光的干涉知識點精解

光的干涉知識點精解光的干涉知識點精解光的干涉知識點精解xxx公司光的干涉知識點精解文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準審核制定方案設(shè)計，管理制度光的干涉知識點精解

1．干涉現(xiàn)象兩列頻率相同的光波在空中相遇時發(fā)生疊加，在某些區(qū)域總加強，在另外一些區(qū)域總減弱，出現(xiàn)明暗相間的條紋或者是彩色條紋的現(xiàn)象叫做光的干涉。2．產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件只有兩列光波的頻率相同，位相差恒定，振動方向一致的相干光源，才能產(chǎn)生光的干涉。由兩個普通獨立光源發(fā)出的光，不可能具有相同的頻率，更不可能存在固定的相差，因此，不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。3．雙縫干涉(1)實驗裝置一個有單縫的屏，作用是產(chǎn)生一個“線光源”。一個有雙縫的屏，縫間間距相等，且大約為毫米，作用是產(chǎn)生兩個振動情況總是相同的光——相干光。一個光屏。(2)實驗方法按圖2-1放好三個屏。放置時屏與屏平行，單縫與雙縫平行。然后用一束單色光投射到前面的屏上，結(jié)果在后面的屏上能看到明暗相間的等寬的干涉條紋。若換用白光做上述實驗，在屏上看到的是彩色條紋。(3)條紋寬度(或條紋間距)雙縫干涉中屏上出現(xiàn)明暗條紋的位置和寬度與兩縫間距離、縫到屏的距離以及光波的波長有關(guān)。且相鄰兩明條紋和相鄰兩暗條紋之間的距離是相等的。設(shè)雙縫間距S1S2=S，縫到屏的距離r0，光波波長λ，相鄰兩明條紋間距y。如圖2-2所示。圖中P為中央亮條紋，P1為離開中央亮條紋的第一條亮條紋。它們間距為y?！唳冉呛苄?＜5°)sinθ=tgθ在Rt△P1OP中，上式說明，兩縫間距離越小、縫到屏的距離越大，光波的波長越大，條紋的寬度就越大。當實驗裝置一定，紅光的條紋間距最大，紫光的條紋間距最小。這表明不同色光的波長不同，紅光最長，紫光最短。(4)波長和頻率的關(guān)系①光的顏色由光的頻率決定的，與光的波長和波速無關(guān)；②各種色光在真空中的速度都相同，都是3×108m/s，光從真空中進入其它介質(zhì)時，光速將減小。③光從一種介質(zhì)進入到另一種介質(zhì)其頻率不變，波長和波速將改變。真空中各種色光滿足c=λ0v(λ0為此種光在真空中的波長)光在其他介質(zhì)中v=λv(v為此種光在該介質(zhì)中的速度，λ為此種光在該介質(zhì)中的波長)。介質(zhì)中速度。n表示介質(zhì)對該色光的折射能力。⑤在同種均勻介質(zhì)中，可見光從紅光到紫光它們的各種光學(xué)性質(zhì)的關(guān)系：【討論】①教材中說：“楊氏又發(fā)現(xiàn)用狹縫代替小孔可以得到同樣清晰但明亮得多的干涉圖樣”這“明亮得多”的原因是什么用狹縫代替小孔，狹縫成為線光源，而線光源可以認為由許多個發(fā)光點沿一條線排列組成的，每個點光源分別產(chǎn)生自己的干涉圖樣，在屏上的干涉條紋則是各個點光源的干涉圖樣的疊加。由于這些點光源與雙縫的相對位置完全一樣，產(chǎn)生的干涉圖樣完全相同。雖然不同的點光源的光互不相干，但它們疊加起來仍與點光源產(chǎn)生干涉圖樣相似，只是強度增大而由亮點變成明線，易于觀察。②在雙縫干涉實驗中，如果用紅色濾光片遮住一個狹縫S1，再用綠濾光片遮住另一個狹縫S2，當用白光入射時，屏上是否會產(chǎn)生雙縫干涉圖樣這時在屏上將會出現(xiàn)紅光單縫衍射光矢量和綠光單縫衍射光矢量振動的疊加。由于紅光和綠光的頻率不同，因此它們在屏上疊加時不能產(chǎn)生干涉，此時屏上將出現(xiàn)混合色二單縫衍射圖樣。③在雙縫干涉實驗中，如果遮閉其中一條縫，則在屏上出現(xiàn)的條紋有何變化原來亮的地方會不會變暗如果遮住雙縫其中的一條縫，在屏上將由雙縫干涉條紋演變?yōu)閱慰p衍射條紋，與干涉條紋相比，這時單縫衍射條紋亮度要減弱，而且明紋的寬度要增大，但由于干涉是受衍射調(diào)制的，所以原來亮的地方不會變暗。④雙縫干涉的亮條紋或暗條紋是兩列光波在光屏處疊加后加強或抵消而產(chǎn)生的，這是否違反了能量守恒定律暗條紋處的光能量幾乎是零，表明兩列光波疊加，彼此相互抵消，這是按照光的傳播規(guī)律，暗條紋處是沒有光能量傳到該處的原因，不是光能量損耗了或轉(zhuǎn)變成了其它形式的能量。同樣，亮條紋處的光能量比較強，光能量增加，也不是光的干涉可以產(chǎn)生能量，而是按照波的傳播規(guī)律到達該處的光能量比較集中。雙縫干涉實驗不違反能量守恒定律。4．薄膜干涉(1)薄膜干涉現(xiàn)象豎立的肥皂液薄膜上出現(xiàn)的明暗相間的條紋；陽光下肥皂泡上的彩色花紋；水面上飄浮的油膜上的彩色條紋；蝴蝶等昆蟲翅膀上的彩色花紋。(2)薄膜干涉的原理豎立的肥皂膜在重力的作用下形成上薄下厚的楔形，當光照在薄膜上時，從膜的前后表面各反射回一列光波，這兩列波即是頻率相同的相干光波，由于薄膜的厚度不同，這兩列光波的路程差不同。當路程差為光波波長的整數(shù)倍時，則為波峰與波峰相遇，波谷與波谷相遇，使光波的振動加強，形成亮條紋；當光波的路程差為半波長的奇數(shù)倍時，則波峰與波谷相遇，光波的振動減弱，形成暗條紋。如果用白光照射上述肥皂液薄膜，薄膜就出現(xiàn)各種不同顏色的條紋。這也是由于白光是由種種不同顏色的光組成的，而每種顏色的光各有一定的波長，所以在薄膜某一厚度的地方，某一波長的光反射回來互相增強，另外一些波長的光反射回來互相削弱。這樣，在薄膜上就出現(xiàn)了不同顏色的條紋?！菊f明】在用肥皂液薄膜觀察薄膜干涉現(xiàn)象時，實驗現(xiàn)象如下：①肥皂膜剛剛立起時，在膜上只看到蠟焰的像，沒有干涉條紋。②稍候，膜的上部開始出現(xiàn)干涉條紋，條紋范圍逐漸向膜下部擴大。③上部條紋寬，下部條紋細且密，無淪怎樣重復(fù)實驗，膜的最下部(約1/3膜，隨肥皂膜的尺寸而異。)沒有干涉條紋，只有蠟焰的像。④干涉條紋中的明條紋比蠟焰的像更明亮。5．光的干涉在技術(shù)上的應(yīng)用(1)干涉法檢查精密部件的表面取一個透明的標準樣板，放在待檢查的部件表面并在一端墊一薄片，使樣板的平面與被檢查的平面間形成一個楔形空氣膜，用單色光從上面照射，入射光從空氣層的上下表面反射出兩列光形成相干光，從反射光中就會看到干涉條紋，如圖2-3甲所示。如果被檢表面是平的，那么空氣層厚度相同的各點就位于一條直線上，產(chǎn)生的干涉條紋就是平行的(如圖2-3乙)；如果觀察到的干涉條紋如圖2-3丙所示，A、B處的凹凸情況可以這樣分析：由丙圖知，P、Q兩點位于同一條亮紋上，故甲圖中與P、Q對應(yīng)的位置空氣層厚度相同。由于Q位于P的右方(即遠離楔尖)，如果被檢表面是平的，Q處厚度應(yīng)該比P處大，所以，只有當A處凹陷時才能使P與Q處深度相同。同理可以判斷與M對應(yīng)的B處為凸起。(2)增透膜是在透鏡、棱鏡等光學(xué)元件表面涂的一層氟化鎂薄膜。當薄膜的兩個表面上反射光的路程差等于半個波長時，反射回來的光抵消。從而增強了透射光的強度。顯然增透膜的厚度應(yīng)該等于光在該介質(zhì)中波長的1/4。由能量守恒可知，入射光總強度=反射光總強度+透射光總強度。光恰好實現(xiàn)波峰與波谷相疊加，實現(xiàn)干涉相消，使其合振幅接近于零，即反射光的總強度接近于零，從總效果上看，相當于光幾乎不發(fā)生反射而透過薄膜，因而大大減少了光的反射損失，增強了透射光的強度。增透膜只對人眼或感光膠片上最敏感的綠光起增透作用。當白光照到(垂直)增透膜上，綠光產(chǎn)生相消干涉，反射光中綠光的強度幾乎是零。這時其他波長的光(如紅光和紫光)并沒有被完全抵消。因此，增透膜呈綠光的互補色——淡紫色?！纠?】如圖2-4所示，在雙縫干涉實驗中，若用λ1=5×10-7m的光照射，屏上O點是中央亮條紋，屏上A點為第二級亮紋所在處。若換用λ2=4×10-7m的光照射時，屏上O點處是什么情況，屏上A點處又是什么情況【思路分析】本題是要考查對光的干涉現(xiàn)象，當路程差d滿足光波長的整數(shù)倍時，該點為亮條紋，當路程差d為半波長的奇數(shù)倍時，該點為暗條紋。【解題方法】雙縫干涉原理，路程差與波長的數(shù)量關(guān)系?！窘忸}】從雙縫到屏上O點的距離之差，無論用何種頻率的光入射，路程差總是零。所以O(shè)點仍然是亮條紋。從雙縫到屏上A點的路程差d=S2A-S1A，用λ1光入射時為第二亮條紋，即d=2λ1，代入數(shù)據(jù)d=10×10-7m，這個路程差10×10-7m對于λ2的光波來說即為半波長的奇數(shù)倍，A處為暗條紋?！鄈=2當k=0時為第一暗條紋，所以當k=2時應(yīng)為第三暗紋?！纠?】如果光的頻率為ν，則增透膜的最小厚度為多少(v表示介質(zhì)中的光速)【思路分析】當入射光在增透膜前后兩表面反射光的路