2、光的干涉、衍射与偏振

图1 光的波动性

一、光的干涉

1.干涉区域内产生的亮、暗纹：

⑴亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍，即δ= nλ（n=0，1，2，……）

⑵暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍，即δ=（2n – 1）λ/2（n=0，1，2，……）

2.相邻亮纹（暗纹）间的距离Δx= l λ / d 。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。

练习

1、在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P 点的距离之差0．6μm ，若分别用频率为f 1=5.01014Hz 和f 2= 7．51014Hz 的单色光垂直照射双缝，则 P 点出现明、暗条纹的情况是（）

A ．单色光f 1和f 2分别照射时，均出现明条纹

B ．单色光f 1和f 2分别照射时，均出现暗条纹

c ．单色光f 1照射时出现明条纹，单色光f 2照射时出现略条纹

D ．单色光f 1照射时出现暗条纹，单色光f 2照射时出现明条纹

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），这时（ ）

A ．只有红色和绿色的双缝于涉条纹，其它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，其它颜色的双缝干涉条纹依然存在

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

3、 用绿光做双缝干涉实验，在光屏上呈现出绿、暗相间的条纹，相邻两条绿条纹间的距离为Δx 。下列说法中正确的有

A.如果增大单缝到双缝间的距离，Δx 将增大

B.如果增大双缝之间的距离，Δx 将增大

C.如果增大双缝到光屏之间的距离，Δx 将增大

D.如果减小双缝的每条缝的宽度，而不改变双缝间的距离，Δx 将增大

4、如图所示，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，可看到彩色条纹．

B ．人从左侧向右看，可看到彩色条纹

C ．彩色条纹平行排列

D ．彩色条纹竖直排列

5、如图1是一竖立的肥皂液薄膜的横截面，关于竖立肥皂液薄膜上产生光的干涉现象的下涉陈述中正确的是（ ）

A ．干涉条纹的产生是由于光线在薄膜前后两表面反射形成的两列光波的叠加

B ．干涉条纹的暗纹是由于上述两列反射波的波谷与波谷叠加而成

C ．用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时小

D ．薄膜上干涉条纹基本上是竖立的

6、用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象.图（a ）是点燃的酒精灯（在灯芯上洒些盐），图（b ）是竖立的附着一层肥皂液薄膜的金属线圈.将金属线圈在其所在的竖直平面内缓慢旋转，观察到的现象是 （ ）

A ．当金属线圈旋转30°时,干涉条纹同方向旋转30°

B ．当金属线圈旋转45°时,干涉条纹同方向旋转90°

C ．当金属线圈旋转60°时,干涉条纹同方向旋转30°

D ．干涉条纹保持不变

7、劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图（1）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.当光垂直入射后，从上往下看到干涉条纹如图（2）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（1）装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下看到的干涉条纹

A.变疏

B.变密

C.不变

D.消失

8、市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛地应用于博物馆，商店等处，这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀了一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。 以λ表示此红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为：

A.λ/8

B.λ/4

C.λ/2

D.λ

二、光的衍射。

1、光的衍射现象是光离开直线路径而绕到障碍物阴影里的现象．

2、泊松亮斑：当光照到不透光的极小圆板上时，在圆板的阴影中心出现的亮斑。

3、产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸可以跟光的波长相比或比光的波长小．

单色光的衍射条纹与干涉条纹都是明暗相间分布，但衍射条纹中间亮纹最宽，两侧条纹逐渐变窄变暗，干涉条纹

则是等间距，明暗亮度相同。 白光的衍射条纹与干涉条纹都是彩色的。

练习：

1、某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点，你认为正确的是

A.若狭缝与灯泡平行，衍射条纹与狭缝平行

B.若狭缝与灯泡垂直，衍射条纹与狭缝垂直

C.衍射条纹的疏密程度与狭缝的宽度有关

D.衍射条纹的间距与光的波长有关

2、平行光通过小孔得到的衍射图样和泊松亮斑比较，下列说法中正确的有

A.在衍射图样的中心都是亮斑

B.泊松亮斑中心亮点周围的暗环较宽

C.小孔衍射的衍射图样的中心是暗斑，泊松亮斑图样的中心是亮斑

D.小孔衍射的衍射图样中亮、暗条纹间的间距是均匀的，泊松亮斑图样中亮、暗条纹间的间距是不均匀的

3、在光的单缝衍射实验中可观察到清晰的亮暗相间的图样，下列四幅图片中属于光的单缝衍射图样的是 （ ）

A.a 、c

B.b 、c

C.a 、d

D.b 、d

三.光的偏振

1.光的偏振证明了光是一种波，而且是横波。各种电磁波中电场E 的方向、磁场B 的方向和电磁波的传播方向之间，两两互相垂直。

2.光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E 引起的，因此将E 的振动称为光振动。

3.太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且

沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫自然光。

4.偏振光。自然光通过偏振片后，在垂直于传播方向的平面上，只沿一个特定的方向振动，

叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上，如果光的入射方向合适，使反射和折射光之间的夹角恰好是90°，这时，反射光和折射光就都是完全偏振光，且它们的偏振方向互相垂直。我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。

练习：

1、如图所示，让太阳光或白炽灯光通过偏振片P 和Q ，以a b c

d 光振动垂直于纸面 光振动在纸面