光的波动性知识点例题详解

第十六章光的波动性

目的要求：了解光的“微粒说”与“波动说”，熟悉相干条件，掌握双缝干涉的特征及规律、条纹分布情况及明、暗纹位置特征；熟悉薄膜干涉的特征及其应用。掌握产生明显衍射现象的条件及条纹特征，熟悉电磁波谱和各种电磁波的产生机理、基本特征及应用类型。熟悉光电效应现象所遵循的基本规律，了解光的波粒二象性。

重点难点：

教具：

过程及内容：

光的波动性

一、光的干涉

1.产生相干光源的方法（必须保证r相同）。

⑴利用激光；⑵将一束光分为两束。

2．双缝干涉的定量分析

如图所示，缝屏间距L远大于双缝间距d，O点与双缝S1和S2等间距，则当双缝中发出

光同时射到O点附近的P

点时，两束光波的路程差为δ=r2－r1.

由几何关系得r12=L2+(x－

2

d

)2，r22=L2

+(x+

2

d

)2.

考虑到L》d 和L》x，可得δ=

L

dx

.

若光波长为λ，则当δ=±kλ（k=0，1，2，…）时，两束光叠加干涉加

强；

当δ=±(2k－1)

2

λ

(k=1，2，3，…)时，两束光叠加干涉减弱，据此不难

推算出

（1）明纹坐标x=±k

d

L

λ（k=0，1，2，…）

（2）暗纹坐标x=±(2k－1)

d

L

·

2

λ

（k=1，2，…）

（3）条纹间距△x=

d

L

λ.

上述条纹间距表达式提供了一种测量光波长的方法。

结论：由同一光源发出的光经两狭缝后形成两列光波叠加产生．当这两列光波到达某点的路

程差为波长的整数倍时，即δ=kλ，该处的光互相加强，出现亮条纹；当到达某点的路程

差为半波长奇数倍时，既δ=)1

2(

2

-

n

λ

，该点光互相消弱，出现暗条纹；条纹间距离与单

色光波长成正比．λ

d

l

x=

∆∝λ，所以用白光作双缝干涉实验时，屏的中央是白色亮纹，

两边是彩色条纹，离中央白色亮纹最近的是紫色亮纹。

第

1课

d

b

【例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

f1=5.01014Hz和f2= 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f1和f2分别照射时，均出现明条纹

B．单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹

c．单色光f1照射时出现明条纹，单色光f2照射时出现略条纹

D．单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现明条纹

解析：如图所示，双缝S1、S2，到光屏上任一点P的路程之差d＝S2S2／，当d等于单色光波长的整数倍时．由S1和S2发出的光在P点互相加强，P点出现明条纹，当d等于单色光半个波长的奇数倍时．这样由S1和S2发出的光在P，互相抵消，出现暗条纹

本题中单色光f1的波长为λ1＝C／f1＝0．6μm，单色光f2的波长为λ2＝C／f2＝0．4μm 可见d=λ1、d=3λ1/2 答案：C

3．薄膜干涉：由薄膜前．后表面反射的两列光波叠加而成．劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹，

两列反射波的路程差ΔT，等于薄膜厚度d的两倍，即ΔT=2d。由于膜上各处厚度不同，故各处两列反射波的路程差不等。若：

ΔT=2d=nλ(n=1，2，…)则出现明纹。

ΔT=2d=(2n-1)λ/2 (n=1，2，…)则出现暗纹。

应注意：干涉条纹出现在被照射面。

【例2】．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

解析：白光从左侧照射到薄膜上．经两个表面反射回来的光相遇产生干涉现象．这样人从左侧向右看可以看到彩色条纹。故选B弃A．由于薄膜从上到下逐渐变厚，且同一水平线上厚度相同，两列反射光叠加时振幅相同，故彩色条纹是水平的，选C弃D．答案：BC

薄膜干涉应用（1）透镜增透膜：透镜增透膜的厚度应是透射光在薄膜中波长的1／4倍。使薄膜前后两面的反射光的光程差为波长的一半，(ΔT=2d=½λ，得d=¼λ)，故反射光叠加后减弱，从能量的角度分析E入=E反+E透+E吸。在介质膜吸收能量不变的前提下，若E反=0，则E透最大。增强透射光的强度。

（2）“用干涉法检查平面”：如图所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凸起来，则对应明纹(或暗纹)提前出现，如图甲所示；如果某处凹下，则对应条纹延后出现，如图乙所示。(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指

由左向右的顺序位置上。)

［例3］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