高中物理 光的干涉和衍射课件

光的干涉和衍射光的干涉和衍射

波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象．（n=0，1，2，3…）（n=0，1，2，3…）加强点:减弱点:

干涉现象中，若两波源的振动情况完全相同，则振动加强点和振动减弱点到两波源距离之差有何规律？波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加

产生稳定干涉的条件：两相干光源一、光的干涉现象思考：如何获得两列相干光？

产生稳定干涉的条件：两相干光源一、光的干涉现象思考（一）杨氏双缝干涉

1.干涉条纹的特点：单色光：

中央亮纹、等间距、明暗相间；白光：彩色条纹,中央为白色亮纹。（一）杨氏双缝干涉1.干涉条纹的特点：（一）杨氏双缝干涉

2.形成明暗条纹的条件3、条纹间距光程差为半波长的偶数倍时，出现亮纹；光程差为半波长奇数倍时，出现暗纹．

思考：同一装置实验时，红光的条纹间距最大，紫光最小，说明什么？为什么用白光实验会出现彩色条纹？（一）杨氏双缝干涉2.形成明暗条纹的条件3、条纹间距例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），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C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[例2]如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10－6m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7m.(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°.[例2]如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光高中物理光的干涉和衍射课件题后反思(1)这类题目的解题关键是看光的路程差是波长的整数倍还是半波长的奇数倍，从而确定是明条纹还是暗条纹．(2)实验装置放在哪种介质中就要用哪种介质中的波长进行计算，不可张冠李戴．本题中装置是放在空气中的，故要求出在空气中的波长．(3)要明确同种颜色光在不同介质中传播时，频率不变，但波长随波速的变化而变化，要注意n＝cv＝λ真λ介及v＝λf的综合运用．题后反思(1)这类题目的解题关键是看光的路程差是波长的整数倍1B1B(江苏高考)如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7m，则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”)，现改用波长为6.30×10－7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(选填“变宽”、“变窄”或“不变”)．暗条纹

变宽(江苏高考)如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.(二）(二）光的干涉的应用光的干涉的应用例、如图69-5所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法正确的是

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

【解析】一束白光射到薄膜上，与前后两个界面射回来的光相遇，产生干涉现象，我们由左侧向右看时可看到彩色条纹；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.【点评】从右侧向左看到的是折射光，折射光的偏折与介质的厚度有关，光经过薄膜后的偏折角很小，大面积光束照射后，各单色光的折射光相互重叠，所以难以看到折射时的色散现象.BC例、如图69-5所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法正在光学仪器中，为了减小在光学元件表面上的反射损失，可在光学元件表面镀上一层增透膜，利用薄膜的干涉相消来减少反射光．如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n，最小厚度为d，它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消，那么绿光在真空中的波长λ为A．d/4 B．nd/4C．4d D．4nd在光学仪器中，为了减小在光学元件表面上的反射损失，可在光学元②增透膜光的干涉的应用膜的最小厚度：增加透射光的强度，减弱反射光的强度膜前后两面的反射光的路程差为半波长的奇数倍，故反射光叠加后减弱，导致透射光强度增大其中λ为光在膜中的波长原理：作用：②增透膜光的干涉的应用膜的最小厚度：增加透射光的强度，膜前后．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力．有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜．他选用的薄膜材料的折射率为n＝1.5，所要消除的紫外线的频率为ν＝8.1×1014Hz，(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是________.(2)这种“增反膜”的厚度至少是多少？(3)以下有关薄膜干涉的说法正确的是(

)A．薄膜干涉说明光具有波动性B．如果薄膜的厚度不同，产生的干涉条纹一定不平行C．干涉条纹一定是彩色的D．利用薄膜干涉也可以使光“增透”．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛【答案】

(1)两反射光叠加后加强(2)1.23×10－7m

(3)AD

【答案】(1)两反射光叠加后加强(2)1.23×10－7②高反射膜光的干涉的应用膜的最小厚度：增加反射光的强度，减弱透射光的强度膜前后两面的反射光的路程差为波长的整数倍，故反射光叠加后加强，导致反射光强度增大其中λ为光在膜中的波长原理：作用：②高反射膜光的干涉的应用膜的最小厚度：增加反射光的强度，膜前用干涉法检查平面：如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，入射光从空气膜的上下表面反射出两列光波，形成干涉条纹．若被检测平面是光滑平整的，得到的干涉图样必是等间距的．若某处凹下去，则对应明纹(或暗纹)提前出现，如图乙所示；若某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图丙所示(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左向右的位置顺序上)．②检查平面的平整度用干涉法检查平面：如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图13－4－5甲所示，用两张纸片夹在两块平板玻璃之间的一端将两块平板玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图13－4－5乙所示．现若从图甲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()A．变疏B．变密C．不变D．消失练习：

A劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图13－4－5甲所示，用两张

【解析】光线在空气薄膜的上下表面反射回来的光叠加形成干涉条纹，设空气薄膜的倾角为θ，相邻两条明纹的间距为Δx，照射光的图63-3丙波长为λ.如图69-3丙所示，d1、d2

处反射的光形成两相邻明纹，则两处光程差分别为δ1=2d1，δ2=2d2又δ２-δ1=λ，所以d2-d1=由几何关系得:所以当抽去一张纸片后，θ减小，从而观察到的干涉条纹变疏，选项A正确.

【解析】光线在空气薄膜的上(2010·樟州模拟)把一个半径很大凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入(如图13－4－4甲所示)，这时可以看到亮暗相间的同心圆(如图13－4－4乙)．这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫做牛顿环，为了使同一级圆环的半径变大(例如从中心数起的第二道圆环)，则应A．将凸透镜的半径变大B．将凸透镜的半径变小C．改用波长更长的单色光照射D．改用波长更短的单色光照射【答案】

AC(2010·樟州模拟)把一个半径很大凸透镜的弯曲表面压在另高中物理光的干涉和衍射课件DD高中物理光的干涉和衍射课件【答案】

(1)两反射光叠加后加强(2)1.23×10－7m

(3)AD

【答案】(1)两反射光叠加后加强(2)1.23×10－7

例1：如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源．图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)间的距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列说法中正确的是(

)

A．此时能明显观察到波的衍射现象

B．挡板前后波纹间距离相等

C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象

D．如果孔的大小不变，将波源的频率增大，将能更明显地观察到衍射现象衍射：波绕过障碍物继续传播的现象，例1：如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD

解析：此时孔的尺寸与波长相近，能观察到明显的衍射现象，所以A选项正确；衍射不改变波速和频率，所以B选项正确；孔扩大后，将逐渐偏离发生明显衍射的条件，所以C选项正确；而波源频率增大，会使波长变小，偏离明显衍射条件，所以D选项错误．所以选ABC.

点评：发生明显衍射的条件是，孔或障碍物的尺寸比波长小或差不多．此题首先要求我们能通过给出的图形，比较出波长与缝宽的关系．其次抓住λ、f两者的关系，再根据发生明显衍射现象的条件，确定出正确的选项．解析：此时孔的尺寸与波长相近，能观察到明显的衍射现高中物理光的干涉和衍射课件1.发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还要小．2．常见的衍射图样(1)单缝衍射：单色光的衍射图样为中间宽且亮的单色条纹，两侧是明暗相间的条纹，条纹宽度比中央窄且暗；白光的衍射图样为中间宽且亮的白条纹，两侧是渐窄且暗的彩色条纹．(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环．(3)泊松亮斑(圆盘衍射)：当光照到不透明的半径很小的小圆盘上时，在圆盘的阴影中心出现的亮斑(在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环)．1.发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸跟光的波长相差不多，高中物理光的干涉和衍射课件光的直线传播与光的衍射的关系光的直线传播只是一种特殊情况和近似说法．光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的．在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，也可以认为光是沿直线传播的．在障碍物的尺寸可以与光的波长相比，甚至比光的波长还小时，衍射现象十分明显，这时就不能说光是沿直线传播的了．注意：不能误认为光的衍射现象否定了光的直线传播规律．光的直线传播和光的衍射现象并不矛盾，它们是同一问题的两个方面，在不同条件下分别表现出直线传播或衍射两种特性．光的直线传播与光的衍射的关系注意：不能误认为光的衍射现象否定高中物理光的干涉和衍射课件高中物理光的干涉和衍射课件如图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮纹)．则在下面的四个图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是(

)A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄 D．蓝黄红紫解析：双缝干涉条纹平行等距，且波长越大，条纹间距越大，而红光波长大于蓝光波长，故第一幅图为红光，第三幅图为蓝光；又由于黄光波长比紫光波长大，故第四幅图为黄光的衍射图样，第二幅为紫光的衍射图样．答案：B如图所示的4种明暗相间的条纹，分别是红光、蓝光各自通过同一个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丝圈．将金属丝圈在其所在的竖直平面内缓慢放置，观察到的现象是(

)A．当金属丝圈旋转30°时干涉条纹同方向旋转30°B．当金属丝圈旋转45°时干涉条纹同方向旋转90°C．当金属丝圈旋转60°时干涉条纹同方向旋转30°D．干涉条纹保持原来状态不变用如图所示的实验装置观察光的薄膜干涉现象．图a是点燃酒精灯(解析：金属丝圈在竖直平面内缓慢旋转时，楔形薄膜形状各处厚度形状几乎不变．因此，形成的干涉条纹保持原状态不变，D正确，ABC错误．答案：D解析：金属丝圈在竖直平面内缓慢旋转时，楔形薄膜形状各处厚度形高中物理光的干涉和衍射课件高中物理光的干涉和衍射课件

长

增大长增大光的干涉和衍射光的干涉和衍射

波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象．（n=0，1，2，3…）（n=0，1，2，3…）加强点:减弱点:

干涉现象中，若两波源的振动情况完全相同，则振动加强点和振动减弱点到两波源距离之差有何规律？波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加

产生稳定干涉的条件：两相干光源一、光的干涉现象思考：如何获得两列相干光？

产生稳定干涉的条件：两相干光源一、光的干涉现象思考（一）杨氏双缝干涉

1.干涉条纹的特点：单色光：

中央亮纹、等间距、明暗相间；白光：彩色条纹,中央为白色亮纹。（一）杨氏双缝干涉1.干涉条纹的特点：（一）杨氏双缝干涉

2.形成明暗条纹的条件3、条纹间距光程差为半波长的偶数倍时，出现亮纹；光程差为半波长奇数倍时，出现暗纹．

思考：同一装置实验时，红光的条纹间距最大，紫光最小，说明什么？为什么用白光实验会出现彩色条纹？（一）杨氏双缝干涉2.形成明暗条纹的条件3、条纹间距例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），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C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[例2]如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10－6m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7m.(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°.[例2]如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光高中物理光的干涉和衍射课件题后反思(1)这类题目的解题关键是看光的路程差是波长的整数倍还是半波长的奇数倍，从而确定是明条纹还是暗条纹．(2)实验装置放在哪种介质中就要用哪种介质中的波长进行计算，不可张冠李戴．本题中装置是放在空气中的，故要求出在空气中的波长．(3)要明确同种颜色光在不同介质中传播时，频率不变，但波长随波速的变化而变化，要注意n＝cv＝λ真λ介及v＝λf的综合运用．题后反思(1)这类题目的解题关键是看光的路程差是波长的整数倍1B1B(江苏高考)如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.30×10－7m，屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10－7m，则在这里出现的应是________(选填“明条纹”或“暗条纹”)，现改用波长为6.30×10－7m的激光进行上述实验，保持其他条件不变，则屏上的条纹间距将________(选填“变宽”、“变窄”或“不变”)．暗条纹

变宽(江苏高考)如图所示，在杨氏双缝干涉实验中，激光的波长为5.(二）(二）光的干涉的应用光的干涉的应用例、如图69-5所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法正确的是

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

【解析】一束白光射到薄膜上，与前后两个界面射回来的光相遇，产生干涉现象，我们由左侧向右看时可看到彩色条纹；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.【点评】从右侧向左看到的是折射光，折射光的偏折与介质的厚度有关，光经过薄膜后的偏折角很小，大面积光束照射后，各单色光的折射光相互重叠，所以难以看到折射时的色散现象.BC例、如图69-5所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法正在光学仪器中，为了减小在光学元件表面上的反射损失，可在光学元件表面镀上一层增透膜，利用薄膜的干涉相消来减少反射光．如果照相机镜头所镀膜对绿光的折射率为n，最小厚度为d，它使绿光在垂直入射时反射光完全抵消，那么绿光在真空中的波长λ为A．d/4 B．nd/4C．4d D．4nd在光学仪器中，为了减小在光学元件表面上的反射损失，可在光学元②增透膜光的干涉的应用膜的最小厚度：增加透射光的强度，减弱反射光的强度膜前后两面的反射光的路程差为半波长的奇数倍，故反射光叠加后减弱，导致透射光强度增大其中λ为光在膜中的波长原理：作用：②增透膜光的干涉的应用膜的最小厚度：增加透射光的强度，膜前后．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力．有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜．他选用的薄膜材料的折射率为n＝1.5，所要消除的紫外线的频率为ν＝8.1×1014Hz，(1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是________.(2)这种“增反膜”的厚度至少是多少？(3)以下有关薄膜干涉的说法正确的是(

)A．薄膜干涉说明光具有波动性B．如果薄膜的厚度不同，产生的干涉条纹一定不平行C．干涉条纹一定是彩色的D．利用薄膜干涉也可以使光“增透”．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛【答案】

(1)两反射光叠加后加强(2)1.23×10－7m

(3)AD

【答案】(1)两反射光叠加后加强(2)1.23×10－7②高反射膜光的干涉的应用膜的最小厚度：增加反射光的强度，减弱透射光的强度膜前后两面的反射光的路程差为波长的整数倍，故反射光叠加后加强，导致反射光强度增大其中λ为光在膜中的波长原理：作用：②高反射膜光的干涉的应用膜的最小厚度：增加反射光的强度，膜前用干涉法检查平面：如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，入射光从空气膜的上下表面反射出两列光波，形成干涉条纹．若被检测平面是光滑平整的，得到的干涉图样必是等间距的．若某处凹下去，则对应明纹(或暗纹)提前出现，如图乙所示；若某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图丙所示(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左向右的位置顺序上)．②检查平面的平整度用干涉法检查平面：如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图13－4－5甲所示，用两张纸片夹在两块平板玻璃之间的一端将两块平板玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图13－4－5乙所示．现若从图甲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()A．变疏B．变密C．不变D．消失练习：

A劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图13－4－5甲所示，用两张

【解析】光线在空气薄膜的上下表面反射回来的光叠加形成干涉条纹，设空气薄膜的倾角为θ，相邻两条明纹的间距为Δx，照射光的图63-3丙波长为λ.如图69-3丙所示，d1、d2

处反射的光形成两相邻明纹，则两处光程差分别为δ1=2d1，δ2=2d2又δ２-δ1=λ，所以d2-d1=由几何关系得:所以当抽去一张纸片后，θ减小，从而观察到的干涉条纹变疏，选项A正确.

【解析】光线在空气薄膜的上(2010·樟州模拟)把一个半径很大凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入(如图13－4－4甲所示)，这时可以看到亮暗相间的同心圆(如图13－4－4乙)．这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫做牛顿环，为了使同一级圆环的半径变大(例如从中心数起的第二道圆环)，则应A．将凸透镜的半径变大B．将凸透镜的半径变小C．改用波长更长的单色光照射D．改用波长更短的单色光照射【答案】

AC(2010·樟州模拟)把一个半径很大凸透镜的弯曲表面压在另高中物理光的干涉和衍射课件DD高中物理光的干涉和衍射课件【答案】

(1)两反射光叠加后加强(2)1.23×10－7m

(3)AD

【答案】(1)两反射光叠加后加强(2)1.23×10－7

例1：如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源．图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)间的距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列说法中正确的是(

)

A．此时能明显观察到波的衍射现象

B．挡板前后波纹间距离相等

C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象

D．如果孔的大小不变，将波源的频率增大，将能更明显地观察到衍射现象衍射：波绕过障碍物继续传播的现象，例1：如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD

解析：此时孔的尺寸与波长相近，能观察到明显的衍射现象，所以A选项正确；衍射不改变波速和频率，所以B选项正确；孔扩大后，将逐渐偏离发生明显衍射的条件，所以C选项正确；而波源频率增大，会使波长变小，偏离明显衍射条件，所以D选项错误．所以选ABC.

点评：发生明显衍射的条件是，孔或障碍物的尺寸比波长小或差不多．此题首先要求我们能通过给出的图形，比较出波长与缝宽的关系．其次抓住λ、f两者的关系，再根据发生明显衍射现象的条件，确定出正确的选项．解析：此时孔的尺寸与波长相近，能观察到明显的衍射现高中物理光的干涉和衍射课件1.发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还要小．2．常见的衍射图样(1)单缝衍射：单色光的衍射图样为中间宽且