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第5章 光的干涉、衍射和偏振
鲁科版 （2019版） 选择性必修1
5.1 光的干涉
复习与引入
0
(1)水波的干涉需要什么条件？
(2)稳定的干涉图样是怎样的？
(3)波特有的现象有哪些呢？
干涉、衍射、多普勒等现象
1621 年，荷兰科学家斯涅耳(1580-1626)
艾萨克·牛顿（1643年1月4日—1727年3月31日）
《自然哲学的数学原理》、《光学》
1629年04月14日-1695年07月08日)
伽利略
1564年2月15日－1642年1月8日
复习与引入
0
光的粒子说
光的波动说
争论
光的干涉及其产生条件
1
1.1 双缝干涉的装置示意图
观察者
对 屏 的要求？
单缝的作用
双缝的作用
光的干涉及其产生条件
1
1.2 双缝干涉现象
激光光源发出的光，同时投射到缝 S1 和缝 S2 上，被分成两列光波。这两列光波振动频率、振动方向都相同，在双缝后相遇，出现振动加强和减弱相间的区域，在屏上就出现 了明暗相间的干涉条纹。
要使两列光波相遇时产生干涉现象，两列光波必须具有相同的频率和振动方向。
1.3 双缝干涉条件
由同一光源发出的光经过两狭缝后形成两列光波叠加产生的干涉现象。
1.4 双缝干涉定义
光的干涉及其产生条件
1
1.5 双缝干涉干涉图样特点
明暗相间
等亮度
等间距
等宽度
与什么有关呢？
因为白炽灯的一根钨丝中包含大量的钨原子，这些原子发出的光波的频率、振动方向多种多样，发出光波的时间也各有先后，这样叠加在一起只能形成一片均匀的亮光，看不出有规则的干涉图样。
在一个房间里同时开两盏白炽灯，是看不到干涉现象。
光的双缝干涉公式
2
2.1 理论推导
S1
S2
P1
P
r1
r2
S1S2=d
Δx
L
两狭缝S1、S2的宽度为d，它们到光屏的距离为L；
①
②
光的双缝干涉公式
2
第二式平方减第一式平方可得：
（1）若r2－r1=λ，则：
（2）若r2－r1=λ/2，则：
光的双缝干涉公式
2
相邻两条亮纹（或暗纹）间的距离
这说明了相邻亮（或暗）条纹的间距相等
近一步的实验表明：
用单色光做实验，相邻亮（或暗）条纹的间距红光的最大，紫光的最小。这说明了红光的波长最长，紫光的波长最短。
2.2 结论
光的双缝干涉公式
2
特点：
1. 等亮度、等宽度、等间距
2. 双缝越小，宽度越大间距越大
3. 光的波长越长、宽度越大、间距越大
2.3 特点
问题：
用白光做双缝干涉实验时，多数亮纹都是彩色的，为什么中间的一条亮条纹是白色的？
光的双缝干涉公式
2
课本P114-----用橙色光做双缝干涉实验时，测得双缝间的距离为 0.1 cm，双缝挡板与光屏间的距离为 205 cm，第1条亮线与第 5 条亮线中心间距为 0.5 cm。求橙色光的波长和频率。
课本P118--- 3. 在如图所示的双缝干涉实验中，用波长λ = 600 nm 的橙色光照射，在光屏中心点 P0 呈现亮条纹。若点P0上方的点P到S1、S2的路程差恰为λ， 现改用波长为 400 nm 的紫光照射，则( )
A. P0 和 P 都呈现亮条纹; . P0 为亮条纹，P为暗条纹;
C. P0 为暗条纹，P为亮条纹; D. P0 和 P都呈现暗条纹;
薄膜干涉及其应用
3
2.2 肥皂液膜上的干涉
2.1 定义：
由薄膜前后表面反射的两列光波叠加而成
想一想
在演示竖直放置的薄膜干涉实验时,应从哪个角度观察干涉条纹
薄膜干涉及其应用
3
产生原因是当肥皂膜竖直放置，由于重力作用，膜上薄下厚。光照射到肥皂膜上，经前后膜两次反射，又叠加在一起，后膜反射光的路程比前膜反射2倍膜厚。
若膜厚度2倍等于波长整数倍，两列光波加强，呈现明纹。
若某种膜厚度2倍等于半个波长奇数倍，此处两处两列波互相减弱，出现暗纹。
膜厚度变化是连续的，就了现明暗相间条纹。
2.3 原因分析
2.4 实例
肥皂泡或水面上的油膜所形成的彩色花纹；
检测平面是否平直
薄膜干涉及其应用
3
检测平面是否平直
检查精密零件的表面质量。
方法是透明标准平面与被侧面之间形成一个劈形空气薄层，用薄膜干涉原理检测，精度可达
10－6cm。
劈尖
凹下
薄膜干涉及其应用
3
检测平面是否平直
检查精密零件的表面质量。
方法是透明标准平面与被侧面之间形成一个劈形空气薄层，用薄膜干涉原理检测，精度可达
10－6cm。
劈尖
凹下
牛顿环，又称“牛顿圈”。1675年
薄膜干涉及其应用
3
增透膜
原料：氟化镁，厚度绿光的波长1/4。涂有增透膜的镜头呈淡紫色。
增反膜
汽车贴膜
薄膜干涉及其应用
3
例题1：用白光做“双缝干涉”实验时,得到彩色的干涉条纹,下列说法正确的是(　　)
A.干涉条纹的中央亮纹是彩色的
B.在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹
C.在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹
D.在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与双缝间距离有关
【答案】　C
薄膜干涉及其应用
3
例题2：一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹,除中央白色条纹外,两侧还有彩色条纹,是因为(　　)
A.各色光的波长不同,因而各色光产生的干涉条纹间距不同；
B.各色光的速度不同,造成条纹间距不同；
C.各色光的强度不同；
D.各色光通过双缝的距离不同；
【答案】　A
薄膜干涉及其应用
3
例题3：关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象,下列说法中正确的是(　　)
A.干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面发生反射,形成的两列光波叠加的结果；
B.若出现明暗相间的条纹相互平行,说明肥皂膜的厚度是均匀的；
C.用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射间距大；
D.薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的；
【答案】　A
薄膜干涉及其应用
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例题4：如图所示,在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜,在两者之间形成厚度不均匀的空气膜,让一束单一波长的光垂直入射到该装置上,结果在上方观察到圆环状条纹,称为牛顿环,以下说法正确的是(　　)
A.干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和凸透镜上表面反射光叠加形成的;
B.干涉现象是由于凸透镜上表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的;
C.干涉条纹是中央疏边缘密的同心圆环;
D.干涉条纹不等间距是由于平板玻璃不平造成的;
【答案】　C
薄膜干涉及其应用
3
课本P118--- 4. 用干涉法检查厚玻璃板 b 的上表面是否平整的装置如图所示。干涉条纹是由某两个表面反射的 光叠加产生的，这两个表面是 （ ）
A. a 的上表面、b 的下表面；
B. a 的上表面、b 的上表面；
C. a 的下表面、b 的上表面；
D. a 的下表面、b 的下表面；
薄膜干涉及其应用
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课本P118--- 5. 在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉 条纹间距与绿光的干涉条纹间距哪个更大？若实验中红光的波长为 630 nm，双缝与屏幕的距离 为 1.00 m，测得第 1 条到第 6 条亮条纹中心间的距离为 10.5 mm，双缝之间的距离有多大？
课本P118--- *6. 如图所示，在双缝干涉实验中，若单色光源 S 到两缝 S1、S2 距离相等， 则屏上中央亮条纹位于图中 O 处。现将光源 S 向下移动到示意图中的 S' 位置，则( )
A. 中央亮条纹向下移动，且条纹间距不变;
B. 中央亮条纹向上移动，且条纹间距不变;
C. 中央亮条纹向下移动，且条纹间距增大;
D. 中央亮条纹向上移动，且条纹间距增大;
小结
4
光的干涉
光的双缝干涉实验
光的干涉
定义
条件
图样特点
数学推导
薄膜干涉
肥皂液膜
油膜
增透膜（增反膜）
平整度检测
等亮度、等宽度、等间距
明条纹
暗条纹

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