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光的干涉
1、两列机械波（如声波、水波）发生干涉的条件是什么？
复习回顾：
2、如何获得两列相干的机械波？（以水波为例）
3、两列波干涉时，振动最强的点和振动最弱的点条件是什么？
思考：1、干涉现象是波动特有的现象，如果光真的是一种波，就必然会观察到光的干涉现象．你看见过光的干涉现象吗？如果真的存在光的干涉现象，那么，光的干涉现象的干涉图样又是怎么样？
水波的干涉图样
思考：2、为什么我们在日常生活中观察不到光的干涉现象？
光的干涉：两列相干光波相叠加，某些区域的光被加强，某些区域的光被减弱，且加强区与减弱区互相间隔的现象叫光的干涉现象.
产生干涉现象的条件之一是两列光必须是频率相同的相干光源.
???1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829）在实验室里成功的观察到了光的干涉．
光的干涉
一、光的干涉现象---杨氏干涉实验
1、装置特点：
（1）双缝很近 0.1mm，
（2）双缝S1、S2与单缝S的距离相等，
单缝
双缝
红滤色片
S1
S
S2
屏幕
2、①要用单色光
②单缝的作用：获得频率单一的线光源
③双缝的作用：相当于两个振动情况完全相同的光源，双缝的作用是获得相干光源
用小孔代替狭缝，可以得到同样清晰，但明亮程度差一些的干涉条纹。
得到相干光源：一分为二的思想
光的干涉
双缝干涉
激光束
双缝
屏
屏上看到明暗相间的条纹
1.科学家成功地观察到光的干涉和衍射现象，光的波动理论才被公认。首先通过实验观察到光的干涉现象的科学家是（ ）
A．惠更斯 B．麦克斯韦
C．托马斯·杨 D．菲涅耳
物理学史
C
2.从两支手电筒射出的光照到同一点上时，看不到干涉条纹，这是因为( )
A、手电筒发出的光不是单色光
B、干涉图样太小
C、周围环境的漫反射光太强
D、 两个光源是非相干光源
光的干涉产生的条件
D
红滤色片
单缝
双缝
S1
S
S2
屏幕
双缝
S1
S2
屏幕
P1 第一亮纹 δ=λ
P 中央亮纹 δ=0
P2 第二亮纹 δ=2λ
P3 / 第三亮纹 δ=3λ
P3 第三亮纹 δ=3λ
P3 / 第二亮纹 δ=2λ
P3 / 第一亮纹 δ=λ
P2
第二亮纹
双缝
S1
S2
屏幕
屏上P1点的上方还可以找到δ= S1－S2＝2λ的P2点出现第二条亮纹。
2λ
双缝
S1
S2
屏幕
P1 第一亮纹 δ=λ
P 中央亮纹 δ=0
P2 第二亮纹 δ=2λ
P3 / 第三亮纹 δ=3λ
P3 第三亮纹 δ=3λ
P3 / 第二亮纹 δ=2λ
P3 / 第一亮纹 δ=λ
Q2 第二暗纹
Q 1 第一暗纹
Q3 第三暗纹
Q3 / 第三暗纹
Q2 / 第二暗纹
Q1 / 第一暗纹
δ=5λ/2
δ=λ/2
δ=3λ/2
δ=5λ/2
δ=3λ/2
δ=λ/2
表达式：
亮纹：光程差 δ =kλ （ k=0，1，2，等）
暗纹：光程差 δ =（2k+1)λ/2 (k=0,1,2,3,等）
结论：
双缝干涉条纹的产生
3.在用A、B两平行狭缝作双缝干涉实验的装置中，屏上P点出现明条纹，那么双缝A和B 到屏上P点的距离之差必为 ( )
A、1/2光波波长的奇数倍
B、一个波长的奇数倍
C、1/2光波波长的偶数倍
D、 1/2光波波长的整数倍
C
4.在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差d=0.6μm；若分别用频率为f1=5.0×1014Hz和频率为f2=7.5×1014Hz的单色光垂直照射双缝隙，则P点出现条纹的情况是以下哪种( )
A.用频率f1的单色光照射时，P点出现明条纹
B.用频率f2的单色光照射时，P点出现明条纹
C.用频率f1的单色光照射时，P点出现暗条纹
D.用频率f2的单色光照射时，P点出现暗条纹
AD
5.在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到了彩色干涉条纹．若在双缝中的一缝前放一红色滤光片（只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光) ，这时( )
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹、其它
颜色的双缝干涉条纹消失
B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其它
颜色的双缝干涉条纹依然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在、但
屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
C
不同单色光的双缝图样干涉比较
红光
蓝光
各自均为明暗相间的条纹，相邻两明纹的强弱、
距离都差不多
从两张照片中可以看出：红光的条纹间距比蓝光大，那么，不同单色光的干涉条纹的间距与哪些因素有关
提出问题：
双缝
S1
S2
屏幕
干涉条纹的间距与哪些因素有关
1、什么是干涉条纹的间距
△x
△x
★条纹间距的含义：相邻亮纹或相邻暗纹之间的距离总是相等的，相邻亮纹和亮纹之间的距离或相邻暗纹和暗纹之间的距离叫做条纹间距。
★我们所说的亮纹是指最亮的地方，暗纹是最暗的地方，从最亮到最暗有一个过渡，条纹间距实际上是最亮和最亮或最暗和最暗之间的距离。
r2-r1=dsinθ
X=Ltanθ≈Lsinθ
运用几何知识
当两列波的路程差为波长的整
数倍，即dx/L=±kλ，（k=0,1,
2…)时才会出现亮条纹，亮条纹
位置为：
X=±kLλ/d
S1
S2
P1
P
L
r1
r2
d
x
θ
相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为
??其中，波长用 表示，d表示两个狭缝之间的距离，L为双缝与屏间的距离．
干涉条纹的间距△x与L、 d、 有关
在狭缝间的距离d 、狭缝与屏的距离L都不变的条件下，用不同颜色的光做实验，条纹间距△x是不同的。红光的条纹间距△x最大，紫光的条纹间距△x最小。
知：红光的波长最长，紫光的波长最短。
依据公式
能不能设计一个实验测定红光和紫光等色光的波长呢？
让一束光经薄膜的两个表面反射后，形成的两束反射光产生的干涉现象叫薄膜干涉．
二、薄膜干涉中的色散
二、薄膜干涉中的色散
2、产生原因：
薄膜的两表面反射光叠加而产生。
3、规律：
2d=nλ时，亮条纹
2d=（2n-1）λ /2 ，暗条纹
4、产生薄膜干涉的条件：
薄膜厚度不均匀
1.现象：水平明暗相间条纹
1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定，所以薄膜干涉中同一明条纹（暗条纹）应出现在膜的厚度相等的地方．由于光波波长极短，所以薄膜干涉时，介质膜应足够薄，才能观察到干涉条纹．
3、用手紧压两块玻璃板看到彩色条纹，阳光下的肥皂泡和水面飘浮油膜出现彩色等都是薄膜干涉．
二、薄膜干涉中的色散
用白光照射　在同一厚度某一波长的光反射后增强，另一波长的光反射后减弱，所以出现彩色条纹
白光的薄膜干涉条纹
——彩色条纹
水面上的油膜呈彩色
薄膜干涉的应用（一）
——检查表面的平整程度
取一个透明的标准样板，放在待检查的部件
表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹
标准样板
待检部件
空气薄层
如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的,如图（b）所示；如果被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。
(a) (b) (c)
单色光
标准样板
薄片
被检测平面
薄膜干涉的应用（一）
——检查表面的平整程度
(a) (b) (c)
单色光
标准样板
薄片
被检测平面
注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度
薄膜干涉的应用（一）
——检查表面的平整程度
凹凸的判断：同一条明纹对应的空气膜厚度相等
6.下图所示是用干涉法检查某块厚玻璃的上表面是否平整的装置，检查中所观察到的干涉条纹如图乙所示，则 ( )
A.产生干涉的两列光波分别是由a的上表面和b的下表面反射的?
B.产生干涉的两列光波分别是由a的下表面和b的上表面反射的?
C.被检查的玻璃表面有凸起?
D.被检查的玻璃表面有凹陷?
BD
7.劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图所示。干涉条纹有如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差相等。现若在图1装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹
A．变疏 B．变密
C．不变 D．消失
相当于双缝干涉中双缝间距减小，条纹间距增大
A
牛顿环
干涉图样：中央疏边缘密的同心圆环
干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的
干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的
薄膜干涉的应用（二）
——增透膜
镀层薄膜
在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程差恰好等于半个波长，因而互相抵，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。
1、增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？
2、是否对所有颜色的光都有增透的作用？
薄膜的厚度至少是入射光在薄膜中波长的1/4。
因为人眼对绿光最敏感，所以一般增
强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光
在薄膜中波长的1/4。由于其它色光不
能被有效透射，故反射较强，这样的
镜头呈淡紫色。
8.竖直放置的铁丝框中的肥皂膜，在太阳光的照射下会形成（ ）
A．黑白相间的水平干涉条纹
B．黑白相间的竖直干涉条纹
C．彩色水平干涉条纹
D．彩色竖直干涉条纹
C
9.关于薄膜干涉现象，下列说法中正确的是（ ）
A．在波峰和波峰叠加处，光得到加强，将出现亮条纹，在波谷和波谷叠加处，光将减弱，出现暗条纹
B．观察皂液薄膜的干涉现象时，观察者和光源应该位于薄膜的同侧
C．当薄膜干涉的条纹是等距的平行明暗条纹时，说明薄膜厚度处处相同
D．薄膜干涉中，同一条纹上各点厚度都相同
BD
10、如图4-4所示，竖直的肥皂液膜的横截面，右侧受到一束平行光的照射，关于肥皂液膜产生干涉条纹的说法正确的是(　　)
A.在右侧观察到的干涉条纹是由光线在肥皂液薄膜左右两个表面反射的两列波叠加生成的
B.在左侧也能观察到类似的条纹
C.观察到的条纹可能是明暗相间的也可能是色彩相间的
D.观察到的条纹可能是水平的也可能是竖直的
AC
11.下列说法中正确的是( )
A.用白光做光的干涉实验时，某一彩色明纹中偏离中央明条纹较远的是紫光
B.用白光做光的干涉实验时，某一彩色明纹中偏离中央明条纹较远的是红光
C.涂有增透膜的照相机镜头，增强了对紫光的透射程度
D.从竖立肥皂膜上看到的彩色条纹是从膜的两表面反射光干涉的结果
BD
12.在光学镜上涂有增透膜，已知增透膜的折射率为1.4，绿光的波长为5 600 ，则增透膜的厚度为______．
1 000
13.登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5，所要消除的紫外线的频率为8.0×1014Hz，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？
14、下列现象属于薄膜干涉的有: （ ）
A.在水面上的油膜呈现的彩色花纹;
B.雨后天空中呈现的彩虹;
C.昆虫透明的翅膀看上去是彩色的
D.肥皂泡上呈现的彩色条纹。
ACD
15.市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照物品处产生的热效应大大降低，从而广泛应用于各种场所，这种灯降低热效应的原理之一是灯泡后面放置的反光镜的表面上镀有一层薄膜(例如氟化镁)，这种膜能消除不镀膜时表面反射回来的热效应最显著的红外线，以λ表示此红外线在薄膜中的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为( )
A. /8 B. /4 C. /2 D. ?
B
16.高层建筑物外墙大量使用的是幕墙玻璃，在白天，外面的人看不见室内的物体，而室内的人却能看见室外的景物，其原因是（ ）
A．在玻璃的外表面涂有增透膜
B．在玻璃的外表面涂有高反射膜（即对光的反射率远大于透射率的物质）
C．在玻璃的外表面涂有大量吸收光的物质
D．在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜
B
高反膜的原理与增透膜原理相反，它使从膜前后表面反射出来的光叠加增强，这样由能量守恒知透射光必减弱，在白天室内光线本身就弱，所以透射出来的就更少，外面就看不清室内的物体，而室外光线很强，所以能透射一部分光线，室内的人能较清楚地看见外面的景物。

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