第4章 4.1 光的干涉

1、.4.1光的干预学 习 目 标知 识 脉 络1.认识光的干预现象及光发生干预的条件.重点2.理解光的干预条纹的形成原因及干预现象的本质，认识干预条纹的特征.重点3.理解光的干预条纹的特点，理解用双缝干预测光波波长的原理.难点4.理解薄膜干预产生的原因，知道薄膜干预的应用.难点杨 氏 双 缝 干 涉 实 验1.史实托马斯·杨在历史上第一次解决了相干光源问题，成功做出了光的干预实验.光的干预现象微粒说无法解释，而波动说可做出完善解释，使人们认识到光具有波动性.2.产生条件频率一样、相差恒定、振动方向在同一直线上.3.在双缝干预实验中得到的干预图样有如下特点1单色光产生的干预条纹都是间距一

2、样的明暗相间的条纹，且中央为亮条纹.当两缝到屏上某点的路程差等于半波长的奇数倍时，该处出现暗条纹. 2假设用白光做实验，中央条纹是白色，中央条纹两侧，各单色光所形成条纹疏密不同而出现彩色条纹重叠的现象.4.假如两个光源发出的光可以产生干预，这样的两个光源叫做相干光源.1.任意两个光源发出的光叠加后都会发生稳定干预现象.×2.两列光的波峰与波峰叠加为亮条纹，波谷与波谷叠加为暗条纹.×3.光的干预现象证明光具有波动性.1.做双缝干预实验时必须具备什么条件才能观察到干预条纹？【提示】必须是相干光源，且双缝间的间距必须很小.2.一般情况下光源发出的光很难观察到干预现象，这是什么原因

3、？【提示】光源不同部位发出的光不一定具有一样的频率和恒定的相差，不具备相干光源的条件.1.双缝干预的示意图如图4­1­1所示图4­1­11单缝屏的作用：获得一个有唯一频率和振动情况的线光源.2双缝屏的作用：平行光照到单缝S上后，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率一样和振动情况完全一致的相干光. 2.产生干预的条件1两列光的频率一样.2两列光的振动方向一样且相位差恒定.发生干预的两列波称为相干波，发生干预的两个光源称为相干光源.相干光源可用同一束光分成两列的方法来获得.图4­1­23由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是

4、同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有一样的频率和恒定的相位差.4光屏上某处出现亮、暗条纹的条件：光的干预跟波的干预一样，也有加强区和减弱区，加强区照射到光屏上出现亮条纹，减弱区照射到光屏上出现暗条纹.假如光屏上某点到两个光源的路程差是波长的整数倍，那么该点就是加强点；假如光屏上某点到两个光源的路程差是半波长的奇数倍，那么该点就是减弱点.因此，光屏上出现亮条纹的条件是：路程差r|r2r1|kk0,1,2，；光屏上出现暗条纹的条件是：路程差r|r2r1|2k1k0,1,2，.3.双缝干预条纹的特点1单色光的干预图样假设用单色光作光源，那么干预条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等.中央为亮条纹，

5、两相邻亮纹或暗纹间间隔 与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大.图4­1­32白光的干预图样假设用白光作光源，那么干预条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的.这是因为：从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成明暗相间的条纹.各种色光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，即红光的亮条纹间距宽度最大，紫光的亮条纹间距宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干预条纹.1.在双缝干预实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干预条纹，假设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，红

6、光与绿光频率、波长均不相等，这时在屏上可看到什么现象？【解析】两列光波发生干预的条件之一是频率相等，利用双缝将一束光分成可以发生叠加的两束光，在光屏上形成干预条纹，但分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不等，不能发生干预，因此屏上不会出现干预条纹，但屏上仍有亮光.【答案】见解析2.在双缝干预实验中，双缝到光屏上P点的间隔 之差为0.6 m，假设分别用频率f15.0×1014Hz和f27.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝，那么P点出现明、暗条纹的情况是：单色光f1照射时出现_条纹，单色光f2照射时出现_条纹.【解析】此题考察双缝干预实验中屏上出现明、暗

7、条纹的条件.根据波的叠加知识，可知与两个狭缝的光程差是波长的整数倍处出现亮条纹，与两个狭缝的光程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹.据可得1 m0.6×106 m0.6 m，2 m0.4×106 m0.4 m，即d1，d2.【答案】亮暗双缝干预中亮条纹或暗条纹的判断方法1.判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源双缝的光程差与波长的比值.2.出现亮条纹的条件是光程差等于波长的整数倍.3.出现暗条纹的条件是光程等于半波长的奇数倍，而不是整数倍.薄 膜 干 涉1.实验现象在酒精灯旁竖直放置的肥皂膜上，会出现明暗相间的条纹.2.薄膜干预的成因竖直放置的肥皂液膜由于受重力的作

8、用，下面厚，上面薄，因此，在膜上不同位置，来自前后两个面的反射光所走的路程差不同，在某些位置，这两列波叠加后互相加强，于是出现了亮条纹，因此，薄膜上出现了亮暗相间的烛焰的像.1.用红光照射薄膜时，会出现彩色条纹.×2.用白光照射薄膜时，会出现彩色条纹.3.只能用肥皂膜，其他薄膜不会出现薄膜干预现象.×如图4­1­4所示是几种常见的薄膜干预图样，这些干预图样是怎样形成的呢？图4­1­4【提示】是由薄膜上、下外表反射光束相遇而产生的干预.1.薄膜干预现象1成因如图4­1­5所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用，下

9、面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，从膜的前、后外表反射的两列光波叠加.在某些位置，这两列波叠加后互相加强，那么出现亮条纹；在另一些地方，叠加后互相削弱，那么出现暗条纹.故在单色光照射下，就出现了明暗相间的干预条纹；假设在白光照射下，那么出现彩色干预条纹.图4­1­52现象每一条纹呈程度状态排列.由于各种色光干预后相邻两亮纹中心的间隔 不同，所以假设用白光做这个实验，会观察到彩色干预条纹.2.薄膜干预的应用1增透膜照相机、望远镜的镜头外表常镀一层透光的膜，膜的上外表与玻璃外表反射的光发生干预，由于只有一定波长一定颜色的光干预时才会互相加强，所以镀膜镜头看起来是有颜色的.镀

10、膜厚度不同，镜头的颜色也不一样.一般增透膜的厚度是光在薄膜介质中传播的波长的，即d，假设厚度为绿光在薄膜中波长的，那么镜头看起来呈淡紫色.2用干预法检查平面如图4­1­6所示，被检查平面B与标准样板A之间形成了一个楔形的空气薄膜，用单色光照射时，入射光从空气膜的上、下外表反射出两列光波，形成干预条纹.被检查平面假设是平的，空气膜厚度一样的各点就位于一条直线上，干预条纹平行；假设被检查外表某些地方不平，那里的空气膜产生的干预条纹将发生弯曲.图4­1­63.如图4­1­7所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，以下说法正确的选项是图4­

11、;1­7A.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.彩色条纹程度排列D.彩色条纹竖直排列E.肥皂膜的彩色条纹是前后两外表反射的光干预形成的【解析】一束白光射到薄膜上，经前后两个界面反射回来的光相遇，产生干预现象，我们由左向右看可以看到彩色条纹，应选项A错误，选项B正确；由于薄膜同一程度线上的厚度一样，所以彩色条纹是程度排列的，应选项C正确，选项D错误.肥皂膜的彩色条纹是前后两外表反射的光干预形成的，E正确.【答案】BCE4.劈尖干预是一种薄膜干预，其装置如图4­1­8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，从而在两玻璃外表之间形成一个劈形空气薄膜.当光垂直入射后，从上往下看到的干预条纹如图乙所示，干预条纹有如下特点：1任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；2任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.现假设在图甲装置中抽去一张纸片，那么当光垂直入射到新劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干预条纹会发生怎样变化？甲 乙图4­1­8【解析】光线在空气膜的上、下外表发生反射，并发生干预，从而形成干预条纹.设空气膜顶角为，d1、d2处为两相邻亮条纹，如下图，那么此两处的光程分别为12d1，22d2.因为光程差21，所以d