气进入玻璃棱镜后频率都变小C.a光和b光在玻璃中传播时a光的波长小于b光的波长D.在相同条件下进行双缝干涉实验,a光的条纹间距比b光大E.a光和b光以相同的入射角由玻璃射向空气,若逐渐增大入射角,则b光先发生全反射9.如图所示,a、b两束不同频率的单色光光束,分别从图示位置平行地由空气射向平静的湖面,湖底面水平且铺有反射材料,两束光经两次折射和一次反射后,一起从湖面O处射出。

白光干涉条纹变化规律

白光干涉条纹变化规律

白光干涉条纹变化规律当我们将一束白光照射到两个狭缝之间时,我们会观察到一些奇特的现象。

这些现象被称为白光干涉条纹,它们的变化规律引起了科学家们的极大兴趣。

我们需要了解什么是干涉。

干涉是指两个或多个波的叠加现象。

当两个波相遇时,它们会相互干涉,形成一系列亮暗相间的条纹。

在白光干涉中,由于白光是由多种不同波长的光混合而成的,因此我们观察到的条纹是一系列彩色的条纹。

那么,这些干涉条纹是如何形成的呢?当白光通过两个狭缝时,它会被分成多个波长不同的光波。

这些光波会以不同的角度发生折射和反射,最终汇聚在观察屏上。

由于不同波长的光波具有不同的相位差,当它们相遇时就会发生干涉。

根据干涉的原理,我们可以得出一个重要的结论:干涉条纹的间距与波长成反比。

也就是说,波长越短的光波,干涉条纹的间距越宽。

这是因为波长越短的光波具有更大的相位差,因此它们在观察屏上形成的条纹间距也越大。

干涉条纹的亮暗变化也与光的相位有关。

当两个光波的相位差为整数倍的2π时,它们相互增强,形成亮纹;当相位差为奇数倍的π时,它们相互抵消,形成暗纹。

这种亮暗的变化规律使得干涉条纹呈现出一种有趣的图案,给人一种美妙的视觉享受。

我们还需要注意到干涉条纹的变化并不是静态的,它会随着条件的改变而发生变化。

例如,当两个狭缝之间的距离增大时,干涉条纹的间距也会增大;当狭缝的宽度增大时,干涉条纹的亮度也会增加。

这些变化规律让我们更加深入地理解了干涉现象,并为我们进一步研究光的性质提供了重要的线索。

总的来说,白光干涉条纹的变化规律是由光波的相位差和波长的关系所决定的。

通过观察和研究这些变化规律,我们可以更好地理解光的性质,并将其应用于各种实际问题中。

这种对光的探索不仅丰富了我们的科学知识,也为我们带来了更多的美妙和惊喜。

让我们一起沉浸在白光干涉条纹的奇妙世界中,感受光的神奇之处吧!。

白光双缝干涉条纹颜色顺序

白光双缝干涉条纹颜色顺序

白光双缝干涉条纹颜色顺序1、白光双缝干涉白光双缝干涉是一种利用干涉原理来进行实验的光学原理,它可以极大地发挥出物质光谱的细微差别。

白光双缝干涉可以产生明亮的干涉条纹,而这些条纹的颜色会随着干涉距离的变化而发生变化。

干涉条纹的颜色主要有六种,分别是黑色、棕色、红色、橙色、黄色、绿色,按照频率从低到高的顺序排列,称为白光双缝干涉条纹颜色顺序。

2、白光双缝干涉条纹的颜色首先,白光双缝干涉条纹的颜色从低到高依次是黑色、棕色、红色、橙色、黄色、绿色。

其中黑色和棕色表示最低频率,绿色表示最高频率。

红色、橙色、黄色则是三种中间调节频率。

在白光双缝干涉条纹模型中,上下层缝口两端会产生不同的光谱,形成颜色不一的条纹,从而实现白光双缝干涉的视觉效果。

3、原理白光双缝干涉的原理是利用光波的干涉原理,它是一种物理现象,通过两个相互平行的光波的叠加来实现的。

干涉现象的根本原囆在于光的平行传播,当来自两个源头的光波叠加在一起后,就会出现具有规律的变化,进而出现新的光谱带给我们一个酷炫的视觉效果。

4、白光双缝干涉的应用白光双缝干涉可以用来测量目标物体的光谱、不同物体的光谱差异。

此外它还可以用来研究微观环境中物理现象和化学反应,以及光信号的变化特性。

白光双缝干涉不仅可以用来测量,而且还可以把它用作装饰视觉效果,比如在夜晚的街灯上,多个缝口会出现各种颜色的光条来为城市带去灯红酒绿的夜晚景象。

5、实验方法实验前,需要先准备两个相互平行的垂直透镜组件,这两个透镜以及光源都会安装在一个固定的支架上。

然后将采用半导体激光器或其他类型的光源驱动激发器,以实现垂直光束。

最后,调节两个透镜之间的距离,就可以看到不同颜色的干涉条纹产生。

综上所述,白光双缝干涉条纹的颜色顺序是黑色、棕色、红色、橙色、黄色、绿色,这是由于光束叠加所形成的视觉效果,根据此原理我们可以实现对物体光谱信息的测量和研究,也可以将其用作装饰效果。

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(3)如果换用另一种波长的光做实验,亮条纹的位置会不 会发生变化?如果用白光呢? 提示:如果换用另一种波长的光做实验,由于波长不同,从 肥皂膜的前后表面反射的光将在别的位置加强,所以亮条纹 的位置会发生变化.如果换用白光,由于白光中有波长不同 的各种色光,会出现彩色条纹,如图.
(4)增透膜增加镜片的透光性能的原理是什么?镀膜的镜 头为什么看起来是淡紫色的?
如果被检查平面有些地方不平,那么空气层厚度相同的各 点的分布不再位于一条直线上,该处产生的干涉条纹就会 发生弯曲如图丙.这种测量的精度可达10-6 cm.
2.请仔细观察分析白光的单缝衍射条纹的实验、“白光通 过棱镜后产生的色散”,探究以下几个问题: (1)白光的单缝衍射条纹为什么是彩色条纹?
提示:因为白光中包含了各种颜色的光,衍射时不同色光的 亮条纹的位置不同,于是各种色光就区分开了,形成彩色条 纹.
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(4)增透膜一般是用氟化镁镀在镜片上.其厚度等于光在 该介质中波长的1/4. (5)根据n=c/v可知,由于各种色光在同一介质中的折射 率不一样,表明它们在同一介质中传播的速度也不一样, 波长越短,波速越慢.同一介质中,红光的传播速度大,紫 光的传播速度小.
典例2 劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图甲所示.将 一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上,在一端夹入两张 纸片,从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜.当光 垂直入射时,从上往下看到的干涉条纹如图乙所示,干涉 条纹有如下特点:(1)任意一条明条纹或暗条纹所在位置下 面的薄膜厚度相等;(2)任意相邻明条纹或暗条纹所对应的 薄膜厚度差恒定,现若在图甲装置中抽去一张纸片,则当 光垂直入射到新劈形空气薄膜后,从上往下观察到的干涉 条纹将如何变化?
解答本题注意: (1)色散的含义 (2)干涉条纹宽度和波长的关系 (3)决定光的频率的因素 (4)决定光的颜色的因素
【规范解答】选A.光的色散说明白光是复色光,A对;干涉条 纹的宽度与波长成正比,B错;光的频率取决于光源,和介质 没有关系,C错;光的颜色取决于光的频率,D错.
1.请仔细观察分析实验“用肥皂膜做薄膜干涉实验”,探究 分析以下问题: (1)在实验中怎样来获得相干光源? 提示:从薄膜前后两个面反射回来的光形成相干光源,其光 程差为薄膜厚度的两倍.
请仔细分析教材P57实验,如果用白光做双缝干涉实验,探 究分析以下几个问题: (1)和单色光的双缝干涉实验相比较,实验现象有什么不 同? 提示:白光的双缝干涉条纹是彩色条 纹(如图),单色光的干涉条纹是明暗 相间的条纹.
(2)在白光的双缝干涉图样中为什么会出现彩色条纹? 提示:白光的干涉条纹是彩色的,说明白光是由多种色光组 成的,发生干涉时由于不同颜色的光的条纹间距不同,白光 被分解,发生了色散现象,所以出现彩色条纹.
(2)薄膜干涉中明暗相间的条纹是怎样排列的?形成的原 因是什么? 提示:薄膜干涉中明暗相间的条纹是水平排列的.竖立的肥 皂膜在重力的作用下形成上薄下厚的楔形 薄膜,当光照在薄膜上时,从膜的前后表 面各反射回的光波的光程差不同.当光程 差为光波波长的整数倍时,两列波叠加 后相互加强,形成亮条纹;当光波的光 程差为半波长的奇数倍时,叠加后相互 减弱,形成暗条纹.如图
(2)光在通过棱镜时,发生了几次折射?是否一定向其底边 偏折? 提示:如图发生了两次折射.不一定向底边偏折,只有棱镜 的折射率大于周围环境的折射率时,光线才会向底边偏折, 否则,光线向相反的方向偏折.
(3)白光在通过三棱镜后发生色散的原因是什么? 提示:如图在左边界面上,各色光的入射角都相等,但折 射角不相等,红光的最大,紫光的最小.由 sin1 n 知,各
(1)不同颜色的光波长不同,干涉条纹间距与光波的波长 成正比. (2)从红到紫七色光中波长依次减小,频率依次增大. (3)不同颜色的光具有不同的频率,光的频率取决于光源, 与介质无关.光在不同的介质中传播时,频率不变,但波长要 改变,所以严格地说,光的颜色取决于光的频率.
典例1 对于光现象的下列说法正确的是 A.光的色散现象说明白光是由各种色光复合而成的 B.红光的干涉条纹宽是由于红光的波长小 C.红光由空气进入玻璃,折射率变大,频率变大 D.光的颜色取决于光的波长
提示:增透膜是在透镜、棱镜等光学元件表面涂的一层薄 膜,当从薄膜的上表面与玻璃表面反射光的光程差等于半个 波长时,反射回来的光相互抵消,减弱了反射光的影响,从 而增强了透射光的强度. 由于增透膜只对人眼或感光胶片 上最敏感的绿光起增透作用,当白光照到增透膜上时,绿光 产生干涉,反射光中绿光的强度几乎是零,这时其他波长的 光(如红光和紫光)并没有被完全抵消.因此,增透膜呈绿光 的互补色——淡紫色.
(3)白光的干涉条纹各色光是如何排列的?为什么会这样 排列? 提示:中间是白光条纹,两侧是彩色条纹,并且红色条纹在 最外面,紫色条纹在最里面.原因是不同颜色的光的波长不 同,红光的波长最长,所以在最外侧,紫光的波长最短,所以 在最里面.各种色光的波长和频率排列如表
(4)什么是光谱?太阳光谱是如何排列的?太阳光谱进一步 说明了什么? 提示:含有多种颜色的光被分解后,各种色光按其波长的有 序排列,就是光谱.太阳光谱的排列如图.太阳光谱进一步说 明了白光是由各种色光复合而成的.
sin2
种色光在同一介质中的折射率不一样,红光的折射率小, 通过棱镜后偏折程度小,紫光的折射率大,通过棱镜后的偏 折程度大,所以出现了色散现象.某种玻璃中对各种色光的 折射率如表.
(1)实验中灯芯上撒盐的目的是利用金属钠的焰色反应, 使灯焰发出明亮的黄光,来获得单色光. (2)相干光:两列光的频率相同、相差恒定或两列光的振 动情况总是相同. (3)干涉条纹水平排列的原因是肥皂膜在重力作用下上薄 下厚.
(5)请阅读课本P69的“科学漫步”来探究怎样利用干涉 法检查平面的平整度? 提示:原理:如图甲,在被检查平面上放一个透明的样板, 在样板的一端垫一个薄片,使样板的标准平面和被检查平 面之间形成一个楔形空气薄层.用单色光从上面照射,空 气层的上下两个表面反射的两列光波发生干涉,于是看到 干涉条纹. 如果被检查平面是平的,那么空气层厚度相同的各点分布 在一条直线上,干涉条纹就是等距的平行线如图乙.
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