2021-2022學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第一冊(cè)（教科版）

4光的干涉

學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)提煉

1.知道光的雙縫干涉現(xiàn)象和產(chǎn)生干涉現(xiàn)

象的條件。

物理觀念：光的雙縫干涉、薄膜干涉

2.理解明暗條紋的成因及出現(xiàn)明暗條

科學(xué)思維：產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件、干涉

紋的條件。

條紋間距和光的波長(zhǎng)之間的關(guān)系

3.掌握干涉條紋間距和光的波長(zhǎng)之間

科學(xué)探究：光的雙縫干涉現(xiàn)象

的關(guān)系。

4.知道薄膜干涉的現(xiàn)象和應(yīng)用。

造舒繳1鍛自主學(xué)男自主預(yù)習(xí)基礎(chǔ)認(rèn)知

一、雙縫干涉

1.雙縫干涉實(shí)驗(yàn)

⑴實(shí)驗(yàn)：如圖，讓一束平行的紅色邀比投射到一個(gè)有兩條狹縫的擋板上，兩狹

縫相距很近，兩狹縫就成了兩個(gè)波源，它們的振動(dòng)情況總是蛔的，兩個(gè)波源發(fā)

出的光在擋板后面的空間互相疊加。

激光

/q雙縫

屏那win暗相間的條紋

⑵現(xiàn)象：屏上得到了明壁相回的條紋。

(3)結(jié)論：證明光是一種遺。

2.出現(xiàn)明、暗條紋的條件

⑴當(dāng)光從兩狹縫到屏上某點(diǎn)的路程差為半波長(zhǎng)4的偶數(shù)值(即波長(zhǎng)2的整數(shù)倍)時(shí),

這些點(diǎn)出現(xiàn)明條紋；當(dāng)路程差為半波長(zhǎng)女的奇數(shù)倍時(shí)，這些點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋。

(2)和一般波的干涉一樣，光干涉的條件是兩列光的頻莖相同。能發(fā)生干涉的兩

束光稱(chēng)為相干光。

3.計(jì)算波長(zhǎng)的公式

設(shè)兩縫間距為d,兩縫到屏的距離為/,當(dāng)d和/一定時(shí)，計(jì)算表明：當(dāng)/》d時(shí),

相鄰兩條明條紋(或暗條紋)的間距為

利用此式，測(cè)出條紋間距離心，即可求出光的波長(zhǎng)。

［判斷正誤］

(1)直接用強(qiáng)光照射雙縫，發(fā)生干涉。(X)

(2)兩只手電筒射出的光束在空間相遇，能觀察到光的干涉現(xiàn)象。(X)

(3)用單色光作光源，干涉條紋是明暗相間的條紋。(J)

二、薄膜干涉

1.定義

由薄膜兩個(gè)面反射的光波相遇而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象。

2.應(yīng)用

(1)檢查平面的平整程度。

(2)光學(xué)鏡頭上的增透膜。

(3)太陽(yáng)鏡片上的反射膜。

［思考］

熱菜湯表面的油花、馬路上積水表面的油膜，都會(huì)看到彩色的條紋，這些彩色條

紋是如何形成的呢？

提示：由薄膜干涉造成的。白光照射在油膜表面，被薄膜前、后表面反射的兩列

反射波疊加，形成干涉條紋。由于白光中的各色光波長(zhǎng)不同，發(fā)生干涉后的條紋

間距不同，薄膜上就會(huì)出現(xiàn)彩色花紋。

曲自作探究以例示法核心突破

要點(diǎn)一對(duì)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)原理的理解

［情景探究］(1)如圖為雙縫干涉的示意圖，單縫發(fā)出的單色光投射到相距很近的

兩條狹縫&和S2上，狹縫就成了兩個(gè)波源，發(fā)出的光向右傳播，在后面的屏上

觀察光的干涉情況。在屏幕上觀察到什么現(xiàn)象？?jī)蓷l狹縫起汁么作用？

提示：屏幕上出現(xiàn)明暗相間的條紋。光線照到兩狹縫上，兩狹縫成為振動(dòng)情況完

全相同的光源。

(2)為什么一般情況下很難觀察到光的干涉現(xiàn)象？

提示：由于不同光源發(fā)出的光頻率不同，即使是同一光源，它的不同部位發(fā)出的

光也不一定有相同的頻率和恒定的相位差，故一般情況下不易觀察到光的干涉現(xiàn)

象。

［探究歸納］史納?電解記憶

1.干涉條件

兩列光的頻率相同、相位差恒定或兩列光振動(dòng)情況總是相同。能發(fā)生干涉的兩列

波稱(chēng)為相干波，兩個(gè)光源稱(chēng)為相干光源,相干光源可用同一束光分成兩列來(lái)獲得。

2.托馬斯?楊的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)

(1)雙縫干涉的裝置示意圖(如圖所示)，有光源、單縫、雙縫和光屏。

(2)單縫屏的作用

獲得一個(gè)線光源，使光源有唯一的頻率和振動(dòng)情況，如果用激光直接照射雙縫，

可省去單縫屏。楊氏那時(shí)沒(méi)有激光，因此他用強(qiáng)光照射一條狹縫，通過(guò)這條狹縫

的光再通過(guò)雙縫產(chǎn)生相干光。

(3)雙縫屏的作用

平行光照射到單縫S上，又照射到雙縫8、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率相

同和振動(dòng)情況完全一致的相干光。

［典例1］在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光源，在屏上觀察到彩色干涉條紋。若

在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過(guò)紅光)，另一縫前放一綠色濾光片(只

能透過(guò)綠光)，已知紅光與綠光頻率、波長(zhǎng)均不相等，這時(shí)()

A.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失

B.有除紅色、綠色外的其他顏色的雙縫干涉條紋

C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮

D.屏上無(wú)任何光亮

［解析］兩束光能發(fā)生干涉的條件之一是頻率相等。利用雙縫將一束光分成能夠

發(fā)生干涉的兩束光，在屏上形成干涉條紋，但分別用紅色濾光片和綠色濾光片擋

住兩條縫后，紅光和綠光頻率不相等，不能發(fā)生干涉，因此屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條

紋，但屏上仍會(huì)有光亮，故C正確。

［答案1C

［規(guī)律總結(jié)］

雙縫干涉問(wèn)題的三點(diǎn)注意

(1)雙縫干涉的條件是必須有相干光源，且雙縫間的間距必須很小。

(2)光源不同部位發(fā)出的光不一定具有相同的頻率和恒定的相位差，所以一般情

況很難觀察到光的干涉現(xiàn)象，楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)采用將一束光“一分為二”的方

法獲得相干光源。

(3)在單色光的干涉條紋中，兩相鄰明條紋或暗條紋間的距離是相等的，不同色

光的條紋間距不相等。

》針對(duì)訓(xùn)練

1.由兩個(gè)不同光源所發(fā)出的兩束白光落在同一點(diǎn)上，不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。這是

因?yàn)?)

A.兩個(gè)光源發(fā)出光的頻率不同

B.兩個(gè)光源發(fā)出光的強(qiáng)度不同

C.兩個(gè)光源的光速不同

D.這兩個(gè)光源是彼此獨(dú)立的，不是相干光源

解析：題中兩光源發(fā)出的光都是白光，頻率不確定，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；光的強(qiáng)度對(duì)

光是否產(chǎn)生干涉沒(méi)有影響，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；光速在真空中是確定的，對(duì)光的干涉

無(wú)影響，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；題中的是兩個(gè)獨(dú)立光源，二者產(chǎn)生的不是相干光，選項(xiàng)D

正確。

答案：D

2.(多選)用紅光做光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，如果將其中一縫改用藍(lán)光，下列說(shuō)法正

確的是()

A.在光屏上出現(xiàn)紅藍(lán)相間的干涉條紋

B.只有相干光源發(fā)出的光才能在疊加時(shí)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，此時(shí)不產(chǎn)生干涉現(xiàn)象

C.頻率不同的兩列光也能發(fā)生干涉現(xiàn)象，此時(shí)出現(xiàn)彩色條紋

D.盡管亮暗條紋都是光波相互疊加的結(jié)果，但此時(shí)紅光與藍(lán)光只疊加不產(chǎn)生干

涉現(xiàn)象

解析：頻率相同、相位差恒定是產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件，紅光和籃光頻率不同，不

能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，不會(huì)產(chǎn)生干涉條紋，A、C錯(cuò)誤，B、D正確。

答案：BD

要點(diǎn)二雙縫干涉中明暗條紋的判斷

［情景探究］如圖所示，用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，我們觀察到屏上出現(xiàn)明暗相

間的條紋。為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？

提示：因?yàn)槠辽喜煌恢玫诫p縫的距離差不同。

［探究歸納］史納?電解記憶

1.亮條紋的條件

屏上某點(diǎn)P到兩狹縫Si和52的路程差正好是波長(zhǎng)的整數(shù)倍或半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍。

即：

\PSi-PS2\=kX=2k^k=^1,2.3,…)

Z=0時(shí)，PS\=PSz,此時(shí)。點(diǎn)位于屏上的。處，為亮條紋，此處的條紋叫中央

亮條紋或零級(jí)亮條紋?；馂榱翖l紋的級(jí)次。

2.暗條紋的條件

屏上某點(diǎn)P到兩狹縫Si和S2的路程差正好是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍。即：

|PSLPS2］=(2Z—1)；(Z=123,…)

2為暗條紋的級(jí)次，從第1級(jí)喑條紋開(kāi)始向兩側(cè)展開(kāi)。

3.相鄰亮條紋(暗條紋)間的距離Ar與波長(zhǎng)2的關(guān)系

?=夕，其中/為雙縫到屏的距離，d為雙縫之間的距離。

［典例2］如圖所示，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，Si和S2為雙縫，尸是光屏上的一點(diǎn)，

已知尸點(diǎn)與Si、S2距離之差為2.IX10一6m,分別用A、8兩種單色光在空氣中

做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，問(wèn)。點(diǎn)是亮條紋還是暗條紋。

(1)已知A光在折射率為〃=1.5的介質(zhì)中波長(zhǎng)為4X107m；

(2)已知8光在某種介質(zhì)中波長(zhǎng)為3.15X107m,當(dāng)8光從這種介質(zhì)射向空氣時(shí)，

臨界角為37。(已知sin37°=0.6,cos37。=0.8)；

(3)若讓A光照射Si,B光照射S2,試分析光屏上能觀察到的現(xiàn)象。

［解析］(1)設(shè)A光在空氣中的波長(zhǎng)為如，在介質(zhì)中的波長(zhǎng)為七，由〃=&=步幺

得

為=〃22=1.5X4X10_7m=6義10-7m

因?yàn)楣獬滩睢鱮=2.1Xl()—6m,所以

Nr2.1X10-6

M=I7=6xio-7=3-5

由此可知，從N和S2到尸點(diǎn)的路程差是波長(zhǎng)力的3.5倍，即半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，

所以尸點(diǎn)為暗條紋。

(2)根據(jù)臨界角與折射率的關(guān)系sinC=5得

,___1___5

〃一sin37。-3

由此可知，B光在空氣中波長(zhǎng)為

力’=〃'h1=|x3.15X10-7m=5.25X10-7m

由路程差A(yù)r和波長(zhǎng)2的關(guān)系得

.=岑="設(shè):；=4,即路程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍。

可見(jiàn)，用B光做光源，P點(diǎn)為亮條紋。

(3)4、8兩種光頻率不同，不能發(fā)生干涉，此時(shí)在光屏上只能觀察到亮光。

I答案］(1)暗條紋(2)亮條紋(3)見(jiàn)解析

［規(guī)律總結(jié)］

分析雙縫干涉中明暗條紋問(wèn)題的步驟

(1)由題設(shè)情況依據(jù)求得光在真空(或空氣)中的波長(zhǎng)。

(2)由屏上出現(xiàn)明暗條紋的條件判斷光屏上出現(xiàn)的是亮條紋還是暗條紋。

(3)根據(jù)亮條紋的判斷式Ar=U(A=0,l,2,…)或喑條紋的判斷式A,=(2A+憂/

=0,1,2,…)，判斷出左的取值，從而判斷條紋明暗情況。

》針對(duì)訓(xùn)練

3.圖示是研究光的雙縫干涉用的示意圖，擋板上有兩條狹縫S、52,由S和S2

發(fā)出的兩列波到達(dá)屏上時(shí)會(huì)產(chǎn)生干涉條紋。已知入射激光的波長(zhǎng)為九屏上的P

點(diǎn)到兩縫N和S2的距離相等，如果把尸處的亮條紋記作第0號(hào)亮紋，由尸向上

數(shù)，與0號(hào)亮紋相鄰的亮紋為1號(hào)亮紋，與1號(hào)亮紋相鄰的亮紋為2號(hào)亮紋，則

Pi處的亮紋恰好是10號(hào)亮紋,設(shè)直線S1P1的長(zhǎng)度為歷,S2P的長(zhǎng)度為治,則以

一閱等于()

C.1UD.20A

解析：出現(xiàn)明條紋的條件是光程差|而一32|=加，〃=0時(shí)，出現(xiàn)。號(hào)亮紋；72=1

時(shí)，出現(xiàn)1號(hào)亮紋...〃=10時(shí)，出現(xiàn)10號(hào)亮紋，故B正確。

答案：B

4.如圖所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置，使用波長(zhǎng)為600nm的橙色光源照射單縫S,在

光屏中央P處觀察到亮條紋，在位于尸點(diǎn)上方的Pi點(diǎn)出現(xiàn)第一條亮條紋(即Pi

到S2的路程差為一個(gè)波長(zhǎng))。現(xiàn)換用波長(zhǎng)為400nm的紫光源照射單縫，則

()

A.尸和Pi仍為亮條紋

B.尸為亮條紋，尸?為暗條紋

C.P為暗條紋，Pi為亮條紋

D.P、Pi均為暗條紋

解析：從單縫S射出的光波被Si、S2兩縫分成兩束相干光，由題意知屏中央P

點(diǎn)到5i、S2距離相等，即分別由Si、S2射出的光到P點(diǎn)的路程差為零，因此中

央是亮條紋，無(wú)論入射光是什么顏色的光，波長(zhǎng)多大，P點(diǎn)著是中央亮條紋。而

分別由Si、S2射出的光到Pi點(diǎn)的路程差剛好是橙光的一個(gè)波長(zhǎng)，即|PISI-PIS2|

=600nm=215,當(dāng)換用波長(zhǎng)為400nm的紫光時(shí)，|PISLPS|=600nm=^,

則兩列光波到達(dá)尸?點(diǎn)時(shí)振動(dòng)情況完全相反，即分別由Si、S2射出的光到達(dá)PI點(diǎn)

時(shí)相互削弱，因此，在Pi點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋。綜上所述，選項(xiàng)B正確。

答案：B

要點(diǎn)三對(duì)薄膜干涉的理解及應(yīng)用

［情景探究］在酒精燈的燈芯上擻一些食鹽，燈焰就能發(fā)出明亮的黃光。把鐵絲

圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜，把這層液膜當(dāng)作一個(gè)平面鏡，

用它觀察燈焰的像如圖所示。這個(gè)像與直接看到的燈焰有什么不同？如果用白光

做實(shí)險(xiǎn)情況又會(huì)如何？

提示：燈焰的像由明暗相間的水平條紋組成。如果用白光做實(shí)驗(yàn)，肥皂膜上會(huì)出

現(xiàn)彩色水平條紋。

［探究歸納］UI納e琳汜憶

1.形成原因

如圖所示，照射到液膜上的光線從前、后兩個(gè)表面反射回來(lái)，形成兩列光波。由

于這兩列光波是由同一入射光波產(chǎn)生的，因此頻率相同、相位差恒定，滿足干涉

條件。

肥強(qiáng)液膜

/次代亮

/必暗

?亮

2.用干涉法檢查平面平整度

如圖甲所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，如果被檢測(cè)平

面是光滑的，得到的干涉圖樣必是等間距的。如果被測(cè)表面某處凹下，則對(duì)應(yīng)亮

條紋（或暗條紋）提前出現(xiàn)，如圖乙中P條紋所示；如果某處凸起來(lái)，則對(duì)應(yīng)條紋

延后出現(xiàn)，如圖乙中。所示。

甲乙

（注：“提前”與“延后”不是指在時(shí)間上，而是指由左到右的位置順序上）

3.增透膜

（1）增透膜的原理

如圖所示，增透膜的前后表面反射的兩列光波形成相干波，相互疊加，當(dāng)路程差

為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，兩個(gè)表面反射的光互為反向，相互抵消，從而使反射的兩

列光波產(chǎn)生相消干涉，反射光的能量幾乎等于零。一般取最小厚度d滿足2d=有

（此波長(zhǎng)為光在該種介質(zhì)中的波長(zhǎng)），由于白光中含有多種波長(zhǎng)的光，所以增透膜

只能使其中一定波長(zhǎng)的光相互抵消。

玻璃?增透膜：

-d—＞空氣

（2）增透膜的應(yīng)用

為了減少光學(xué)裝置中的反射光的損失，可在元件表面涂一層透明薄膜，一般是氟

化鎂。

［典例3］（多選）如圖甲所示，用單色光照射透明標(biāo)準(zhǔn)板M來(lái)檢查平面N的上表

面的平整情況，觀察到的圖像如圖乙所示，這說(shuō)明（）

甲乙

A.N的上表面4處向上凸起

B.N的上表面8處向上凸起

C.N的上表面A處向下凹陷

D.N的上表面8處向下凹陷

［解析］利用光的薄膜干涉來(lái)檢查平面的情況，就是由標(biāo)準(zhǔn)樣板平面和被檢查平

面間形成一個(gè)楔形的空氣薄層，用單色光從上面照射，入射光在空氣層的上、下

表面反射形成的兩列光波發(fā)生干涉。如果被檢測(cè)的面是平的，那么空氣層的厚度

相同的各點(diǎn)的干涉條紋在一條直線上。若是被檢測(cè)平面的某處凹下去了，這時(shí)干

涉條紋就不是直線，在凹處的干涉條紋將向楔形膜中薄的一側(cè)彎曲，這是因?yàn)榘?/p>

處的兩束反射光的路程差變大，它只能與膜厚一些位置的兩反射光的路程差相同

而形成同一級(jí)的條紋(路程差相同的干涉條紋為同一級(jí)，一般路程差大的干涉條

紋級(jí)別高，路程差小的干涉條紋級(jí)別低)，顯然凹處的級(jí)別增大，將與膜厚一些

位置的干涉條紋形成同一級(jí)別的條紋，故B、C正確。

I答案］BC

［規(guī)律總結(jié)］

被測(cè)平面凹下或凸起的形象判斷法

被測(cè)平面凹下或凸起的形象判斷法——矮人行走法，即把干涉條紋看成“矮人”

的直立行走軌跡，讓一個(gè)小矮人在兩板間沿著一條條紋直立行走，始終保持腳踏

被測(cè)板，頭頂樣板。在行走過(guò)程中：

(1)若遇一凹下，他必向薄膜的尖端去繞，方可按上述要求過(guò)去，即條紋某處彎

向薄膜尖端，該處為凹下。

(2)若遇一凸起，他必向薄膜的底部去繞，方可按上述要求過(guò)去，即條紋某處彎

向薄膜底部，該處為凸起。

因此，條紋向薄膜尖端彎曲時(shí)，說(shuō)明下凹，反之，則上凸.

?針對(duì)訓(xùn)練

5.有一個(gè)半徑較大的透明玻璃球體，若截去其上面的一大部分，然后將這一部分

放到標(biāo)準(zhǔn)的水平面上，再讓單色光豎直射向截面，如圖所示，在反射光中看到的

是()w

7777777^7777^777777

A.平行的、明暗相間的干涉條紋

B.環(huán)形的、明暗相間的干涉條紋

C.只能看到同顏色的平行反射光

D.一片黑暗

解析：薄膜干涉條紋可看作等厚線，題圖中，厚度相同的空氣薄膜應(yīng)是以切點(diǎn)為

圓心的一個(gè)個(gè)圓，故干涉條紋應(yīng)是環(huán)形的條紋，又因是單色光照射，所以是明暗

相間的條紋，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。

答案：B

6.用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象。圖（a）是點(diǎn)燃的酒精燈（在燈芯

上灑些鹽），圖（b）是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈。將金屬絲圈在其所

在的豎直平面內(nèi)緩慢旋轉(zhuǎn)，觀察到的現(xiàn)象是（）

A.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)30。時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30。

B.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)45。時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)90。

C.當(dāng)金屬絲圈旋轉(zhuǎn)60。時(shí)干涉條紋同方向旋轉(zhuǎn)30。

D.干涉條紋保持原來(lái)狀態(tài)不變

解析：金屬絲圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，改變不了肥皂液膜的上薄下厚的形狀，由干涉原理可知

干涉條紋與金屬絲圈在該豎直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)關(guān)，仍然是水平的干涉條紋，A、

B、C錯(cuò)誤，D正確。

答案：D

國(guó)創(chuàng)新拓展素本根升

科學(xué)思維一從“能量的角度”認(rèn)識(shí)增透膜

1.原理：光學(xué)鏡頭表面常常鍍一層介質(zhì)薄膜（氟化鎂），使薄膜的厚度為入射光

在薄膜中波長(zhǎng)的/從介質(zhì)膜前、后兩個(gè)面反射的光的路程差為多所以兩列反射

光波相互削弱，使反射光的強(qiáng)度大大降低，透射光的強(qiáng)度則得到加強(qiáng)。

2.對(duì)“增透”的理解：如果用宏觀的思維方式來(lái)理解，兩束反射光相互抵消，

并沒(méi)有增加透射光的強(qiáng)度，也就是說(shuō)，此過(guò)程只是“消反”，卻不能“增透”。

但其實(shí)光的干涉將引起整個(gè)光場(chǎng)分布的改變，因?yàn)榭偟哪芰渴鞘睾愕?，反射光?/p>

能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增強(qiáng)，增透膜正是通過(guò)“消反”來(lái)實(shí)現(xiàn)

“增透”的。

3.對(duì)增透膜厚度的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)

入射光一般是白光，增透膜不可能使所有的單色光都干涉相消。由于人眼對(duì)綠光

最敏感，所以一般增透膜的厚度都可使綠光垂直入射時(shí)完全抵消，這時(shí)紅光和紫

光沒(méi)有顯著削弱，所以帶增透膜的光學(xué)鏡頭帶呈淡紫色。

［典例］為了減少光在透鏡表面由于反射帶來(lái)的損失，可在透鏡表面涂上一層增

透膜，膜材料一般用折射率為1.38的氟化鎂。為了使波長(zhǎng)為5.52X1。-7m的綠

光在垂直表面入射時(shí)使反射光干涉相消，求所涂的這種增透膜的厚度。

［解析］由于人眼對(duì)綠光最敏感，所以通常所用的光學(xué)儀器其鏡頭表面所涂的增

透膜的厚度只使反射的綠光干涉相消，但薄膜的厚度不宜過(guò)大，只需使其厚度為

綠光在膜中波長(zhǎng)的：即可，使藻光在增透膜的前、后兩個(gè)表面上的反射光互相抵

消，而光從算空進(jìn)入某種介質(zhì)后，其波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化。

若綠光在真空中的波長(zhǎng)為加，在增透膜中的波長(zhǎng)為人由折射率與光速的關(guān)系和

光速與波長(zhǎng)及頻率的關(guān)系得=筆即*那么增透膜厚度力=%=親=

5.52X10-7

4X1.38m=IX10m0

［答案］lX10-7m

源菖幽.素養(yǎng)達(dá)標(biāo)精選典同提高枝催

1.（多選）兩列光波在空中疊加，以下說(shuō)法正確的是（）

A.不同的色光有可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象

B.不同的色光不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象

C.光的強(qiáng)度不同有可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象

D.光的強(qiáng)度不同不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象

解析：兩列光波疊加是否發(fā)生干涉現(xiàn)象的關(guān)鍵是看兩列光是不是相干光，不同的

色光頻率一定不相同，所以不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；光的

強(qiáng)度不同但有可能滿足相干光的條件，若滿足，當(dāng)然能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，選項(xiàng)C

正確，D錯(cuò)誤。

答案：BC

2.關(guān)于薄膜干涉，下列說(shuō)法正確的是（）

A.干涉條紋的產(chǎn)生是由于光在膜的前、后兩表面反射，形成的兩列光波疊加的

結(jié)果

B.干涉條紋中的暗條紋是由于上述兩列反射光的波谷與波谷疊加的結(jié)果

C.干涉條紋是等間距的平行線時(shí)，說(shuō)明膜的厚度處處相等

D.觀察薄膜干涉條紋時(shí)，人應(yīng)在入射光的另一側(cè)

解析：薄膜前、后兩個(gè)面反射的光波的路程差不同，一些地方，波峰（波谷）與波

峰（波谷）相遇，相互加強(qiáng)，出現(xiàn)亮條紋；在另一些地方，波峰（波谷）與波谷（波峰）

相遇，相互削弱，出現(xiàn)暗條紋。干涉條紋是等間距的平行線時(shí)，說(shuō)明膜是理想的

劈，膜的厚度不相等。人眼觀察到的條紋是膜前、膜后反射光波疊加的結(jié)果，因

此人應(yīng)與入射光在同一側(cè)。故A正確。

答案：A

3.（多選）用〃、b兩種單色光分別照射同一雙縫干涉裝置，在距雙縫恒定距離的

屏上得到如圖所示的干涉圖樣，其中圖甲是〃光照射形成的，圖乙是b光照射形

成的，則關(guān)于八6兩束單色光，下述說(shuō)法正確的是（）

11111111—

甲乙

A.。光的頻率比Z?光的大

B.在水中。光傳播的速度比力光的大

C.水對(duì)。光的折射率比力光的大

D.Z?光的波長(zhǎng)比。光的短

解析：從題圖可以看出，。光的條紋間距小，說(shuō)明。光的波長(zhǎng)小，頻率大，選項(xiàng)

D錯(cuò)誤，A正確；水對(duì)頻率低的單色光的折射率小，即水對(duì)b光的折射率小，選

項(xiàng)C正確；由〃=器知，折射率小的光在水中的傳播速度大，即b光在水中的傳

播速度大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。

答案：AC

4.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差為0.6pm,若分別用頻率

力=5.0X10I4HZ和及=7.5X1014Hz的單色光垂直照射雙縫,則P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗

條紋的情況是：用頻率為力的單色光照射時(shí)出現(xiàn)條紋，用頻率為人的單

色光照射時(shí)出現(xiàn)條紋。

解析：本題考查雙縫干涉實(shí)臉中屏上出現(xiàn)明、暗條紋的條件。根據(jù)波的疊加知識(shí)，

可知與兩個(gè)狹縫的光程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，與兩個(gè)狹縫的光程差是

cc3XIO8

-6

半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處出現(xiàn)暗條紋。根據(jù)2=7可得Ai=7=AVIA14m=0.6X10m

JJlJC.UA1U

C3.0X1083

=0.6pim,22=萬(wàn)=m=0.4X10~6m=0.4gm,即d=2i,1=手2,則用

7.5XIO14

頻率為力的單色光照射時(shí)出現(xiàn)明條紋，用頻率為及的單色光照射時(shí)出現(xiàn)暗條紋。

答案：明暗

薛皿鞏固演練活頁(yè)裝訂方便實(shí)用

［基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練］

i.兩個(gè)普通白熾燈發(fā)出的光相遇時(shí)，我們觀察不到干涉條紋，這是因?yàn)椋ǎ?/p>

A.兩個(gè)燈亮度不同

B.燈光的波長(zhǎng)太短

C.兩個(gè)光源的頻率不穩(wěn)定，是非相干光源

D.周?chē)h(huán)境的漫反射光太強(qiáng)

解析：一般情況下，兩個(gè)不同的光源發(fā)出的光或同一個(gè)光源的不同部分發(fā)出的光

的頻率不穩(wěn)定，振動(dòng)情況也往往不同，是非相干光源，故選C。

答案：C

2.一束白光通過(guò)雙縫后在屏上觀察到干涉條紋，除中央白色條紋外，兩側(cè)還有

彩色條紋，其原因是（）

A.各色光的波長(zhǎng)不同，因而各色光分別產(chǎn)生的干涉條紋間距不同

B.各色光的速度不同，造成條紋的間距不同

C.各色光的強(qiáng)度不同，造成條紋的間距不同

D.各色光通過(guò)雙縫到達(dá)一確定點(diǎn)的距離不同

解析：各色光的頻率不同，波長(zhǎng)不同，在屏上得到的干涉條紋的寬度不同，各種

顏色的條紋疊加后得到彩色條紋，故A正確。

答案：A

3.（多選）用單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)（）

A.屏上到雙縫的路程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋

B.屏上到雙縫的路程差等于半波長(zhǎng)整數(shù)倍處，可能是亮條紋，也可能是暗條紋

C.屏上的亮條紋一定是兩列光波的波峰與波峰相遇的地方

D.屏上的亮條紋是兩列光波的波峰與波谷相遇的地方

解析：在雙縫干涉實(shí)臉中，屏上到雙縫的路程差等于波長(zhǎng)整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋，

是振動(dòng)加強(qiáng)處，不一定是兩列光波的波峰與波峰相遇的地方，選項(xiàng)A正確，C

錯(cuò)誤；屏上到雙縫的路程差等于半波長(zhǎng)整數(shù)倍處，可能是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍（暗條

紋），也可能是半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍（亮條紋），選項(xiàng)B正確；兩列光波的波峰與波谷

相遇的地方，應(yīng)是暗條紋，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

答案：AB

4.（多選）用波長(zhǎng)為2的單色光照射單縫。，經(jīng)過(guò)雙縫M、N在屏上產(chǎn)生明暗相間

的干涉條紋，如圖所示，圖中a、b、c、d、e為相鄰亮條紋的位置，c為中央亮

條紋，則（）

A.O到達(dá)服b的路程差為零

B.M、N到達(dá)〃的路程差為2

C.O到達(dá)或c的路程差為“

D.M、N到達(dá)e的路程差為22

解析：振動(dòng)一致的兩光源在空間發(fā)生干涉，得到亮條紋的條件滿足雙縫到某點(diǎn)的

路程差A(yù)x=〃"〃=O,1,2,3…），故B、D正確。

答案：BD

5.如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，P是附有肥皂泡薄膜的鐵絲圈，

S是一點(diǎn)燃的酒精燈。往火焰上撒些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖樣應(yīng)是圖

中的（）

解析：酒精燈發(fā)出的光在肥皂膜前、后兩個(gè)表面上反射后疊加，形成干涉圖樣，

兩列反射光疊加時(shí)的路程差與肥皂膜的厚度有關(guān)，相同厚度處路程差相同，而同

一條亮條紋（或暗條紋）上路程差也相同，肥皂膜豎起時(shí)同一水平線的膜厚度相

同，故肥皂膜上的亮（暗）條紋是一些水平的平行直線，即正確選項(xiàng)為D。

答案：D

6.在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果（）

A.用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋

B.用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋

C.若僅將入射光由紅光改為紫光，則條紋間距一定變大

D.用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋

解析：用白光做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯(cuò)；用紅光作為光

源，屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋（即黑條紋）相間的條紋，B對(duì)；將紅光改為

紫光，2變小，由-=夕知Ar變小，C錯(cuò)；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干

涉條紋，D錯(cuò)。

答案：B

7.（多選）雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，綠光通過(guò)單縫5后，投射到有雙縫的擋

板上，雙縫S和S2與單縫5的距離相等，光通過(guò)雙縫后在與雙縫平行的屏上形

成干涉條紋。屏上。點(diǎn)距雙縫S和S2的距離相等，P點(diǎn)是距。點(diǎn)的第一條亮條

紋。如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，己知紅光波長(zhǎng)大于綠光波長(zhǎng)，綠光波

長(zhǎng)大于藍(lán)光波長(zhǎng)，則下列說(shuō)法正確的是（）

單縫雙縫光屏

絡(luò)*1J卜

A.。點(diǎn)是紅光的亮條紋

B.紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方

C.0點(diǎn)不是藍(lán)光的亮條紋

D.藍(lán)光的第一條亮條紋在尸點(diǎn)的上方

解析：由于0點(diǎn)到雙縫的路程差為零，所以為各種色光的亮條紋，A正確，C

錯(cuò)誤；尸點(diǎn)是綠光的第一條亮條紋，由于紅光的波長(zhǎng)大于綠光的波長(zhǎng)，紅光的條

紋間距大于綠光的條紋間距，所以紅光的第一條亮條紋在尸點(diǎn)的上方，B正確；

同理可知D錯(cuò)誤。

答案：AB

8.如圖所示，在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，激光的波長(zhǎng)為5.30X10一7m,屏上尸點(diǎn)

距雙縫S和52的路程差為7.95X1。一，m,則在P點(diǎn)出現(xiàn)的應(yīng)是（選填“亮

條紋”或“暗條紋”）?，F(xiàn)改用波長(zhǎng)為6.30X10—7m的激光進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，保持

其他條件不變，則屏上的條紋間距將________（選填“變寬”或“變窄”）o

解析：尸點(diǎn)距兩縫的距離之差是波長(zhǎng)的1.5倍，是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，所以出現(xiàn)暗

條紋。由于條紋間距波長(zhǎng)變長(zhǎng)，則條紋間距變寬。

答案：暗條紋變寬

［能力提升練］

9.某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在屏上觀察到如圖甲所示的條紋，僅改變

一個(gè)實(shí)驗(yàn)條件后，觀察到的條紋如圖乙所示。他改變的實(shí)驗(yàn)條件可能是（）

乙

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

解析：改變條件后亮條紋之間的間距變大，由入￥=今可知，要使Ax增大，可增

大雙縫到光屏之間的距離/,C錯(cuò)；減小雙縫之間的距離d,B對(duì)；換用波長(zhǎng)更

長(zhǎng)，即頻率更低的單色光源，D錯(cuò)：改變光源到單縫的距離不會(huì)改變Ax,A錯(cuò)。

答案：B

10.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏上尸點(diǎn)到雙縫Si、S2的距離之差加1=0.75pm,

光屏上Q點(diǎn)到雙縫S\、Sz的距離之差△?=1.5um。如果用頻率為6.0XIO14Hz的

黃光照射雙縫，貝火)

A.P點(diǎn)出現(xiàn)明條紋，Q點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋

B.Q點(diǎn)出現(xiàn)明條紋，P點(diǎn)出現(xiàn)喑條紋

C.兩點(diǎn)均出現(xiàn)明條紋

D.兩點(diǎn)均出現(xiàn)暗條紋

3X［08

解析：由c=，'知黃光的波長(zhǎng)為2=7=：7［八］4m=0.5gm,雙縫至40點(diǎn)的光程

JO/N1U

差與黃光的半波長(zhǎng)相比為竽=黑=3,即為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，所以P點(diǎn)出現(xiàn)暗

AU.D

2T

條紋。雙縫到Q點(diǎn)的光程差與黃光的半波長(zhǎng)相比為竿=公=6,即為半波長(zhǎng)的

AUQ