光的干涉知識點精解

1、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(qiáng)，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0.1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

2、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，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。角很小(5)sin=tg在RtP1OP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(dāng)實驗裝置一定，紅光的條紋間距最大，紫光

3、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)系光的顏色由光的頻率決定的，與光的波長和波速無關(guān)；各種色光在真空中的速度都相同，都是3108m/s，光從真空中進(jìn)入其它介質(zhì)時，光速將減小。光從一種介質(zhì)進(jìn)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=0v(0為此種光在真空中的波長)光在其他介質(zhì)中v=v(v為此種光在該介質(zhì)中的速度， 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。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】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

4、“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(rèn)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(qiáng)度增大而由亮點變成明線，易于觀察。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(dāng)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

5、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。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。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(qiáng)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

6、的光能量比較強(qiáng)，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(dá)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(dāng)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(dāng)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(qiáng)，形成亮條紋；當(dāng)光波的路程差為半波長的

7、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(qiáng)，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： 肥皂膜剛剛立起時，在膜上只看到蠟焰的像，沒有干涉條紋。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(kuò)大。上部條紋寬，下部條紋細(xì)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

8、焰的像。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(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)離

9、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(dāng)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(dāng)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(qiáng)了透射光的強(qiáng)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(qiáng)度=反射光總強(qiáng)度+透射光總強(qiáng)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(qiáng)度接近于零，從總效果上看，相當(dāng)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(qiáng)了透射光的強(qiáng)度。增透膜只對人眼或感光膠片上最

10、敏感的綠光起增透作用。當(dāng)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(qiáng)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(bǔ)色淡紫色?！纠?】 如圖2-4所示，在雙縫干涉實驗中，若用1=510-7m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2=410-7m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(dāng)路程差d滿足光波長的整數(shù)倍時，該點為亮條紋，當(dāng)路程差d為半波長的奇數(shù)倍時，該點為暗條紋?！窘忸}方法】雙縫干涉原理，路程差與波長的數(shù)量關(guān)系。【解題】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1光入射時為第二亮條紋，即d=21，代入數(shù)據(jù)d=1010-7m，這個路程差1010-7m對于2的光波來說即為半波長的奇數(shù)倍，A處為暗條紋。k=2當(dāng)k=0時為第一暗條紋，所以當(dāng)k=2時應(yīng)為第三暗紋?！纠?】 如果光的頻率為，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(dāng)入射光在增透膜前后兩表面反射光的路程差為半波長奇數(shù)倍時，才能實現(xiàn)相干抵消。尋找厚度與波長