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光的干涉
1、兩列機械波（如聲波、水波）發生干涉的條件是什么？
復習回顧：
2、如何獲得兩列相干的機械波？（以水波為例）
3、兩列波干涉時，振動最強的點和振動最弱的點條件是什么？
思考：1、干涉現象是波動特有的現象，如果光真的是一種波，就必然會觀察到光的干涉現象．你看見過光的干涉現象嗎？如果真的存在光的干涉現象，那么，光的干涉現象的干涉圖樣又是怎么樣？
水波的干涉圖樣
思考：2、為什么我們在日常生活中觀察不到光的干涉現象？
光的干涉：兩列相干光波相疊加，某些區域的光被加強，某些區域的光被減弱，且加強區與減弱區互相間隔的現象叫光的干涉現象.
產生干涉現象的條件之一是兩列光必須是頻率相同的相干光源.
???1801年，英國物理學家托馬斯·楊（1773~1829）在實驗室里成功的觀察到了光的干涉．
光的干涉
一、光的干涉現象---楊氏干涉實驗
1、裝置特點：
（1）雙縫很近 0.1mm，
（2）雙縫S1、S2與單縫S的距離相等，
單縫
雙縫
紅濾色片
S1
S
S2
屏幕
2、①要用單色光
②單縫的作用：獲得頻率單一的線光源
③雙縫的作用：相當于兩個振動情況完全相同的光源，雙縫的作用是獲得相干光源
用小孔代替狹縫，可以得到同樣清晰，但明亮程度差一些的干涉條紋。
得到相干光源：一分為二的思想
光的干涉
雙縫干涉
激光束
雙縫
屏
屏上看到明暗相間的條紋
1.科學家成功地觀察到光的干涉和衍射現象，光的波動理論才被公認。首先通過實驗觀察到光的干涉現象的科學家是（ ）
A．惠更斯 B．麥克斯韋
C．托馬斯·楊 D．菲涅耳
物理學史
C
2.從兩支手電筒射出的光照到同一點上時，看不到干涉條紋，這是因為( )
A、手電筒發出的光不是單色光
B、干涉圖樣太小
C、周圍環境的漫反射光太強
D、 兩個光源是非相干光源
光的干涉產生的條件
D
紅濾色片
單縫
雙縫
S1
S
S2
屏幕
雙縫
S1
S2
屏幕
P1 第一亮紋 δ=λ
P 中央亮紋 δ=0
P2 第二亮紋 δ=2λ
P3 / 第三亮紋 δ=3λ
P3 第三亮紋 δ=3λ
P3 / 第二亮紋 δ=2λ
P3 / 第一亮紋 δ=λ
P2
第二亮紋
雙縫
S1
S2
屏幕
屏上P1點的上方還可以找到δ= S1－S2＝2λ的P2點出現第二條亮紋。
2λ
雙縫
S1
S2
屏幕
P1 第一亮紋 δ=λ
P 中央亮紋 δ=0
P2 第二亮紋 δ=2λ
P3 / 第三亮紋 δ=3λ
P3 第三亮紋 δ=3λ
P3 / 第二亮紋 δ=2λ
P3 / 第一亮紋 δ=λ
Q2 第二暗紋
Q 1 第一暗紋
Q3 第三暗紋
Q3 / 第三暗紋
Q2 / 第二暗紋
Q1 / 第一暗紋
δ=5λ/2
δ=λ/2
δ=3λ/2
δ=5λ/2
δ=3λ/2
δ=λ/2
表達式：
亮紋：光程差 δ =kλ （ k=0，1，2，等）
暗紋：光程差 δ =（2k+1)λ/2 (k=0,1,2,3,等）
結論：
雙縫干涉條紋的產生
3.在用A、B兩平行狹縫作雙縫干涉實驗的裝置中，屏上P點出現明條紋，那么雙縫A和B 到屏上P點的距離之差必為 ( )
A、1/2光波波長的奇數倍
B、一個波長的奇數倍
C、1/2光波波長的偶數倍
D、 1/2光波波長的整數倍
C
4.在雙縫干涉實驗中，雙縫到光屏上P點的距離之差d=0.6μm；若分別用頻率為f1=5.0×1014Hz和頻率為f2=7.5×1014Hz的單色光垂直照射雙縫隙，則P點出現條紋的情況是以下哪種( )
A.用頻率f1的單色光照射時，P點出現明條紋
B.用頻率f2的單色光照射時，P點出現明條紋
C.用頻率f1的單色光照射時，P點出現暗條紋
D.用頻率f2的單色光照射時，P點出現暗條紋
AD
5.在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏上觀察到了彩色干涉條紋．若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片（只能透過紅光），另一縫前放一綠色濾光片(只能透過綠光) ，這時( )
A．只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋、其它
顏色的雙縫干涉條紋消失
B．紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其它
顏色的雙縫干涉條紋依然存在
C．任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在、但
屏上仍有光亮
D．屏上無任何光亮
C
不同單色光的雙縫圖樣干涉比較
紅光
藍光
各自均為明暗相間的條紋，相鄰兩明紋的強弱、
距離都差不多
從兩張照片中可以看出：紅光的條紋間距比藍光大，那么，不同單色光的干涉條紋的間距與哪些因素有關
提出問題：
雙縫
S1
S2
屏幕
干涉條紋的間距與哪些因素有關
1、什么是干涉條紋的間距
△x
△x
★條紋間距的含義：相鄰亮紋或相鄰暗紋之間的距離總是相等的，相鄰亮紋和亮紋之間的距離或相鄰暗紋和暗紋之間的距離叫做條紋間距。
★我們所說的亮紋是指最亮的地方，暗紋是最暗的地方，從最亮到最暗有一個過渡，條紋間距實際上是最亮和最亮或最暗和最暗之間的距離。
r2-r1=dsinθ
X=Ltanθ≈Lsinθ
運用幾何知識
當兩列波的路程差為波長的整
數倍，即dx/L=±kλ，（k=0,1,
2…)時才會出現亮條紋，亮條紋
位置為：
X=±kLλ/d
S1
S2
P1
P
L
r1
r2
d
x
θ
相鄰兩個明(或暗)條紋之間的距離為
??其中，波長用 表示，d表示兩個狹縫之間的距離，L為雙縫與屏間的距離．
干涉條紋的間距△x與L、 d、 有關
在狹縫間的距離d 、狹縫與屏的距離L都不變的條件下，用不同顏色的光做實驗，條紋間距△x是不同的。紅光的條紋間距△x最大，紫光的條紋間距△x最小。
知：紅光的波長最長，紫光的波長最短。
依據公式
能不能設計一個實驗測定紅光和紫光等色光的波長呢？
讓一束光經薄膜的兩個表面反射后，形成的兩束反射光產生的干涉現象叫薄膜干涉．
二、薄膜干涉中的色散
二、薄膜干涉中的色散
2、產生原因：
薄膜的兩表面反射光疊加而產生。
3、規律：
2d=nλ時，亮條紋
2d=（2n-1）λ /2 ，暗條紋
4、產生薄膜干涉的條件：
薄膜厚度不均勻
1.現象：水平明暗相間條紋
1、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定，所以薄膜干涉中同一明條紋（暗條紋）應出現在膜的厚度相等的地方．由于光波波長極短，所以薄膜干涉時，介質膜應足夠薄，才能觀察到干涉條紋．
3、用手緊壓兩塊玻璃板看到彩色條紋，陽光下的肥皂泡和水面飄浮油膜出現彩色等都是薄膜干涉．
二、薄膜干涉中的色散
用白光照射　在同一厚度某一波長的光反射后增強，另一波長的光反射后減弱，所以出現彩色條紋
白光的薄膜干涉條紋
——彩色條紋
水面上的油膜呈彩色
薄膜干涉的應用（一）
——檢查表面的平整程度
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
標準樣板
待檢部件
空氣薄層
如果被檢表面是平的，產生的干涉條紋就是平行的,如圖（b）所示；如果被檢測表面微有凸起或凹下，這些凸起或凹下的地方的干涉條紋就彎曲。從彎曲的程度就可以了解被測表面的平整情況。這種測量精度可達10-6cm。
(a) (b) (c)
單色光
標準樣板
薄片
被檢測平面
薄膜干涉的應用（一）
——檢查表面的平整程度
(a) (b) (c)
單色光
標準樣板
薄片
被檢測平面
注：薄片厚度一般僅為零點零幾毫米左右，只相當于一張紙片的厚度
薄膜干涉的應用（一）
——檢查表面的平整程度
凹凸的判斷：同一條明紋對應的空氣膜厚度相等
6.下圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃的上表面是否平整的裝置，檢查中所觀察到的干涉條紋如圖乙所示，則 ( )
A.產生干涉的兩列光波分別是由a的上表面和b的下表面反射的?
B.產生干涉的兩列光波分別是由a的下表面和b的上表面反射的?
C.被檢查的玻璃表面有凸起?
D.被檢查的玻璃表面有凹陷?
BD
7.劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖所示。將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜。當光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖所示。干涉條紋有如下特點：（1）任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相鄰明條紋或暗條紋所對應的薄膜厚度差相等?，F若在圖1裝置中抽去一張紙片，則當光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋
A．變疏 B．變密
C．不變 D．消失
相當于雙縫干涉中雙縫間距減小，條紋間距增大
A
牛頓環
干涉圖樣：中央疏邊緣密的同心圓環
干涉現象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的
干涉條紋不等間距是因為空氣膜厚度不是均勻變化的
薄膜干涉的應用（二）
——增透膜
鍍層薄膜
在透鏡或棱鏡的表面上涂上一層薄膜(一般用氟化鎂)。當薄膜的厚度適當時，在薄膜的兩個表面上反射路程差恰好等于半個波長，因而互相抵，這就大大減小光的反射損失，增強了透射光的強度，這種薄膜叫增透膜。
1、增透的條件是什么？即鍍層薄膜的厚度至少多大？
2、是否對所有顏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長的1/4。
因為人眼對綠光最敏感，所以一般增
強綠光的透射，即薄膜的厚度是綠光
在薄膜中波長的1/4。由于其它色光不
能被有效透射，故反射較強，這樣的
鏡頭呈淡紫色。
8.豎直放置的鐵絲框中的肥皂膜，在太陽光的照射下會形成（ ）
A．黑白相間的水平干涉條紋
B．黑白相間的豎直干涉條紋
C．彩色水平干涉條紋
D．彩色豎直干涉條紋
C
9.關于薄膜干涉現象，下列說法中正確的是（ ）
A．在波峰和波峰疊加處，光得到加強，將出現亮條紋，在波谷和波谷疊加處，光將減弱，出現暗條紋
B．觀察皂液薄膜的干涉現象時，觀察者和光源應該位于薄膜的同側
C．當薄膜干涉的條紋是等距的平行明暗條紋時，說明薄膜厚度處處相同
D．薄膜干涉中，同一條紋上各點厚度都相同
BD
10、如圖4-4所示，豎直的肥皂液膜的橫截面，右側受到一束平行光的照射，關于肥皂液膜產生干涉條紋的說法正確的是(　　)
A.在右側觀察到的干涉條紋是由光線在肥皂液薄膜左右兩個表面反射的兩列波疊加生成的
B.在左側也能觀察到類似的條紋
C.觀察到的條紋可能是明暗相間的也可能是色彩相間的
D.觀察到的條紋可能是水平的也可能是豎直的
AC
11.下列說法中正確的是( )
A.用白光做光的干涉實驗時，某一彩色明紋中偏離中央明條紋較遠的是紫光
B.用白光做光的干涉實驗時，某一彩色明紋中偏離中央明條紋較遠的是紅光
C.涂有增透膜的照相機鏡頭，增強了對紫光的透射程度
D.從豎立肥皂膜上看到的彩色條紋是從膜的兩表面反射光干涉的結果
BD
12.在光學鏡上涂有增透膜，已知增透膜的折射率為1.4，綠光的波長為5 600 ，則增透膜的厚度為______．
1 000
13.登山運動員在登雪山時要注意防止紫外線的過度照射，尤其是眼睛更不能長時間被紫外線照射，否則將會嚴重地損壞視力。有人想利用薄膜干涉的原理設計一種能大大減小紫外線對眼睛的傷害的眼鏡。他選用的薄膜材料的折射率為n=1.5，所要消除的紫外線的頻率為8.0×1014Hz，那么它設計的這種“增反膜”的厚度至少是多少？
14、下列現象屬于薄膜干涉的有: （ ）
A.在水面上的油膜呈現的彩色花紋;
B.雨后天空中呈現的彩虹;
C.昆蟲透明的翅膀看上去是彩色的
D.肥皂泡上呈現的彩色條紋。
ACD
15.市場上有種燈具俗稱“冷光燈”，用它照射物品時能使被照物品處產生的熱效應大大降低，從而廣泛應用于各種場所，這種燈降低熱效應的原理之一是燈泡后面放置的反光鏡的表面上鍍有一層薄膜(例如氟化鎂)，這種膜能消除不鍍膜時表面反射回來的熱效應最顯著的紅外線，以λ表示此紅外線在薄膜中的波長，則所鍍薄膜的厚度最小應為( )
A. /8 B. /4 C. /2 D. ?
B
16.高層建筑物外墻大量使用的是幕墻玻璃，在白天，外面的人看不見室內的物體，而室內的人卻能看見室外的景物，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（即對光的反射率遠大于透射率的物質）
C．在玻璃的外表面涂有大量吸收光的物質
D．在玻璃的外表面涂有不透光的彩色薄膜
B
高反膜的原理與增透膜原理相反，它使從膜前后表面反射出來的光疊加增強，這樣由能量守恒知透射光必減弱，在白天室內光線本身就弱，所以透射出來的就更少，外面就看不清室內的物體，而室外光線很強，所以能透射一部分光線，室內的人能較清楚地看見外面的景物。

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