光的干涉知识点总结
高中物理光的干涉知识点总结
高中物理光的干涉知识点总结
光的干涉是光学中的一个重要概念,涉及到干涉现象的原理、种类、特征和应用等方面。
以下是高中物理光的干涉知识点总结:
1. 光的干涉原理
干涉原理是指两个或多个相干光源发出的光在某些情况下会发
生干涉现象。
干涉现象是由光的相干性引起的,当两个或多个光源发出的光相互接近时,它们就会干涉在一起,形成干涉条纹。
2. 干涉条纹的种类
干涉条纹的种类有:干涉衍射条纹、干涉屏散条纹、干涉筛法条纹、干涉干涉条纹等。
其中,干涉衍射条纹是最为普遍的干涉条纹类型,它是由于干涉仪本身的结构所引起的。
3. 干涉仪
干涉仪是一种利用干涉原理进行实验的工具,常见的干涉仪有干涉仪、单色干涉仪、干涉显微镜等。
干涉仪可以用来测量光的波长、频率、相位等参数,从而实现对光的深入探究。
4. 干涉条纹的特征
干涉条纹的特征包括:
- 干涉条纹具有重复性:相同频率的光在一起会产生干涉条纹,
不同频率的光在一起也会产生干涉条纹,条纹的频率会重复。
- 干涉条纹具有干涉斑:当光源不同的时候,产生的干涉斑大小
不同,干涉条纹的形态也不同。
- 干涉条纹具有随机性:干涉条纹的形态和位置取决于光源的位
置和时间。
5. 干涉的应用
干涉现象在科学研究和实际应用中有着广泛的应用,例如: - 利用干涉现象测量光的频率和波长
- 利用干涉现象分析光的干涉和衍射现象
- 利用干涉现象制作光纤通信和光学传感器等。
光的干涉与衍射现象知识点总结
光的干涉与衍射现象知识点总结光的干涉与衍射是光学中重要的现象，它们揭示了光的波动性质，在实践中也有广泛的应用。
本文将对光的干涉与衍射的基本概念、原理以及相关应用进行总结和介绍。
一、光的干涉1. 干涉现象：当两束或多束光线相交时，由于波的叠加作用，会出现干涉现象。
干涉可以分为构造性干涉和破坏性干涉两种形式。
2. 条纹：干涉现象的直观表现形式是条纹，主要包括等厚条纹和等倾条纹。
等厚条纹是由于路径差相同造成的，等倾条纹是由于相位差相同造成的。
3. 干涉条件：干涉需要满足一定的条件，主要包括光源相干性、波长一致性和路径差控制等。
4. 普通光的干涉：当普通光束通过对光程产生差异的介质时，会发生干涉。
这种干涉称为普通光的干涉，包括薄膜干涉、牛顿环干涉等。
5. 杨氏双缝干涉：杨氏双缝干涉是指当单色光通过两个相隔很近的狭缝后形成的干涉现象。
杨氏双缝干涉实验证明了光的波动性。
6. 条纹间距：杨氏双缝干涉中的条纹间距与波长、双缝间距以及干涉角等因素相关。
7. 洛仑兹因子：洛仑兹因子是描述光的干涉强度分布的参数，它与干涉条纹的形状和相对强度有关。
二、光的衍射1. 衍射现象：当光通过物体边缘或开口时，会发生衍射现象。
衍射是光的波动性质的直接证据之一。
2. 衍射图样：衍射现象表现为物体周围出现一系列的暗纹和亮纹，形成特定的衍射图样。
3. 容积衍射：容积衍射是当光通过有限尺寸的孔径或障碍物时产生的衍射现象。
容积衍射的特点是衍射图样具有一定的立体效应。
4. 菲涅尔衍射：菲涅尔衍射是一种近视衍射，适用于观察近距离衍射现象。
5. 考克斯-林德尔衍射：考克斯-林德尔衍射是一种远视衍射，适用于观察远距离衍射现象。
6. 衍射限度：衍射限度是衡量衍射现象的分辨能力的指标，与光源波长和孔径大小有关。
三、光的干涉与衍射的应用1. 干涉仪：干涉仪是利用光的干涉原理测量物体性质的仪器，如迈克耳逊干涉仪、马赫-曾德尔干涉仪等。
2. 光栅：光栅是一种具有规则周期性结构的光学元件，常用于光谱分析、波长测量等方面。
光的干涉知识点总结简短
光的干涉知识点总结简短
光的波动性质
首先，我们需要了解光的波动性质。
光是一种电磁波，它可以在空间中传播。
光波的波长和频率决定了光的颜色和能量。
光波还具有干涉、衍射、偏振等现象，这些都体现了光的波动特性。
干涉的基本原理
在光学中，干涉是指两个或多个光波相遇时产生的相互作用。
干涉的基本原理是光波相遇时会发生叠加，这种叠加会导致光波的强度发生变化。
当两个波峰相遇时，它们会增强彼此的幅度，形成亮条纹；当波峰和波谷相遇时，它们会相互抵消，形成暗条纹。
干涉的分类
根据光波相遇的方式，干涉可以分为两种基本类型：相干干涉和非相干干涉。
相干干涉是指两个光源发出的光波具有一定的相位关系，这种干涉可以产生清晰的干涉条纹。
非相干干涉是指两个光源发出的光波没有固定的相位关系，这种干涉会产生随机的干涉条纹。
干涉的条件
要产生明显的干涉现象，需要满足一定的条件。
首先，光源必须是单色光源，即具有固定的波长和频率；其次，干涉光程差必须小于光波的波长，这样才能产生明显的干涉条纹；最后，光波必须是相干的，即具有固定的相位关系。
干涉的应用
光的干涉在科学研究和工程应用中有着广泛的应用。
例如，在光学仪器中常常利用干涉现象来测量物体的形状和表面质量；在光学显微镜中，干涉技术可以提高显微镜的分辨率；在激光技术中，干涉技术可以用来调节激光的相位和频率。
总结
光的干涉是光学领域中的重要现象，它可以用来研究光波的波动性质和相互作用。
在本文中，我们简要总结了光的波动性质、干涉的基本原理、干涉的分类、干涉的条件和干涉的应用。
希望本文可以帮助大家更好地理解光的干涉现象。
《大学物理》光的干涉知识点
牛顿环
1、牛顿环实验现象
• 一平薄透镜放在一平板玻璃上,
平薄透镜跟平玻璃片间形成一上表
面弯曲的劈尖。
R
• 单色光垂直照射到牛顿环上， 在空气薄层的上表面可以观察到以 接触点O为中心的明暗相间的环形干 涉条纹，
rk
ek
o
干涉条纹为间距越来越小的同心圆环组成，这些圆环状干涉条纹叫做牛顿环。
• 若用白光照射，则条纹呈彩色。它是等厚条纹的又一特例。
d
x (2k 1) D
d2
两相邻明（暗）纹间距
x
xk 1
xk
D
d
杨氏双缝干涉演示：
说明：
(i)明暗相间，以0点对称排列；
(ii)在很小的区域中，x与k无关,条纹等间距分布。
x D ; d
缝间距越小，屏越远，干涉越显著。
x : 在D、d 不变时， 条纹疏密与λ正比
2e n22 n12 sin
e/2
2
i
2
2.干涉极值条件：
明纹 2ne / 2 k
ek
(k
1)
2 2n
暗纹 2ne / 2 (2k 1) / 2 ek k / 2n
3. 条纹特点：
越小， L 越大， 条纹越稀； 越大， L 越小， 条纹越密。 大到某一值，条纹密不可分，无干涉。
则透射光干涉为削弱。
劈尖干涉
例如 常T用itle的in 劈her是e
空气劈。n2=1， 薄膜为空气膜，
空气劈的干涉
T是itle指in空he气re 膜的 上、下两界面处的 反射光的干涉；而不是 上玻璃板的上、下两
界面反射光的 干涉。
光的干涉知识点归纳总结
光的干涉知识点归纳总结
1、双缝干涉
1、两列光波在空间相遇时发生叠加，在某些区域总加强，在另
外一些区域总减弱，从而出现亮暗相间的条纹的现象叫光的干涉现象。
2、产生干涉的条件，两个振动情况总是相同的波源叫相干波源，只有相干波源发出的光互相叠加，才能产生干涉现象，在屏上出现稳定的亮暗相间的条纹。
3、双缝干涉实验规律，双缝干涉实验中，光屏上某点到相干光源、的路程之差为光程差，(n=0，1，2，3)P点将出现亮条纹；若光程差是半波长的奇数倍(n=0，1，2，3)，P点将出现暗条纹。
屏上和双缝、距离相等的点，若用单色光实验该点是亮条纹(中
央条纹)，若用白光实验该点是白色的亮条纹。
若用单色光实验，在屏上得到明暗相间的条纹；若用白光实验，中央是白色条纹，两侧是彩色条纹。
屏上明暗条纹之间的距离总是相等的，其距离大小与双缝之间距离d。
双缝到屏的距离及光的波长有关，即在和d不变的情况下，和波长成正比，应用该式可测光波的波长。
用同一实验装置做干涉实验，红光干涉条纹的间距最大，紫光干涉条纹间距最小，故可知大于小于。
2、薄膜干涉
薄膜干涉的成因：由薄膜的前、后表面反射的两列光波叠加而成，劈形薄膜干涉可产生平行相间的条纹。
薄膜干涉的应用：增透膜：透镜和棱镜表面的增透膜的厚度是入射光在薄膜中波长的。
检查平整程度：待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜，用单色光进行照射，入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹，待检平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹是平行的；反之，干涉条纹有弯曲现象。
物理知识点光的干涉
物理知识点光的干涉光的干涉是光学中的重要概念之一，它揭示了光波的波动性质及其产生的干涉现象。
本文将依据物理知识点，对光的干涉进行详细论述。
一、干涉现象的基本原理光的干涉是指两个或多个光波相互叠加所形成的干涉图案。
干涉现象的产生需要满足两个基本条件：光源是相干光源，波长相同。
当光波经过不同路径传播后再次相遇时，它们会相互干涉，产生增强或减弱的干涉效应。
二、双缝干涉1. 双缝干涉的实验装置双缝干涉实验一般采用光源、狭缝、透镜和屏幕等组成。
光源发出的光经狭缝后，形成一个光源光斑，通过透镜聚焦后照射到屏幕上。
2. 双缝干涉的光程差当光波通过两个缝隙后再次相遇时，其传播路径的长度差称为光程差。
光的干涉现象取决于光程差的大小。
3. 双缝干涉的干涉图案双缝干涉的干涉图案呈现出一系列明暗相间的条纹，称为干涉条纹。
该条纹呈现出一定的规律性，可通过干涉公式和级差条件进行分析和计算。
三、杨氏双缝干涉实验1. 杨氏双缝干涉实验的装置杨氏双缝干涉实验是一种经典的干涉实验方法。
实验装置由一束狭缝光源、双缝、透镜和幕板等组成。
2. 杨氏双缝干涉的干涉条纹杨氏干涉条纹呈现出一系列黑白相间的圆环或直线条纹。
根据实验条件和光波的干涉效应，可以通过杨氏双缝干涉公式进行计算。
四、单缝干涉1. 单缝干涉的实验装置单缝干涉实验通常采用单缝光源、单缝和屏幕等组成。
单缝光源发出的光波通过单缝后形成一个光斑，映射到屏幕上形成单缝干涉图样。
2. 单缝干涉的干涉条纹单缝干涉的干涉条纹呈现出明暗相间且中央最亮的中央极大和两侧较暗的暗条纹分布。
单缝干涉的干涉效应可由单缝干涉公式和级差条件加以说明。
五、干涉现象的应用光的干涉在科学研究和实际应用中有着重要的意义。
1. 干涉仪干涉仪是一种基于光的干涉原理设计的精密仪器，常用于光学测量、干涉剖析和光学检测等领域。
2. 光纤通信光纤通信是一种基于光的传输技术。
光波经光纤传输时，可能会产生干涉现象，影响信号传输质量，因此需要进行干涉相关的优化和控制。
光的干涉与衍射知识点总结
光的干涉与衍射知识点总结本文将对光的干涉与衍射进行知识点总结。
光的干涉和衍射是光学中的重要概念，对于理解光的性质和现象具有重要意义。
一、光的干涉光的干涉是指两束或多束光波相遇时，由于波的叠加而产生明暗条纹的现象。
其中，干涉分为相干干涉和非相干干涉。
1. 相干干涉相干干涉是指两束甚至多束光波的频率和相位相同，形成干涉现象。
常见的相干干涉现象有杨氏双缝干涉和牛顿环干涉。
（1）杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉是指光通过两个相距较近的狭缝，经过细密实验而产生的干涉现象。
当光波通过双缝时，光的波峰和波谷相交，形成明暗交替的干涉条纹。
杨氏双缝干涉是解释光的波动性的重要实验。
（2）牛顿环干涉通过将凸透镜与平凸面接触，形成光的干涉现象，这就是牛顿环干涉。
在牛顿环干涉中，通过观察由接触处向外扩散的一组圆形干涉条纹，可以测量透镜的曲率半径或者液体的折射率。
2. 非相干干涉非相干干涉是指两束或多束光波相遇，波的频率或相位不同，形成干涉现象。
常见的非相干干涉现象有薄膜干涉和牛顿环干涉。
（1）薄膜干涉薄膜是一种光学零部件，在光学器件中被广泛应用。
光通过薄膜时，会产生反射和透射，反射光波与透射光波相遇而产生干涉效应。
这种干涉称为薄膜干涉。
基于薄膜干涉的现象，可以实现波长选择、光栅等应用，具有重要的科学研究和工程应用价值。
（2）牛顿环干涉与相干干涉中的牛顿环干涉不同，非相干干涉中的牛顿环干涉是源于不同波长的光在介质中传播时的折射现象。
光波在介质中传播时，会因折射率不同而产生相位差，从而导致干涉现象的产生。
利用牛顿环干涉的现象，可以进行材料的折射率测量和光学薄膜的检测等。
二、光的衍射光的衍射是指当光波传播遇到不同障碍物时，在障碍物的边缘或后方产生波的弯曲和扩散现象。
光的衍射是光的波动性质的表现。
1. 障碍物尺寸与衍射现象当光波通过比波长更小的孔洞或间隙时，产生衍射现象，这称为小孔衍射。
小孔衍射是光的波动性的重要实验现象之一。
2. 衍射的特性衍射现象具有一些特性，如衍射窄缝中的夫琅禾费衍射和衍射的级数。
光的干涉 知识点总结
D R
x0 。
ii 然后根据 算得各点光源在观察屏上的光强分布 iii 由于两点光源非相干，所以总的光强分布可以直接由两者场强相加得到。 （2）衬比度变化 2 线光源照明时的部分相干场
页眉内容
（1） 计算思路：
i 用到 1 中结论，
。
并且有
ii 对整个d线I(光x源,y积)分：B(1 cos(2fx 2f0x0 ))dx0
0• 发光1断续部性分相干
• 相位无序性 • 各点源发光的独立性 根源：微观上持续发光时间τ0 有限。 如果τ0 无限，则波列无限长，初相位单一，振幅单一，偏振方向单一。这就是理想单色光。 (2)两种方法 分波前干涉（将波前先分割再叠加，叠加广场来自同波源具有相同初始位相） 分振幅干涉（将光的能量分为几部分，参与叠加的光波来自同一波列，保证相位差
页眉内容
定域条纹:在单设扩展光源照明平板的分振幅干涉中，干涉条纹的衬比度随观察屏的位置而
2.暗2.4条光纹源；宽度对干涉场衬比度的影响（学会推导，记住图即可）
扩展光源 (extended source of light)
具有一定的尺寸和体积
大量非相干点源的集合
多组干涉条纹的非相干叠加降低衬比度
1 两个分离点源照明时的部分相干场
（ 计算思路：
i 先分别求出两点光源在观察屏上的光强分布，关键是找到关系式x
cos(k2 k1) r (20 10 ) (2 1)t }
E10 E20 0
（干涉项不为零）
2 1
（为了获得稳定的叠加分布）
20 10 常数 （为了使干涉场强不随时间变化）
（ 2.1.4 干涉场的衬比度
（ 1.两束平行光的干涉场（学会推导）
（ （1）两束平行光的干涉场
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2.2.2杨氏双孔干涉实验：两个球面波的干涉
(1)杨氏双孔干涉实验装置及其历史意义
（2）光程差分析（要会推导）
(3)干涉条纹分布
(4)非近轴近似下的干涉条纹分布
亮条纹和暗条纹在空间形成一系列双叶旋转双曲面。在平面接收屏上为一组双曲线，明暗交错分布。干涉条纹为非定域的，空间各处均可见到。
第二章
2.1.1光的干涉现象
两束(或多束)光在相遇的区域内产生相干叠加,各点的光强不同于各光波单独作用所产生的光强之和,形成稳定的明暗交替或彩色条纹的现象,称为光的干涉现象。
2.1.2干涉原理
注：波的叠加原理和独立性原理成立于线性介质中,本书主要讨论的就是线性介质中的情况.
(1)光波的独立传播原理
当两列波或多列波在同一波场中传播时，每一列波的传播方式都不因其他波的存在而受到影响，每列波仍然保持原有的特性（频率、波长、振动方向、传播方向等）
2.光源非单色性对条纹衬比度的影响
方垒型谱函数下干涉场的衬比度
准单色光持续发光时间有限，因而发射的波列长度是有限的，相邻波列之间相位关系是随机的。
2.2.6光场的空间相干性
光场的空间相干性是指在光源照明空间中横向任意两点位置处的光场 和 之间的相干程度，其相干程度是由光源本身的性质决定的，可以通过干涉场的衬比度 来定量描述 和 之间的相干程度。
(5)干涉条纹间距公式
条纹间距：
(６) 干涉条纹的物理意义：
光程差
物理意义：
1、干涉条纹代表着光程差的等值线。
2、相邻两个干涉条纹之间其光程差变化量为一个波长l，位相差变化2π。
2.2.3其它分波前干涉装置（了解，见PPT）
2.2.4 光源宽度对干涉场衬比度的影响（学会推导，记住图即可）
扩展光源(extended source of light)
圆盘光源极限直径：
2.2.5光场的时间相干性
1.谱线宽度
光源有一定谱线宽度是光源发光的断续性造成的。
假设某一微观粒子辐射出的光波复振幅可表示为：
则广播强度随频率的分布：
当 时， ， 为该辐射光谱宽度。当 取无穷大时，就对应理想单色光的情况；当 较大以致 时，就称为准单色光由 ， 可得：
这是一般情况下发光时间与谱线宽度的简单关系。
(2)光波的叠加原理
在两列或多列波的交叠区域，波场中某点的振动等于各个波单独存在时在该点所产生振动之和。
波叠加例子用到的数学技巧：
（1）
（2）
注:叠加结果为光波复振幅的矢量和，而非强度和。
分为相干叠加(叠加场的光强不等于参与叠加的波的强度和)和非相干叠加(叠加场的光强等于参与叠加的波的强度和).
2.1.3波叠加的相干条件
不同光强反射率情况下的透射多光束干涉场强与相位差 的关系
结论：光强反射率R影响光强曲线的峰值锐度，R越高，锐度越高
2.4.2法布里-珀罗干涉仪及其特点
法布里-珀罗干涉仪是一种多光束干涉装置，主要用于超精细谱分析和激光器选模。
（1）装置特点
定义相位半宽度：
始终 为亮条纹的相位宽度
角度半宽度：
R越接近1，亮条纹宽度越窄，条纹越锐。
干涉项：
相干条件：
（干涉项不为零）
（为了获得稳定的叠加分布）
（为了使干涉场强不随时间变化）
2.1.4干涉场的衬比度
1.两束平行光的干涉场（学会推导）
（1）两束平行光的干涉场
干涉场强分布：
亮度最大值处：
亮度最小值处：
条纹间距公式
空间频率：
（2）定义
衬比度
以参与相干叠加的两个光场参数表示：
衬比度的物理意义
具有一定的尺寸和体积
大量非相干点源的集合
多组干涉条纹的非相干叠加降低衬比度
1两个分离点源照明时的部分相干场
（1）计算思路：
i先分别求出两点光源在观察屏上的光强分布，关键是找到关系式 。
ii然后根据
算得各点光源在观察屏上的光强分布
iii由于两点光源非相干，所以总的光强分布可以直接由两者场强相加得到。
（2）衬比度变化
定域条纹:在单设扩展光源照明平板的分振幅干涉中，干涉条纹的衬比度随观察屏的位置而变化，存在一个位置使衬比度达到最大值，这种衬比度与观察屏有关的干涉条纹称为定域条纹。
分波前干涉是非定域的。
等倾干涉第一级干涉条纹在最外面，越靠近中心处入射角越小，光程差越大，条纹级次m越大。
2．等厚干涉
（1）光程差：
一般采用垂直入射：
（4）扩展光源照明下等厚干涉条纹的特点。
扩展光源各点源形成的干涉条纹不重合，所以扩展光源照明下等厚干涉条纹衬比度下降。
2.3.3几种分振幅干涉仪及其应用。
重点掌握Michelson干涉仪
2.4多光束干涉
2.4.1多光束干涉的形成
结论：
1、低反射率情况下，多光束干涉与双光束干涉接近。
2、高反射率情况下，透射多光束接近
2线光源照明时的部分相干场
（1）计算思路：
i用到1中结论， 。
并且有
ii对整个线光源积分：
（2） 衬比度变化：
3面光源照明时的部分相干场
(1)计算思路
与2接近，只是将线积分改为面积分。
(2) 方孔光源
与线光源照明时形式一样，区别在于方孔时常数项I0＝B(ab),线光源时，I0=Bb
(3)圆盘光源
积分不能得到解析式
（1）相干孔径角：
(3)以孔径角表示衬比度的形式：
(4) 相干面积
2.2.6分波前干涉应用（了解）
2.3分振幅干涉
1.等倾干涉
光程差：
计算干涉场条纹分布时只考虑前两条光线是因为仅有前两条光线的强度较接近。
干涉条纹分布仅与入射光线的方向有关，同一干涉亮环对应的是同一入射倾角的光线在焦平面上的叠加，正因为如此这种干涉被称为等倾干涉。
（2）等厚干涉条纹主要特点：
i、表面条纹形状与楔形板或薄膜的等厚线是一致的。
ii、相邻两个亮条纹对应点处的楔形板厚度差值。
（3）等厚干涉条纹的应用
1）测量细丝直径
2）测量机械零件表面粗糙度
此图说明零件表面有凹陷。
3）牛顿环法测量镜面曲率半径和表面形状误差。
轻压标准模板，可以观察条纹的吞吐，如果条纹扩大，则需研磨中央，否则研磨两边。
1.光强起伏
2.相干度
2.2分波前干涉
2.2.1普通光源实现相干叠加的方法
(1)普通光源特性
•发光断续性
•相位无序性
•各点源发光的独立性
根源：微观上持续发光时间τ0有限。
如果τ0无限，则波列无限长，初相位单一，振幅单一，偏振方向单一。这就是理想单色光。
(2)两种方法
分波前干涉（将波前先分割再叠加，叠加广场来自同波源具有相同初始位相）