第五章光的干涉衍射和偏振第1節光的干涉

頻率和振動方向相同的兩列波疊加后，振動加強和振動減弱的區域互相間隔、穩定分布的現象，稱為波的干涉。溫故知新機械波的干涉1.干涉必要條件：兩列波的頻率相同。2.干涉現象：有的地方振動加強，有的地方振動減弱；且振動加強的地方與振動減弱的地方相間隔出現。溫故知新

干涉、衍射、偏振是波特有的現象，光是電磁波，是否也會產生這些現象呢？這些彩色條紋或圖樣是怎樣形成的？肥皂膜漂浮的油膜1．通過實驗觀察認識光的干涉現象，知道從光的干涉現象說明光是一種波。2．掌握光的雙縫干涉現象是如何產生的，何處出現亮條紋，何處出現暗條紋。3．會利用波動理論分析單色光雙縫干涉。一、光的雙縫干涉1.光的雙縫干涉實驗實驗視頻激光光源發出的光，同時投射到縫S1

和縫S2

上，被分成兩列光波。這兩列光波振動頻率、振動方向都相同，在雙縫后相遇，出現振動加強和減弱相間的區域，在屏上就出現了明暗相間的干涉條紋。2.光的雙縫干涉現象結論：光是一種波激光束雙縫屏思考：為什么有的地方亮一些有些地方暗一些？振動加強的地方出現亮條紋，振動減弱的地方出現暗條紋。明暗相間等亮度等間距等寬度3.光的干涉產生條件因為白熾燈的一根鎢絲中包含大量的鎢原子，這些原子發出的光波的頻率、振動方向多種多樣，發出光波的時間也各有先后，這樣疊加在一起只能形成一片均勻的亮光，看不出有規則的干涉圖樣。思考：在一個房間里同時開兩盞白熾燈，為什么看不到干涉現象？要使兩列光波相遇時產生干涉現象，兩列光波必須具有相同的頻率和振動方向。明暗相間等亮度等間距等寬度與什么有關呢？二、干涉條紋和光的波長之間的關系PΔSS1S2波程差：ΔS=PS2－PS1

P0

中央亮紋：ΔS=0P1第一亮紋：ΔS=λλP1第一亮紋：ΔS=λ2λP2第二亮紋:ΔS=2λP2第二亮紋:ΔS=2λ

二、干涉條紋和光的波長之間的關系←第一暗紋：ΔS=λ/2←第一暗紋：ΔS=λ/2←第二暗紋：ΔS=3λ/2←第二暗紋：ΔS=3λ/2←第三暗紋：ΔS=5λ/2←第三暗紋：ΔS=5λ/2S1S2

二、干涉條紋和光的波長之間的關系

而形成亮紋的條件：

激光束擋板屏

則亮紋到中心的距離：1.雙縫越小，寬度越大間距越大2.光的波長越長、寬度越大、間距越大思考：用白光做雙縫干涉實驗時，多數亮紋都是彩色的，為什么中間的一條亮條紋是白色的？肥皂液膜上的干涉在酒精燈燈芯上撒一些食鹽，燈焰能發出明亮的黃光。把鐵絲圈在肥皂液中蘸一下，使鐵絲圈掛上一層薄薄的液膜，用酒精燈的黃光照射液膜，液膜反射的光能使我們看到燈焰的像。為什么燈焰的像會出現明暗相間的橫條紋？實驗時,應從哪個角度觀察干涉條紋?三、薄膜干涉燈焰的像是液膜前后兩個面反射的光形成的，這兩列光波的頻率相同，發生干涉。豎直放置的肥皂液膜受到重力的作用，下面厚，上面薄，形成水平方向的明暗相間的條紋。由薄膜兩個面反射的光波相遇而產生的干涉現象稱為薄膜干涉。膜厚度d亮條紋

2d=nλ

(n=0,1,2,3...）暗條紋

2d=(2n+1)λ/2

(n=0,1,2,3...）平滑度檢測鍍了增透膜的鏡片薄膜干涉的應用兩塊疊放在一起的玻璃板之間存在很薄的一層空氣薄膜，光波分別在與該空氣薄膜接觸的兩玻璃面上反射。當這兩部分反射光相遇時，也會產生薄膜干涉，形成干涉條紋。輕壓玻璃板，被壓處空氣薄膜的厚度會變化，從而導致干涉條紋彎曲變形。可利用這一特點來檢查平面的平整程度。如圖所示，在被測平面上放一個透明的標準平面樣板，在樣板的一端墊一個薄片，使標準平面和被測平面之間形成一個楔形空氣薄膜；再用單色光照射樣板，這時分別從空氣薄膜上、下兩表面反射的兩列光波就會發生干涉。如果被測表面是平的，干涉條紋就是一組平行的直條紋；如果干涉條紋發生彎曲，就表明被測表面不平。這種測量的精度可達10-8m。凹下增透膜薄膜厚度d=？△r=2dλ為光在薄膜介質中的波長增透膜：從薄膜前后兩表面反射回來的光的路程差恰好等于半個波長，它們干涉相消，減小了反射光的能量，增強了透射光的能量，稱為增透膜。增反膜：從薄膜前后兩表面反射回來的光的路程差恰好等于一個波長，它們干涉加強，增加了反射光的能量，減小了透射光的能量。薄膜厚度d=λ/21．某同學用單色光進行雙縫干涉實驗，在屏上觀察到如圖甲所示的條紋，僅改變一個實驗條件后，觀察到的條紋如圖乙所示。他改變的實驗條件可能是（）A．減小光源到單縫的距離B．減小雙縫之間的距離C．減小雙縫到光屏之間的距離D．換用頻率更高的單色光源B2.在楊氏雙縫干涉實驗中，如果不用激光光源而用一般的單色光源，為了完成實驗可在雙縫前邊加一單縫獲得線光源，如圖所示，在用單色光做雙縫干涉實驗時，若單縫S從雙縫S1、S2的中央對稱軸位置處稍微向上移動，則(

)

A.不再產生干涉條紋

B.仍可產生干涉條紋，且中央亮紋P的位置不變C.仍可產生干涉條紋，中央亮紋P的位置向上移D.仍可產生干涉條紋，中央亮紋P的位置略向下移D3.用單色光從上面照射，若被檢查平面是平整的，會看到圖乙所示的條紋。上述檢測主要利用了（）A．光的干涉

B．光的衍射

C．光的偏振

D.光的粒子性A1.產生穩定的干涉條紋的條件：兩光頻率相同