光干涉的应用、衍射

衍射光栅
衍射光栅
透射光棚:在玻璃片上刻有许多等宽而又间距相等的平 行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于 透光的狭缝,一般每毫米有几十到几千个狭缝。 反射光栅:在高反射率的金属上刻痕.
(a) N=1
(b)N=2
(c) N=3 (d)N=4
练习1
用单色光照射双缝，在像屏上观察到明暗相 间的干涉条纹，现用遮光板将其中的一个缝挡住， 则像屏上观察到 【 B】 A、宽度均匀的明暗相间的条纹。 B、中央亮而宽，两边窄而暗条纹。 C、一条亮纹。 D、一片亮光。
薄膜干涉的应用（二） ——增透膜
1、增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？
薄膜的厚度至少是入射光在薄膜中波长的1/4。（why?） 2、是否对所有颜色的光都有增透的作用？ 因为人眼对绿光最敏感，所以一般增 强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光 在薄膜中波长的1/4。由于其它色光不 能被有效透射，故反射较强，这样的 镜头呈淡紫色。
2、用单色光照射肥皂薄膜:（ ） A. 看到的干涉图样是明暗相间的条纹; B. 从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉,形成 干涉图样。 C. 一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别反射出来,形 成两列波,这两列波频率相同,所以可以产生干涉; D. 若改用白光照射则看不到干涉条纹。
巩固练习
3. 2002（上海卷）如图所示为一显示薄 膜干涉现象的实验装置，P是附有肥 皂膜的铁丝圈，S是一点燃的酒精灯。 往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察 到的干涉图象应是下图中的（ ）
巩固练习
6、有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是： A. 增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度； B. 增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的1/4； C. 增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4； D. 因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度，红 光紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的镜头呈 淡紫色。 7、将波长为λ 的单色光从空气垂直入射到折射率为n的透 明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的厚度最少应为 （ ） A，λ /4n； B，λ /2n； C，λ /4； D，λ /2
如果被检测表面的平整的,将看到与底线平行的 干涉条纹.
原因是厚度相等的地方，光程差一样、干涉情 况一样，即某一处反射回来的两列波叠加，若 光振动加强，产生亮点，那些与此处厚度相等 的地方都是亮点，这些亮点组成彼此平行的亮 纹,反之是暗纹
标准样板
楔性空气薄层
被检测平面
2

3 2
2
薄膜干涉的应用（二） ——增透膜
4.如图所示是用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日光 灯光源时所看到的四个现象.当游标卡尺两测脚间 abcd 的狭缝宽度从0.8mm逐渐变小时 ,所看到的四个图 像的顺序是 .
例5：下列现象属于光的衍射现象的是：



A.雨后天空出现绚丽的彩虹 B.阳光下肥皂膜上的彩色条纹 C.太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹 D.对着日光灯从铅笔缝里看到的彩色条纹 E.在两块相互压紧的平行玻璃板面上看到 的彩色条纹 F.激光防伪商标看起来是彩色的 答案：D
线传播所应照明的面积。
单缝衍射实验
单缝衍射实验
波长一定时，单缝越窄，现象越 明显，中央亮纹越宽越暗。
光的明显衍射条件：
障碍物或孔的尺寸小于波长 或者和波长差不多。
衍射现象
三
泊松亮斑
不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发 生衍射，历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑．
实验：在光束中放一个不透明圆 盘
巩固练习
5、2003（上海卷）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。干涉条纹 有如下特点：⑴任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜 厚度相等；⑵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，从上往下观察到的干涉条纹将（ ） A.变稀疏 B.变紧密 C.不变 D.消失
A
B
C
D
巩固练习
4.(93年高考题)如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上 表面是否平的装置，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哪两个表 面反射的光叠加而成的( ) 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
镀层 薄膜
在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当 薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程度恰好 等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损 失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。
增透膜
由能量守恒可知，入射光总强度= 反射光总强度+透射光总强度。 光的强度由光的振幅决定。当 满足增透膜厚度d=λ介/4时，两束反 射光恰好实现波峰与波谷相叠加， 实现干涉相消，使其合振幅接近于 零，即反射光的总强度接近于零， 从总效果上看，相当于光几乎不发 生反射而透过薄膜，因而大大减少 了光的反射损失，增强了透射光的 强度。
S1
13.5《光的衍射》
既然光是一种波,为什么我们日常生
活中观察不到光的衍射现象,而常常 看到的是光沿着直线传播的呢?
光的直线传播
S
光的衍射
S
定义：光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去
的现象。
2.小孔衍射
光通过小孔(小到一定程度)在屏上会出现：中
间较亮，周围明暗相间的圆环，且亮 度小这些圆环达到的范围远远超过根据光的直
现象：在不透明圆盘的阴影后面， 出现了一个亮斑。
泊松亮斑
在其影子的中心有 一个亮斑
单缝衍射实验
分析归纳三幅衍射图样
单缝不变，波长越大，衍射 越明显，中央亮纹越宽。
条纹不等间距，中央条纹 亮而宽，两侧条纹较暗较 窄，对称分布。 白光的衍射图样中央是白 色的亮条纹，两边是彩色 的条纹，中央亮条纹最宽 最亮。
双缝干涉图样
单 色 激 光 束 双缝
S1
暗条纹的中心线 暗条纹的中心线 亮条纹的中心线 亮条纹的中心线
S2
图样有何特征？ 屏 明暗相间 等间距 中央亮条纹
为什么平时隔墙可以听见别人的声音却 看不到人？ 声音的波长比光的波长大的多，更容易 发生明显衍射，即更容易绕过障碍物向 前传播。
比较:双缝干涉与单Leabharlann Baidu衍射图样
薄膜干涉的应用
薄膜干涉的应用（一） ——检查表面的平整程度
标准样板
空气薄层 待检部件
取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面 与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，用单色光从上面照射，入射光从空气层的 上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹
光在空气层的上下表面发 生反射,这两束反射光发生 干涉.
薄膜干涉的应用（二） ——增透膜
为什么一般的照相机的镜头成淡紫色？ 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(垂直)增透膜上，绿 光产生相消干涉，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。
水波的衍射
衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点：


相同点：由于光的叠加而产生的，明暗相间的。 不同点：双缝的条纹是等间距的，各条纹的亮度差 别较小，条纹条数较多。 衍射条纹不等间距，中央条纹亮而宽，两侧条纹较 暗较窄，对称分布。
单缝衍射的条纹比较宽，而且距离中央亮条纹 比较远，亮度也很低，所以往往不能达到实用要求。 如果增加狭缝的个数，衍射条纹宽度变窄，亮度将 增加。
2.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： A.若狭缝与灯丝平行，衍射条纹与狭缝平行 B.若狭缝与灯丝垂直，衍射条纹与狭缝垂直 C.衍射条纹的疏密程度与狭缝宽度有关 D.衍射条纹的间距与光的波长有关 【ACD】
练习3：动手实验回答问题 3.在观察光的衍射现象的实验中,通过紧靠眼睛的卡尺测 脚形成的狭缝,观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝(灯 管或灯丝都要平行于狭缝),可以看到 A.黑白相间的直条纹 B.黑白相间的弧形条纹 【 C 】 C.彩色的直条纹 D.彩色的弧形条纹.
6．用黄色光照射不透明的圆板时在 圆板的背影中恰能观察到黄色光斑， 若分别用红色光,绿色光和紫色光照射 圆板一定能观察到光斑的是： A A．红色光 B．绿色光 C．紫色光 D．三种色光都能
巩固练习
1、下列现象属于薄膜干涉的有: （ A.在水面上的油膜呈现的彩色花纹; B.雨后天空中呈现的彩虹; C.阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹 D.肥皂泡上呈现的彩色条纹。 ）