第14章光的干涉讲解
S1
S S2
r1
P
r2 P0
1.2 明暗条件与条纹特点
Δ
2
Δr
2 d sin
2 xd D
2k (2k 1)
明 暗
P r1
S1
x
d
r2
O
S2 Δr C
D
1）明暗条件
x
kD
d (k 1)
2
d
D
明 暗
r1
S1
d
r2
S2 Δr C
D
(k 0, 1, 2, )
P x O
2）条纹形状
以O为中心，明暗相间，相互平行，等间距的
1）两光源或光源的不同部分发出的光为非相干光。 2）一般光源发出的光为复色光。
2．相干光与单色光的获得
2.1 相干光的获得
P
s1 s
s2
分波图阵1面
1 2
n1 n2 n3
分振幅
2.2 单色光的获得
光的色散
滤色片
单色光源
激光具有很好的相干性和单色性
1．杨氏双缝实验
1.1 条纹的形成 由双缝s1和s2发出的两相干光在屏幕上各点叠加。
MgF2
n2 1.33
e
n3 1.50
解：
（1）反 2n2e k
ek
0
2068k A (k 1, 2, ......)
2n2
覆盖上面的一个缝。求：
（1）零级明条纹的位置；
（2）O 是明条纹还是暗条纹？
（3）相邻两明条纹的距离。
P r1
S1
x
d
r2 O
S2 D
解：
（1）
r2
[ne
r1
d ] (r2
r1 )
(n
1)e
dx D
(n
1)e
零级明条纹： 0 x (n 1) De 2.25(mm) d
（2）O 点：x 0 ， (n 1)e 9.0 104 (mm) 3
2
O 点为暗条纹。
（3） dx (n 1)e k x k D (n 1) e D
D
d
d
x D 1.5(mm)
d
1.薄膜干涉（一）——等厚干涉
1.1 等厚干涉的光程差
2ne
2
k,
(k
(k
1 ) ,
2
1, 2, 3...) (k 0, 1, 2...)
明 暗
12
e
n
M1
A
S1
S2
C
M2
B
3．洛埃镜
P处为暗条纹! 半波损失：当光线从光疏媒质入射到光疏媒质与 光密媒质的界面而产生 反射时，在反射过程中
产生了的位相突变，或产生/2的附加光程。
E
光蔬媒质
S1
S2
K
P
光密媒质
1．光程
光通过某一媒质的光程等于光在相同时间里在 真空中所传播的几何路程:
l ct c(r / u) (c / u)r nr
心圆，相邻条纹不等间距，内疏外密。
rk
(k 1)R
2
kR
k级明 k级暗
白光入射的牛顿环照片
丰富多彩的干涉现象
劈尖
不规则表面
水膜在白光下
白光下的肥皂膜
蝉翅在阳光下
蜻蜓翅膀在阳光下
白光下的油膜
肥皂泡玩过吗?
2.薄膜干涉（二）——等倾干涉
2.1 等倾干涉的光程差
n( AB BC) AD S
2ne
2
k
(k
1 )
2
明 暗
e
(k
k
2n
1 2
)
2n
k级明 k级暗
x
e
(kk2n12 )
2n
k级明 k级暗
12
x
ne
条纹形状： e相同地方的轨迹，即明暗相间，相互平行，
等间距的条纹。
条纹间距：
x 2n
劈尖干涉的应用： 测波长 测折射率
x 2n
测细小直径、厚度、微小变化
测表面不平度
条纹。O为明条纹。
3）条纹间距
x D
d
P
r1
S1
d
r2
x
x
O
S2 D
➢ 复色光照射，形成彩色条纹。 x 随 增大而增大。 白光入射的杨氏双缝干涉照片
杨(T.Young)在1801 年首先发现光的干涉 现象，并首次测量了 光波的波长。
2．菲涅尔双镜实验
等效于虚光源和发出的相干光的干涉
E S
§14-1 相干光 §14-2 双缝干涉 §14-3 光程 §14-4 薄膜干涉 §14-5 迈克尔逊干涉仪
1．光源
1.1 普通光源的发光机理 处于激发态的原子自发地跃迁到低激发态或
基态时，向外辐射电磁波。
- 1.5 e V - 3.4 e V
- 13.6 e V 氢原子的发光跃迁
波列
1.2 普通光源发光的特点
等厚条纹
平晶
平
晶
待
石
测 样 品
英 环
干涉膨胀仪
待测工件
1.3 牛顿环
T L
M S
P
明暗条件：
2e
2
k
(k 1/
明
2) 暗
C
e
(k
k
2
1 2
)
2
k级明 k级暗
R
r R 2 (R eΒιβλιοθήκη 2 x 2eR(k 1)R
2
k级明
A e
B Or
kR
k级暗
条纹形状： e相同地方的轨迹，即以O为圆心的明暗相间同
2 AB BC e / cos r
AD 2etgr sin i
e
sin i / sin r n
2e n2 sin2 i
2
P L
1 iD 2
A
C
r
n
B 4
3
➢ 等倾干涉的光程差 决定于入射角 i——条纹的
形状决定于 i 相同的光线汇聚点的轨迹。
P
S
L
1 iD 2
A
C
e
r
n
B 4
3
2
(l2
l1 )
2k (2k 1)
明 暗
k
明
l2
l1
(k
1 )
2
暗
➢ 为光在真空中的波长。
3．等光程性
例 14-1 已知杨氏双缝实验中，双缝相距 d 0.2mm ，观
0
察屏到双缝的距离 D 0.5m ，入射光波长 6000( A) 。
今用一厚度 e 1.8 103 (mm) ，折射率 n 1.5 的云母片
➢ 等厚干涉的光程差 决定于厚度 e —— 条纹的形
状决定于 e 相同处的轨迹。
12
e
n
考
思
题
如图, 若薄膜的上面与下面不是空气，而是折 射率分别为n1和n2的媒质，试讨论n、n1和n2不同取 值下反射光的光程差。折射光的光程差为多少？
12
n1
e
n
n2
1.2 劈尖的干涉
T L
M S
P
明暗条件：
2.2 等倾干涉的观察 S
Q M
L P
例 14-2 增 透 膜 与 高 反 射 膜 ： 如 图 ， 玻 璃 （ 折 射 率 n3 1.50 ）表面上涂一层厚度均匀的 MgF2 （折射率
0
n2 1.33 ）薄膜。今以 5500 A 的单色光垂直入射。
（1）当薄膜厚度 e 满足什么条件时，反射光加强？ （2）当 e 满足什么条件时，透射射光加强？
l nr
u n r
2.光程差与明暗条件
Es1 E10 cost, Es2 E20 cost
E1
E10
cos (t
r1 u1
)
S1
E10
cos (t
n1r1 c
)
r1
n1
P
E2
E20
cos (t
r2 u2
)
n2 r2
E20
cos
(t
n2r2 c
)
S2
c
(n2r2
n1r1 )
2
(l2
l1)
第十四章干涉讲解
§14 - 7 由分波阵面法产生的光的干涉
一、杨氏双缝实验（1802年）
S2 S1
S
单色光通过狭缝（或小孔）S形成的柱（球）
面波，经S1、S2 分成两列子波在相遇区域发生干 涉，屏上出现了明暗相间的干涉条纹。
暗
S1
S
d
明
S2
暗
■用白光作实验，则屏上只有中央明条
纹是白色，其它条纹，由于各单色光
条纹的位置和间距不同，且发生重叠，
形成彩色条纹。
x D
d
不同波长单色光明、暗纹位置 x
S
p r1 S1
r2
O
S2 D
三、劳埃德镜实验 MM'是一小
平面镜，S 是点 （或线）光源， S 从S发出的光波，
d 一部分直接射到 屏E上，另一部分 S ' 射到平面镜上后 反射到屏上。
（c）相位差 恒定。在相干区域两束光要有固定的
相位差。 与时间 t 无关。
两个独立光源不能构成相干光源 构成光源的大量原子分子，独立发出波 列，同一时刻，各原子或分子所发出的光， 频率、相位和振动方向各不相同。
不相干
同一光源上不同部分发出的光，也不相干。
同一原子或分子的发光是间歇的，发出一个 波列，要停留若干时间再发第二列波，前一个波 列和后一个波列的频率、相位和振动方向也不相 同。
对应的明条纹称为第一
级，第二级，第三
级，… 明条纹。
相邻明纹间距为：
x
xk 1
xk
D d
x D
d
二级明纹 一级明纹 中央明纹 一级明纹 二级明纹
■若
xd
光的干涉与衍射的现象与公式
光的干涉与衍射的现象与公式在物理学中，光的干涉与衍射是两种常见的光现象，它们具有不同的特点和应用。
本文将探讨光的干涉与衍射的基本概念、现象以及相关的公式。
一、光的干涉现象与公式光的干涉是指两束或多束光波相遇时产生的相互作用。
干涉可以分为干涉条纹的产生和干涉的条件两个方面。
1. 干涉条纹的产生当两条相干光波相遇时，它们会相互干涉形成一系列的亮暗条纹，称为干涉条纹。
这是因为两束光波以相同的频率、相同的相位或相干长度相遇，其光强的叠加会出现干涉现象。
2. 干涉的条件光的干涉需要满足以下几个条件：a. 光源必须是相干光源，即光波的频率和相位相同。
b. 光波的干涉路径差应小于波长的一半。
关于干涉现象的描述和分析，我们可以使用以下公式：1. 干涉条纹的宽度公式干涉条纹的宽度可以通过以下公式计算：Δx = λL/d其中，Δx表示干涉条纹的宽度，λ为入射光波的波长，L为光源到屏幕的距离，d为狭缝或介质的厚度。
2. 杨氏双缝干涉公式杨氏双缝干涉公式描述了双缝干涉条纹的位置和间距：y = mλD/d其中，y表示干涉条纹的位置，m为干涉级数，λ为光的波长，D为两缝到屏幕的距离，d为两缝的间距。
3. 薄膜干涉公式薄膜干涉是指光线穿过薄膜发生的干涉现象，可以用以下公式描述：2nt = (m + 1/2)λ其中，n为薄膜的折射率，t为薄膜的厚度，m为暗纹的干涉级数，λ为入射光的波长。
二、光的衍射现象与公式光的衍射是当光波通过一个小孔或物体的边缘时，会发生弯曲和弥散的现象。
衍射的大小与光的波长和衍射物体的尺寸相关。
1. 衍射公式光的衍射可以使用弗能尔衍射公式来进行描述：a sinθ = mλ其中，a为衍射孔的尺寸，θ为衍射角，m为衍射级数，λ为入射光的波长。
2. 单缝衍射公式单缝衍射是一种常见的衍射现象，可以通过以下公式来计算条纹的位置和间距：y = mλL/a其中，y表示条纹的位置，m为衍射级数，λ为入射光的波长，L为光源到屏幕的距离，a为衍射孔的宽度。
《光的干涉》 讲义
《光的干涉》讲义在我们生活的这个奇妙世界里，光无处不在。
从照亮我们前行道路的路灯，到让我们欣赏到美丽色彩的彩虹，光以其独特的方式展现着它的魅力。
而在光学的众多现象中，光的干涉是一个非常重要且有趣的现象。
那么，什么是光的干涉呢？简单来说，光的干涉是指两束或多束光在相遇时相互叠加，导致某些区域的光强度增强，而某些区域的光强度减弱的现象。
这种现象就好像两列水波相遇时会发生的情况一样。
要理解光的干涉，首先我们得了解一下光的本质。
在很长一段时间里，人们对于光的本质存在着不同的看法。
一种观点认为光是一种粒子，而另一种观点则认为光是一种波。
经过大量的实验和研究，现在我们知道光具有波粒二象性，在某些情况下表现出粒子的特性，而在另一些情况下则表现出波的特性。
而光的干涉现象，正是光的波动性的有力证明。
光的干涉现象可以通过一些经典的实验来观察。
其中最著名的实验之一就是杨氏双缝干涉实验。
在这个实验中，一束光通过一个有两条狭缝的挡板，然后在后面的屏幕上形成了一系列明暗相间的条纹。
这些条纹的出现，正是因为从两条狭缝出来的光发生了干涉。
我们来具体分析一下这个实验。
假设从两条狭缝出来的光的波长相同、频率相同、相位相同，那么当它们在屏幕上相遇时，如果两束光的波峰与波峰相遇，或者波谷与波谷相遇，就会发生相长干涉，使得光的强度增强，从而在屏幕上形成亮条纹；而如果一束光的波峰与另一束光的波谷相遇，就会发生相消干涉，使得光的强度减弱，从而在屏幕上形成暗条纹。
光的干涉在实际生活中有着广泛的应用。
比如说，在光学精密测量中，利用干涉原理可以精确地测量长度、厚度等物理量。
例如，迈克尔逊干涉仪就是一种基于光的干涉原理的精密测量仪器，它可以用来测量微小的长度变化。
在薄膜干涉方面，我们也能经常观察到光的干涉现象。
比如，当我们对着肥皂泡或者油膜表面观察时，常常能看到五彩斑斓的颜色。
这是因为薄膜的上下表面反射的光发生了干涉，不同波长的光在不同的厚度处发生相长干涉或相消干涉，从而使得我们看到了不同的颜色。
第十四章 第2讲 光的干涉、衍射和偏振
第2讲光的干涉、衍射和偏振目标要求 1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振.2.掌握双缝干涉中出现亮、暗条纹的条件.3.知道发生明显衍射的条件．考点一光的干涉现象光的干涉(1)定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象．(2)条件：两束光的频率相同、相位差恒定．(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹．1．光的颜色由光的频率决定．(√)2．频率不同的两列光波不能发生干涉．(√)3．在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是使白光变成单色光．(×)4．在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是用“分光”的方法使两列光的频率相同．(√) 1．双缝干涉(1)条纹间距：Δx＝ldλ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大．(2)明暗条纹的判断方法：如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1.当Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)时，光屏上P′处出现明条纹．当Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2，…)时，光屏上P′处出现暗条纹．2．薄膜干涉(1)形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上时，从膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加．(2)明暗条纹的判断方法：两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波长为λ.在P1、P2处，Δr＝nλ(n＝1,2,3，…)，薄膜上出现明条纹．在Q处，Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2,3，…)，薄膜上出现暗条纹．(3)应用：增透膜、检查平面的平整度．考向1双缝干涉例1在图示的双缝干涉实验中，光源S到缝S1、S2距离相等，P0为S1、S2连线的中垂线与光屏的交点．用波长为400 nm的光实验时，光屏中央P0处呈现中央亮条纹(记为第0条亮条纹)，P处呈现第3条亮条纹．当改用波长为600 nm的光实验时，P处将呈现()A．第2条亮条纹B．第3条亮条纹C．第2条暗条纹D．第3条暗条纹答案 A解析由公式Δx＝ld λ可知PP03＝ldλ1，当改用波长为600 nm 的光实验时，则有PP0n＝ldλ2，即n3＝λ1λ2＝400600，解得n＝2，即P处将呈现第2条亮条纹，A正确．考向2薄膜干涉例2(多选)图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B 为待检查的物体，C为入射光，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是()A．入射光C应采用单色光B．图乙条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的C．当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹D．由图乙条纹可知，被检查表面上有洞状凹陷答案AB例3(2021·江苏卷·6)铁丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是()答案 C解析薄膜干涉为前后两个面反射回来的光发生干涉形成干涉条纹，当入射光为复色光时，出现彩色条纹．由于重力作用，肥皂膜前后表面的厚度从上到下逐渐增大，从而使干涉条纹上疏下密，由于表面张力的作用，使得肥皂膜向内凹陷，故C正确，A、B、D错误．考点二光的衍射和偏振现象1．光的衍射发生明显衍射现象的条件：只有当障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象才会明显．2．光的偏振(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同．(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光．(3)偏振光的形成①让自然光通过偏振片形成偏振光．②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光．(4)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等．(5)光的偏振现象说明光是一种横波．1．阳光下茂密的树林中，地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的．(×)2．泊松亮斑是光的衍射形成的．(√)3．光遇到障碍物时都能产生衍射现象．(√)4．自然光是偏振光．(×)1．单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻亮条纹间距不等各相邻亮(暗) 条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相同相同点干涉、衍射都是波特有的现象，都属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.光的干涉和衍射的本质从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都属于光波的叠加，干涉是从单缝通过两列频率相同的光在屏上叠加形成的，衍射是由来自单缝上不同位置的光在屏上叠加形成的．考向1单缝衍射与双缝干涉的比较例4如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是()A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫答案 B解析双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹．相邻亮条纹间距Δx＝lλ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3d分别对应红光和蓝光．而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，即2、4分别对应紫光和黄光．综上所述，1、2、3、4四幅图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确．考向2光的偏振例5奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间．(1)偏振片A的作用是_____________________________________________________．(2)偏振现象证明了光是一种________．(3)以下说法中正确的是________．A．到达O处光的强度会减弱B．到达O处光的强度不会减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于αD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α答案(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD解析(1)自然光通过偏振片后变为偏振光，故A的作用是把自然光变成偏振光．(2)偏振现象证明光是一种横波．(3)偏振片只能让一定偏振方向的光通过，没有样品时，要使到达O处的光最强，偏振片A、B的透光方向应相同；当放入样品时，由于样品的“旋光度”是α，即偏振方向不再与B的透光方向平行，到达O处光的强度会减弱，A正确，B错误；偏振片B转过的角度等于α，并使偏振片B的透振方向与偏振光的偏振方向平行时，光到达O处的强度将再次最大，C正确；同理，D正确．考点三几何光学与物理光学的综合应用例6如图所示，不同波长的两单色光a、b沿同一方向从空气射向半圆形玻璃砖，入射点O在直径的边缘，折射光线分别为OA、OB，则()A．a单色光的频率比b单色光的频率小B．当a、b两束光由玻璃射向空气中，a光临界角比b光临界角大C．在玻璃砖中a单色光从O到A的传播时间不等于b单色光从O到B的传播时间D．用a、b两束光在相同条件下做双缝干涉实验，a光产生的干涉条纹间距比b光小答案 D解析因为a光的偏折程度大于b光，所以根据折射定律得知：玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率，所以a单色光的频率比b单色光的频率大，故A错误；根据全反射临界角公，可知，a光的折射率大，则a光的临界角小于b光的临界角，故B错误；对于式sin C＝1n任一光束研究：设入射角为i，折射角为r，玻璃砖的半径为R，则折射率为n＝sin i，光在sin r，光在玻璃中传播距离为s＝2R sin r，光在玻璃中传播时间为t＝s v，玻璃中传播速度为v＝cn，i、R、c均相等，所以在玻璃砖中a单色光从O到A的传播时间等联立以上可得t＝2R sin ic于b单色光从O到B的传播时间，故C错误；根据折射率大，频率高，波长短，可知a光的折射率大于b光的折射率，则a光在真空中的波长小于b光在真空中的波长，根据双缝干涉条纹间距公式，可知a光产生的干涉条纹间距比b光小，故D正确．例7如图所示，截面为等腰直角三角形ABC的玻璃砖，∠B＝90°，一束频率为f＝6×1014 Hz的光线从AB面中点处垂直射入棱镜，在AC面发生全反射，从BC面射出后，进入双缝干涉装置．已知AC 长度L ＝0.3 m ，双缝间距d ＝0.2 mm ，光屏与双缝间距离l ＝1.0 m ，光在真空中的传播速度为c ＝3.0×108 m/s.求：(1)玻璃砖对该光线的折射率的最小值n ； (2)光线在玻璃砖中传播的最短时间t ； (3)光屏上相邻亮条纹的间距Δx . 答案 (1)2 (2)1×10－9 s (3)2.5 mm解析 (1) 由几何关系知，光线在AC 面发生全反射的入射角为45°，可知临界角C ≤45°时，折射率有最小值，由sin C ＝1n 得n ≥2，即最小折射率为 2.(2) 由几何关系可知，光线在玻璃砖中传播距离 s ＝22L ，光线在玻璃砖中的传播速度v ＝c n传播时间t ＝s v代入数据解得最短时间t ＝1×10－9 s (3) 由λ＝c f ，Δx ＝ldλ联立代入数据解得Δx ＝2.5 mm.课时精练1．下列有关光学现象说法中正确的是( )A ．甲中荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于水珠将光线会聚而形成的B ．乙中将双缝干涉实验中的双缝间距调小，则干涉条纹间距变小C ．丙中用加有偏振滤光片的相机拍照，可以拍摄清楚汽车内部的情景D．丁中肥皂膜在阳光下呈现彩色条纹是光的衍射现象答案 C解析题图甲中荷叶上的露珠显得特别“明亮”是由于水珠对光线的全反射形成的，故A错误；在双缝干涉实验中，条纹间距Δx＝lλ，若将双缝间距d调小，则条纹间距Δx变大，故dB错误；在照相机镜头前加装偏振滤光片拍摄汽车内部情景，滤去了汽车外玻璃的反射光，使景象清晰，故C正确；肥皂膜表面可看到彩色条纹，是因为肥皂膜的前后两面反射回来的两列光发生干涉时形成的，故D错误．2．(2019·北京卷·14)利用图示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()A．甲对应单缝，乙对应双缝B．甲对应双缝，乙对应单缝C．都是单缝，甲对应的缝宽较大D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大答案 A解析由题图中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A项正确，B、C、D项错误．3．(多选)(2023·河北张家口市模拟)通过如图甲所示的装置可研究光的干涉和衍射现象．从光源发出的光经过一缝板，在缝板后有一装有感光元件的光屏，通过信号转换，可在电脑上看到屏上的光强分布情况．图乙分别显示出A光和B光通过同一缝板得到的光强分布情况．下列有关A、B两种色光的说法正确的有()A．光通过的可能是缝板上的单缝B．A光的波长比B光的波长长C．A光在玻璃中的传播速度大于B光在玻璃中的传播速度D．A光比B光更容易发生明显的衍射现象答案BCD解析从光的强度分布可以看出，光屏上的光是等间距、等亮度的，所以是光通过双缝产生的干涉现象，A错误；由题图乙可看出，A光的条纹间距大于B光的，由Δx＝lλ可知，A光d的波长大于B光的波长，B正确；A光的频率小于B光的频率，则玻璃对A光的折射率小于对B光的折射率，所以A光在玻璃中的传播速度大于B光在玻璃中的传播速度，C正确；由于A光的波长较长，所以更容易发生明显的衍射现象，D正确．4.(2023·江苏海安市检测)如图所示，a、b两束不同单色光相互平行，从平行玻璃砖PQ表面入射，从MN面出射时变为一束光c，则下列说法正确的是()A．a、b中有一束光在MN面发生了全发射B．在玻璃中a光传播速度大于b光的传播速度C．在同一个双缝干涉装置中，a光干涉条纹间距较大D．减小玻璃砖的厚度，光从MN面出射时变为两束平行光答案 D解析根据光路的可逆性原理可知，对于平行玻璃砖界面来说，能够射进玻璃砖的光线，在另一个界面绝对不会发生全反射，因此无论是a光线还是b光线，都不可能在MN面发生全反射现象，A错误；画出光路图如图甲所示，根据折射定律有sin i＝n a sin i a，sin i＝n b sin i b，由图可知i b > i a，则n b<n a，根据波速与折射率的关系有n＝c v，则v b > v a，B错误；由波长与折射率的关系可知λb > λa，根据干涉条纹间距公式Δx＝lλ，则Δx b>Δx a，C错误；如图乙所d示减小玻璃砖的厚度，下边界变为M′N′，则出射时变为两束平行光，D正确．5.(2023·浙江绍兴市模拟)如图所示，把一个底角很小的圆锥玻璃体倒置(上表面为圆形平面，纵截面为等腰三角形)紧挨玻璃体下放有一平整矩形玻璃砖，它和圆锥玻璃体间有一层薄空气膜．现用红色光垂直于上表面照射，从装置的正上方向下观察，可以看到( )A ．一系列不等间距的三角形条纹B ．一系列明暗相间的等间距圆形条纹C ．若将红光换成白光，则看到黑白相间的条纹D ．若将红光换成紫光，则看到的亮条纹数将变少 答案 B解析 由于截面是等腰三角形，从圆心向外，经过相同的宽度空气膜厚度增加量相同，根据光的干涉原理，从装置的正上方向下观察，可以看到一系列明暗相间的等间距圆形条纹，A 错误，B 正确；若将红光换成白光，则看到明暗相间的彩色条纹，C 错误；由于红光的波长比紫光的长，若将红光换成紫光，则条纹间距减小，看到的亮条纹数将增多，D 错误． 6．(2021·湖北卷·5)如图所示，由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光，经半反半透镜后分成透射光和反射光．透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹．O 是两单色光中央亮条纹的中心位置，P 1和P 2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O 点最近的亮条纹中心位置．反射光入射到三棱镜一侧面上，从另一侧面M 和N 位置出射，则( )A ．λ1<λ2，M 是波长为λ1的光出射位置B ．λ1<λ2，N 是波长为λ1的光出射位置C ．λ1>λ2，M 是波长为λ1的光出射位置D ．λ1>λ2，N 是波长为λ1的光出射位置 答案 D解析 由双缝干涉条纹间距公式Δx ＝λld 可知，当两种色光通过同一双缝干涉装置时，波长越长相邻两亮条纹间距越宽，由屏上亮条纹的位置可知λ1>λ2，反射光经过三棱镜后分成两束色光，由题图可知从N 位置出射的光的折射角大，又由折射定律可知，入射角相同时，折射率越小的色光折射角越大，由于λ1>λ2，则n1<n2，所以N是波长为λ1的光出射位置，故D正确，A、B、C错误．7．(多选)(2022·山东卷·10)某同学采用图甲所示的实验装置研究光的干涉与衍射现象，狭缝S1、S2的宽度可调，狭缝到屏的距离为L.同一单色光垂直照射狭缝，实验中分别在屏上得到了图乙、图丙所示图样．下列描述正确的是()A．图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，也发生了衍射B．遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，其他条件不变，图丙中亮条纹宽度增大C．照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，图乙中相邻暗条纹的中心间距增大D．照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹答案ACD解析题图乙中间部分为等间距条纹，所以题图乙是光的双缝干涉图样，当光通过狭缝时，同时也发生衍射，故A正确；狭缝越小，衍射范围越大，衍射条纹越宽，遮住一条狭缝，另一狭缝宽度增大，则衍射现象减弱，题图丙中亮条纹宽度减小，故B错误；根据条纹间距公式有Δx＝Lλ，则照射两条狭缝时，增加L，其他条件不变，题图乙中相邻暗条纹的中心间距d增大，故C正确；照射两条狭缝时，若光从狭缝S1、S2到屏上P点的路程差为半波长的奇数倍，P点处一定是暗条纹，故D正确．8．(2023·辽宁省模拟)随着科技的发展，夜视技术越来越成熟．一切物体都可以产生红外线，即使在漆黑的夜里“红外监控”“红外摄影”也能将目标观察得清清楚楚．为了使图像清晰，通常在红外摄像头的镜头表面镀一层膜，下列说法正确的是()A．镀膜的目的是尽可能让入射的红外线反射B．镀膜的目的是尽可能让入射的所有光均能透射C．镀膜的厚度应该是红外线在薄膜中波长的四分之一D．镀膜的厚度应该是红外线在薄膜中波长的二分之一答案 C解析镀膜的目的是尽可能让红外线能够透射，而让红外线之外的光反射，从而使红外线图像更加清晰，故A、B错误；当红外线在薄膜前、后表面的反射光恰好干涉减弱时，反射光最弱，透射光最强，根据干涉相消的规律可知，此时红外线在薄膜前、后表面反射光的光程差应为半波长的奇数倍，而为了尽可能增加光的透射程度，镀膜的厚度应该取最薄的值，即红外线在薄膜中波长的四分之一，故C正确，D错误．9.(2023·福建龙岩市质检)如图所示，把一矩形均匀薄玻璃板ABCD压在另一个矩形平行玻璃板上，一端用薄片垫起，将红单色光从上方射入，这时可以看到明暗相间的条纹，下列关于这些条纹的说法中正确的是()A．条纹方向与AB边平行B．条纹间距不是均匀的，越靠近BC边条纹间距越大C．减小薄片的厚度，条纹间距变小D．将红单色光换为蓝单色光照射，则条纹间距变小答案 D解析薄膜干涉的光程差Δs＝2d(d为薄膜厚度)，厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此条纹应与BC边平行，故A错误；因为两玻璃间形成的空气膜厚度均匀变化，因此条纹是等间距的，故B错误；减小薄片厚度，条纹间距将增大，故C错误；将红光换成蓝光照射，入射光波长减小，条纹间距将减小，故D正确．10．(2021·山东卷·7)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹．下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是()答案 D11.单缝衍射实验中所产生图样的中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝屏距离的关系，和双缝干涉实验中所产生图样的相邻两亮条纹间距与双缝间距、光的波长、缝屏距离的关系相同．利用单缝衍射实验可以测量金属的线膨胀系数，线膨胀系数是表征物体受热时长度增加程度的物理量．如图是实验的示意图，挡光片A 固定，挡光片B 放置在待测金属棒上端，A 、B 间形成平直的狭缝，激光通过狭缝，在光屏上形成衍射图样．温度升高，金属棒膨胀使得狭缝宽度发生变化，衍射图样也随之发生变化．在激光波长已知的情况下，通过测量缝屏距离和中央亮条纹宽度，可算出狭缝宽度及变化，进而计算出金属的线膨胀系数．下列说法正确的是( )A ．使用激光波长越短，其他实验条件不变，中央亮条纹越宽B ．相同实验条件下，金属的膨胀量越大，中央亮条纹越窄C ．相同实验条件下，中央亮条纹宽度变化越大，说明金属膨胀量越大D ．狭缝到光屏距离越大，其他实验条件相同，测得金属的线膨胀系数越大答案 C解析 对比双缝干涉相邻两亮条纹间距与双缝间距、光的波长、缝屏距离的关系公式Δx ＝l dλ可得单缝衍射中央亮条纹宽度的一半与单缝宽度、光的波长、缝屏距离的关系为Δx 2＝l dλ，激光波长变短，其他条件不变，则中央亮条纹变窄，A 错误；相同实验条件下，金属的膨胀量越大，则单缝距离d 越小，中央亮条纹越宽，B 错误；相同实验条件下，中央亮条纹宽度变化越大，说明单缝的距离d 变化大，即金属膨胀量越大，C 正确；金属的线膨胀系数属于金属的特有属性，与实验装置无关，D 错误．12.某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率．方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为真空)，如图所示，特制容器未画出，通过对比填充后的干涉条纹间距x 2和填充前的干涉条纹间距x 1就可以计算出该矿泉水的折射率．单缝S 0、双缝中点O 、屏上的P 0点均位于双缝S 1和S 2的中垂线上，屏上P 点处是P 0上方的第3条亮条纹(不包括P 0点处的亮条纹)的中心．已知入射光在真空中的波长为λ，真空中的光速为c ，双缝S 1与S 2之间的距离为d ，双缝到屏的距离为L ，则下列说法正确的是( )A ．来自双缝S 1和S 2的光传播到P 点处的时间差为3λcB ．x 2>x 1C ．该矿泉水的折射率为x 1x 2D ．仅将单缝S 0向左(保持S 0在双缝的中垂线上)移动的过程中，P 点处能观察到暗条纹 答案 C解析 第三条亮条纹对应路程差s ＝3λ，但光在介质中的传播速度小于c ，故A 错误；由Δx ＝L d λ，n ＝c v ＝λλ0可知(λ0为光在矿泉水中的波长)，光在矿泉水中的波长小于真空中的波长，所以x 2<x 1，故B 错误；由n ＝c v ＝λλ0，x 1＝L d λ，x 2＝L d λ0，得n ＝x 1x 2，故C 正确；由Δx ＝L dλ可知，向左移动S 0对观察结果没有影响，故D 错误．。
光的干涉知识点
光的干涉是光学中的一个重要现象，它描述了两个或多个光波在空间中相遇时相互叠加，形成新的光强分布的现象。
以下是一些关于光的干涉的基本知识点：
1. 相干性：要产生光的干涉现象，入射到同一区域的光波必须满足相干条件，即它们的振动方向一致、频率相同（或频率差恒定），且相位差稳定或可预测。
2. 分波前干涉与分振幅干涉：
- 分波前干涉：如杨氏双缝干涉实验，光源通过两个非常接近的小缝隙后，产生的两个子波源发出的光波在空间某点相遇，由于路程差引起相位差，从而形成明暗相间的干涉条纹。
- 分振幅干涉：例如薄膜干涉，光在通过厚度不均匀的薄膜前后两次反射形成的两束相干光相遇干涉，也会形成明暗相间的干涉条纹。
3. 相长干涉与相消干涉：
- 相长干涉：当两束相干光波在同一点的相位差为整数倍的波长时，它们的振幅相加，合振幅最大，对应的地方会出现亮纹（强度最大）。
- 相消干涉：当两束相干光波在同一点的相位差为半整数
倍的波长时，它们的振幅互相抵消，合振幅最小，对应的地方会出现暗纹（强度几乎为零）。
4. 迈克尔逊干涉仪：是一种精密测量光程差和进行精密干涉测量的重要仪器，可以观察到极其微小的变化所引起的干涉条纹移动。
5. 等厚干涉与等倾干涉：菲涅耳双棱镜干涉属于等倾干涉，而牛顿环实验则属于等厚干涉。
6. 全息照相：利用光的干涉原理记录物体光波的全部信息，包括振幅和相位，能够再现立体图像，是干涉技术的重要应用之一。
以上只是光的干涉部分基础知识，其理论和应用广泛深入于物理学、光学工程、计量学、激光技术等领域。
光的干涉现象知识点
光的干涉现象知识点光的干涉现象是光学中的一种重要现象，它揭示了光波的特性和波动性质。
本文将深入探讨光的干涉现象的相关知识点，从双缝干涉到薄膜干涉，让我们一起来了解其中的奥秘。
1. 光的波动性在解释光的干涉现象之前，我们需要了解光的波动性质。
光是电磁波，具有波粒二象性，既可被视为波，又可被视为由光子组成的粒子。
2. 干涉现象的概念干涉是指两个或多个波的叠加所产生的相加或相消效应。
当光波遇到具有一定条件的传播介质或物体时，会产生干涉现象。
3. 双缝干涉双缝干涉是最为经典的干涉实验。
通过在光路上设置两个相距较近的狭缝，使不同波源发出的光束相遇并叠加。
在干涉屏上观察到交替明暗的条纹，称为干涉条纹。
4. 单缝衍射除了双缝干涉外，单缝衍射也是一种常见的光学现象。
当单一光源经过一个狭缝照射到屏幕上时，光波会在缝口边缘发生衍射，形成一系列衍射条纹。
5. 干涉的条件实现光的干涉需要满足一定的条件，包括相干光源、宽度适当的缝隙以及相对稳定的干涉装置。
6. 马吕斯干涉仪马吕斯干涉仪是一种常用的干涉装置，由两个凸透镜和一对半透半反镜组成。
通过调节透镜的位置和倾斜角度，可以实现干涉级数的调节。
7. 薄膜干涉薄膜干涉是指光波在两个介质界面之间传播时发生的干涉现象。
光波在由两种折射率不同的介质界面形成的薄膜中，反射和透射多次发生干涉，产生彩色的干涉条纹。
8. 薄膜干涉的应用薄膜干涉现象在实际应用中具有重要的意义。
例如，薄膜干涉被广泛应用于涂层技术、光学仪器中的反射镜和透镜、彩色薄膜的制备等。
9. 多光束干涉除了双缝干涉和薄膜干涉，还存在着多光束干涉现象。
多光束干涉是指多个光源产生的光波在一定条件下相互干涉的现象。
10. 光的相干性干涉现象的实现需要光源的相干性，即光波之间具有确定的相位关系。
相干性是衡量光波相位关系的一个重要参数。
总结：光的干涉现象是光学中的重要内容，通过对光波的叠加效应和波动性质的研究，揭示了光的特性和行为规律。
备考2025届高考物理一轮复习讲义第十四章光学实验十八用双缝干涉实验测量光的波长
试验十八用双缝干涉试验测量光的波长新高考光学作为必考后，光的干涉试验起先作为选择题出现，2024年中江苏T6也考查了该试验，试验一般只有2个题，因此在试验中会轮番考查，也可能在选择题中考查.预料2025年高考中，选择题和试验题均有可能考查.1.试验目的（1）了解光产生稳定干涉现象的条件；（2）视察白光及单色光的双缝干涉图样；（3）驾驭用测量头测量条纹间距的方法；（4）测量单色光的波长.2.试验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮（暗）条纹间距Δx与Δx.双缝间距d、双缝到屏的距离l、单色光波长λ之间满意λ＝[1]dl3.试验器材双缝干涉仪（光具座、单缝片、双缝片、滤光片、遮光筒、光屏、光源、测量头）、电源、导线、刻度尺.4.试验步骤（1）器材的安装与调整：①先将光源、遮光筒依次放于光具座上，如图甲所示，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的[2]轴线把屏照亮.图甲②将单缝和双缝安装在光具座上，使光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，并留意使双缝与单缝[3]相互平行.在遮光筒有光屏一端安装测量头，如图乙所示，调整分划板位置到分划板中心刻线位于光屏[4]中心.图乙（2）视察：①调单缝与双缝间距，视察白光的干涉条纹.②在单缝和光源之间放上滤光片，视察单色光的干涉条纹.（3）测量：调整测量头，使分划板中心对齐第1条亮条纹中心，读数为x1，转动手轮，使分划板中心对齐第n条亮纹中心，读数为x2，则相邻亮条纹间距Δx＝[5]｜x2－x1｜.n－15.数据分析|.（1）条纹间距Δx＝|x2－x1n－1Δx.（2）波长λ＝[6]dl（3）计算多组数据，求λ的[7]平均值.6.留意事项（1）调整双缝干涉仪时，要留意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮.（2）放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的[8]轴线上.（3）调整测量头时，应使分划板中心刻线和亮条纹的中心对齐，登记此时手轮上的读数，转动手轮，使分划板中心刻线和另一亮条纹的中心对齐，登记此时手轮上的读数，两次读数之差就表示这两条亮条纹间的距离.（4）不要干脆测Δx，要测多条亮条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差.（5）视察到白光的干涉条纹是彩色条纹，其中[9]白色在中心，[10]红色在最外层.7.误差分析（1）双缝到光屏的距离l的测量存在误差.（2）测条纹间距Δx带来的误差：①干涉条纹没有调整到最清楚的程度.②分划板中心刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于亮条纹中心.③测量多条亮条纹间的距离时读数不精确，此间距中的条纹数未数清.研透高考明确方向命题点1教材基础试验1.[2024辽宁省试验中学校考]某试验小组利用如图甲所示装置测量某单色光的波长.图甲（1）该试验小组以线状白炽灯为光源，对试验装置进行调整，视察试验现象后总结出以下几点，其中正确的是DA.干涉条纹与双缝垂直B.若运用间距更小的双缝，会使相邻明条纹中心间距离变小C.若想增加从目镜中视察到的条纹个数，应将屏向远离双缝方向移动D.若视察到屏上的亮度较暗且条纹不明显，可能是光源、单缝与遮光筒不共轴所致（2）该试验小组调整手轮使测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，并将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的读数x1＝1.515mm（如图乙所示），接着再同方向转动手轮，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，并读出对应的读数x2＝11.550mm；（3）若试验小组所用装置的双缝间距为d＝0.2mm，双缝到屏的距离为L＝70cm，则所测光的波长λ＝573nm.（保留3位有效数字）解析（1）依据双缝干涉原理，可知干涉条纹与双缝平行，A错误；依据干涉条纹间距公式Δx＝Ldλ可知，若运用间距更小的双缝，会使相邻明条纹中心间距离变大，B错误；若想增加从目镜中视察到的条纹个数，应减小条纹间距，依据公式Δx＝Ldλ知应将屏向靠近双缝方向移动，C错误；若视察到屏上的亮度较暗且条纹不明显，可能是光源、单缝与遮光筒不共轴所致，D正确.（2）依据螺旋测微器的固定刻度和可动刻度可知手轮上的读数为1.5mm＋0.01×1.5mm＝1.515mm.（3）依据题意可知相邻条纹间距为Δx＝x2－x15＝11.550－1.5155mm＝2.007mm，由相邻条纹间距公式Δx＝Ld λ可得所测光的波长为λ＝ΔxLd＝2.007700×0.2mm＝573nm.命题点2创新设计试验2.[2024海口模拟]某试验小组运用图甲的装置测量某红色激光的波长.用光具座固定激光笔和刻有双缝的黑色纸板，双缝间的宽度d＝0.2mm.激光经过双缝后投射到光屏中的条纹如图乙所示，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离x＝65.0mm.通过激光测距仪测量出双缝到投影屏间的距离L＝2.0m，已知λd ＝ΔxL（Δx为相邻两条亮纹间的距离）由此则可以计算该激光的波长λ＝ 6.50×10－7m.假如用紫色激光重新试验，相邻亮纹间距会变小（填“变大”“变小”或“不变”）.解析刻度尺的最小刻度值为1mm，由刻度尺读出A、B两亮纹间的距离为9.00cm－2.50cm＝6.50cm＝65.0mm.相邻两条亮纹间的距离Δx＝x B－x A10＝65.010mm＝6.50mm，由λd＝ΔxL可得λ＝ΔxdL ＝6.50×10－3×0.2×10－32.0m＝6.50×10－7m.假如用紫色激光重新试验，由于紫色激光的波长较小，由λd ＝ΔxL可知，d、L不变，则相邻亮纹间距会变小.。
第十四章 实验十四 用双缝干涉实验测光的波长
实验十四 用双缝干涉实验测光的波长 目标要求 1.掌握由Δx ＝l dλ测光的波长的原理，并能测单色光波长.2.观察单色光的双缝干涉图样，掌握测量头测量条纹间距的方法．实验技能储备1．实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)条纹间距Δx 与双缝间距d 、双缝到屏的距离l 、单色光波长λ之间满足λ＝d lΔx . 2．实验过程(1)观察双缝干涉图样①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上，如图所示．②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．③调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿遮光筒轴线到达光屏．④安装单缝和双缝，尽量使缝的中点位于遮光筒的轴线上，使单缝与双缝平行，二者间距约为5～10 cm.⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹．(2)测定单色光的波长①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第1条亮条纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数，将该条纹记为第n 条亮条纹．③用刻度尺测量双缝与光屏间距离l (d 是已知的)．④改变双缝间的距离d ，双缝到屏的距离l ，重复测量．3．数据处理(1)条纹间距Δx ＝a n －a 1n －1.(2)波长λ＝d l Δx . (3)计算多组数据，求λ的平均值．4．注意事项(1)安装时，注意使光源、透镜、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当．(2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．(3)调节的基本依据：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴；干涉条纹不清晰，一般原因是单缝与双缝不平行．考点一 教材原型实验例1 (2019·全国卷Ⅱ·34(2))某同学利用图示装置测量某种单色光的波长．实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹．回答下列问题：(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________；A ．将单缝向双缝靠近B ．将屏向靠近双缝的方向移动C ．将屏向远离双缝的方向移动D ．使用间距更小的双缝(2)若双缝的间距为d ，屏与双缝间的距离为l ，测得第1条暗条纹到第n 条暗条纹之间的距离为Δx ，则单色光的波长λ＝________；(3)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm ，测得屏与双缝间的距离为1.20 m ，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm ，则所测单色光的波长为________ nm(结果保留3位有效数字)．答案 (1)B (2)d Δx (n －1)l(3)630 解析 (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，需要减小条纹间距，由公式Δx ＝l dλ可知，需要减小双缝到屏的距离l 或增大双缝间的距离d ，故B 项正确，A 、C 、D 项错误．(2)由题意可知，Δx n －1＝l d λ，可得λ＝d Δx (n －1)l. (3)将已知条件代入公式解得λ＝630 nm.例2 我们用以下装置来做“用双缝干涉测量光的波长”的实验：(1)在本实验中，需要利用关系式Δx ＝L dλ来求解某色光的波长，其中L 和d 一般为已知量，所以测量Δx 是本实验的关键，观察下面的图像，你认为在实际操作中Δx 应选下列图中的________图(填写“甲”或“乙”)更为合适？(2)在实际操作中，我们通常会通过测n 条亮纹间的距离取平均值的方法来减小测量误差．已知实验所用的测量头由分划板、滑块、目镜、手轮等构成，使用50分度的游标卡尺．某同学在成功观察到干涉图像后，开始进行数据记录，具体操作如下：从目镜中观察干涉图像同时调节手轮，测量了第1条亮条纹与第6条亮条纹之间的距离，初末位置游标卡尺的示数如图所示，则相邻两条亮条纹的间距Δx ＝________ mm.(3)若在实验当中，某同学观察到以下图像，即测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上．若继续移动目镜观察，将会使测量结果出现偏差，所以需要对仪器进行调整，使干涉条纹与分划板中心刻线在同一方向上．下面操作中可行的有________．A ．调节拨杆方向B ．其他不动，测量头旋转一个较小角度C ．其他不动，遮光筒旋转一个较小角度D ．将遮光筒与测量头整体旋转一个较小角度(4)在写实验报告时，实验要求学生将目镜中所观察到的现象描绘出来，甲同学和乙同学分别画了移动目镜时所观察到的初末两个视场区，你觉得________的图像存在造假现象．答案 (1)甲 (2)1.62 (3)BC (4)甲同学解析 (1)在实际操作中标度线在明条纹中容易观察，则Δx 应选甲图更为合适；(2)由题图可知，初末位置游标卡尺的示数分别为0.570 cm 和1.380 cm ，则相邻两条亮纹的间距Δx ＝1.380－0.5705cm ＝0.162 cm ＝1.62 mm. (3)首先要明确各器件的作用，拨动拨杆的作用是为了使单缝和双缝平行，获得清晰的干涉图样，因为已有清晰的干涉图样，所以不用调节；题中出现的问题是分划板中心刻度线与干涉条纹不平行，应调节测量头使干涉条纹与分划板中心刻线同一方向上，故应其他不动，测量头旋转一个较小角度；或者其他不动，遮光筒旋转一个较小角度．故选B 、C.(4)实验中移动目镜时，分划板中心刻度线不应该移动，则甲同学的图像存在造假现象．考点二 探索创新实验例3 洛埃德在1834年提出了一种更简单的观察干涉的装置．如图所示，单色光从单缝S 射出，一部分入射到平面镜后反射到屏上，另一部分直接投射到屏上，在屏上两光束交叠区域里将出现干涉条纹．单缝S 通过平面镜成的像是S ′.(1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致．如果S 被视为其中的一个缝，________相当于另一个“缝”；(2)实验中已知单缝S 到平面镜的垂直距离h ＝0.15 mm ，单缝到光屏的距离D ＝1.2 m ，观测到第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm ，则该单色光的波长λ＝________ m ．(结果保留1位有效数字)(3)以下哪些操作能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离________．A ．将平面镜稍向上移动一些B ．将平面镜稍向右移动一些C ．将光屏稍向右移动一些D ．将光源由红色光改为绿色光答案 (1) S ′ (2)6×10－7 (3)AC解析 (1)通过洛埃德镜在屏上可以观察到明暗相间的干涉条纹，这和双缝干涉实验得到的干涉条纹一致．如果S 被视为其中的一个缝，S ′相当于另一个“缝”．(2)第3个亮条纹中心到第12个亮条纹中心的间距为22.78 mm ，则相邻亮条纹间距为Δx ＝22.78×10－312－3m ≈2.53×10－3 m ，等效双缝间的距离为d ＝2h ＝0.30 mm ＝3.0×10－4 m ，根据双缝干涉条纹间距Δx ＝D d λ，则有λ＝d Δx D ＝3.0×10－4×2.53×10－31.2m ≈6×10－7 m. (3)根据双缝干涉条纹间距Δx ＝D dλ可知，仅增大D ，仅减小d ，仅增大波长λ，都能够增大光屏上相邻两条亮条纹之间的距离，所以A 、C 正确．课时精练1．在双缝干涉实验中，钠灯发出波长为589 nm 的黄光，在距双缝1 m 的屏上形成干涉条纹．已知双缝间距为1.68×10－4 m ，则相邻两明条纹中心间距为________ m ．若改用氦氖激光器作为光源，其发出的红光波长比黄光的________(选填“长”或“短”)，其他条件不变，则相邻两明条纹中心间距比黄光的________(选填“大”或“小”)．答案 3.51×10－3 长 大2．(2021·浙江6月选考·17(2))如图所示是“用双缝干涉测量光的波长”实验的装置．实验中：(1)观察到较模糊的干涉条纹，要使条纹变得清晰，值得尝试的是________．(单选)A ．旋转测量头B ．增大单缝与双缝间的距离C ．调节拨杆使单缝与双缝平行(2)要增大观察到的条纹间距，正确的做法是________．(单选)A ．减小单缝与光源间的距离B ．减小单缝与双缝间的距离C ．增大透镜与单缝间的距离D ．增大双缝与测量头间的距离答案 (1)C (2)D解析(1)若粗调后看到的是模糊不清的条纹，则最可能的原因是单缝与双缝不平行；要使条纹变得清晰，值得尝试的是调节拨杆使单缝与双缝平行，故选C.(2)根据Δx＝ldλ，可知要增大条纹间距，可以增大双缝到光屏的距离l或减小双缝的间距d，故选D.3．在“用双缝干涉测量光的波长”的实验中，实验装置如图甲所示．(1)某同学以线状白炽灯为光源，对实验装置进行调节并观察了实验现象后，总结出以下几点：A．单缝和双缝必须平行放置B．干涉条纹与双缝垂直C．干涉条纹的疏密程度与单缝宽度有关D．干涉条纹的间距与光的波长有关以上几点中，正确的是________．(2)当测量头中的分划板中心刻线对齐某条纹的中心时，手轮上的示数如图乙所示，该读数为________ mm.(3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图丙所示．则在这种情况下来测量干涉条纹的间距Δx时，测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值．答案(1)AD(2)0.700(3)大于解析(1)为了获得清晰的干涉条纹，A正确；由干涉现象可知干涉条纹与双缝平行，B错误；干涉条纹的疏密程度与单缝宽度无关，干涉条纹的间距与光的波长有关，C错误，D正确．(2)手轮的读数为0.5 mm＋20.0×0.01 mm＝0.700 mm.(3)条纹与分划板中心刻线不平行时，实际值Δx实＝Δx cos θ，θ为条纹与分划板中心刻线间的夹角，故Δx实＜Δx.4．某同学在用双缝干涉测量光的波长的实验中，已知两缝间的间距为0.4 mm ，以某种单色光照射双缝时，在离双缝0.5 m 远的屏上，用测量头测量条纹间的宽度：先将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第0条亮纹，此时分划板上的游标卡尺读数如图a 所示；然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，此时分划板上的游标卡尺读数如图b 所示．根据以上实验测得(1)分划板在图中a 、b 位置时游标卡尺读数分别为x a ＝________ mm ，x b ＝________ mm ；(2)该单色光的波长λ＝________ m(结果保留2位有效数字)；(3)若增大双缝的间距，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将________(填“变大”“不变”或“变小”)；(4)若改用频率较高的单色光照射，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将________(填“变大”“不变”或“变小”)．答案 (1) 11.1 15.6 (2) 6.0×10－7 (3)变小 (4)变小解析 (1)分划板在题图中a 、b 位置时游标卡尺读数分别为x a ＝11 mm ＋0.1 mm ×1＝11.1 mmx b ＝15 mm ＋0.1 mm ×6＝15.6 mm(2)条纹间距Δx ＝x b －x a 6＝15.6－11.16mm ＝0.75 mm根据Δx ＝l dλ， 解得λ＝Δx ·d l ＝0.75×10－3×0.4×10－30.5 m ＝6.0×10－7 m (3)根据Δx ＝l dλ，若增大双缝的间距d ，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将变小； (4)根据Δx ＝l dλ，若改用频率较高的单色光照射，则波长变小，其他条件保持不变，则得到的干涉条纹间距将变小．。
第十四章光的干涉
n
r r
o
s2
提问：如果挡住，条纹 向哪个方向移动？
P
91
例题14-3
D 2a
解： （ 1） 根据条纹间距公式 x
光屏与双缝的距离为
540 10 s2 (2 ) 遮盖玻璃片后，中央明 条纹的光程差为 r2 （ nh r h ) r h ( n 1 ) ( r r ) 2 1 2 1
2
n r n r 2 2 1 1
k
两个同相的相干光源发出的相干光的干涉条纹明暗条件 由光程差确定：
(2k 1 )
2
k 0 , 1, 2,
明纹
暗纹
练习 已知 r1， r2 ，n，l，相干光 S1，S2 初相相同，
求：相干光 S1， S2 到达 P 点的光程差 Δ 和相位差 Δ φ 。
在白光照射下，不同方向观察薄膜呈不同颜色。
6. 只有膜厚
5 m ，才可观察到干涉现象。 e10
p97 例题 14 5
解： 光线垂直入射 , 光线 1 和 2 的光程差为
2ne
2
光线 1的半波损失
1 空气 n 1 . 4 2 油膜
水
e
光线 1 和光线 2 干 涉 加 强 的 光 波是 颜色就 油膜所表现的颜色，即
解：遮盖云母片后，原 中央明条纹 0 点的光程差为
（ r d ) nd r ( n 1 ) d
中央明条纹光程差为 0 ，现附加 8 的光程差 s d
( n 1 ) d 8
6
1
云母片的厚度为
8 8 6 . 438 10 6 d 8 . 9 10 m n 1 1 . 58 1
《光的干涉》 讲义
《光的干涉》讲义在我们生活的这个奇妙世界中，光的现象无处不在。
而光的干涉，作为光学领域中的一个重要概念，不仅具有深刻的理论意义，还在众多实际应用中发挥着关键作用。
接下来，让我们一同深入探索光的干涉这一神奇的现象。
一、光的本质要理解光的干涉，首先得清楚光究竟是什么。
在很长一段时间里，科学家们对光的本质进行了激烈的争论。
最终，现代物理学认为，光具有波粒二象性。
也就是说，光既可以表现出粒子的特性，又可以表现出波动的特性。
从波动的角度来看，光是一种电磁波。
它在空间中传播时，会伴随着电场和磁场的周期性变化。
而这种周期性变化，正是光产生干涉现象的基础。
二、光的干涉的定义光的干涉是指两列或多列光波在空间相遇时，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，从而形成稳定的强弱分布的现象。
想象一下，两列水波在池塘中相遇。
当波峰与波峰相遇，或者波谷与波谷相遇时，水波会相互加强，形成更高的波峰或更深的波谷；而当波峰与波谷相遇时，它们则会相互抵消，水面会相对平静。
光的干涉现象与之类似。
三、产生光的干涉的条件要产生光的干涉现象，并不是随便两束光相遇就可以的，需要满足以下几个条件：1、两束光的频率必须相同。
这是因为只有频率相同的光，它们的振动状态才能够在时间上保持稳定的相位差，从而产生干涉。
2、两束光的振动方向必须相同。
如果两束光的振动方向相互垂直，它们就无法有效地相互叠加和干涉。
3、两束光的相位差必须恒定。
也就是说，在观察的时间内，两束光的相位差不能随机变化。
只有同时满足这三个条件，两束光才能发生稳定的干涉现象。
四、光的干涉的分类光的干涉主要可以分为两类：分波面干涉和分振幅干涉。
分波面干涉是指从同一波面分出两部分或更多部分的光，然后相遇产生干涉。
杨氏双缝干涉实验就是一个典型的分波面干涉实验。
在杨氏双缝干涉实验中，一束光通过两个相距很近的狭缝，从而分成两束相干光。
这两束光在屏幕上相遇，产生明暗相间的条纹。
条纹的间距与光的波长、双缝间距以及双缝到屏幕的距离有关。