高中物理 光的干涉(一)
高中物理选修3-4-光的干涉
光的干涉知识集结知识元光的干涉知识讲解一、光的干涉1．干涉现象两束光相遇时，如果满足一定的条件，就会产生干涉现象，在屏上出现明暗相间的干涉条纹．2．由干涉现象得出的结论光具有波的特性，光是一种波．3．相干条件要使两列光波相遇时产生干涉现象，两光源必须具有相同的频率和振动方向，还要满足相位差恒定．相邻条纹间距公式：二、杨氏双缝干涉1．1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。
2．双缝干涉的装置示意图实验装置如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏。
（1）单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。
也可用激光直接照射双缝。
（2）双缝的作用：一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光。
3．让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相距很近，狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的。
这两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加，发生干涉现象，挡板后面的屏上得到明暗相间的条纹。
这种现象证明光是一种波。
4．屏上某处出现亮、暗条纹的条件实验装置如图所示，双缝S1、S2之间的距离为d，双缝到屏的距离为l，屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2，路程差∆r=r2-r1。
（1）若满足路程差为波长的整数倍，即∆r=kλ(其中k=0,1,2,3，…)，则出现亮条纹。
（2）若满足路程差为半波长的奇数倍，即(其中k=0,1,2,3，…)，则出现暗条纹。
5．相邻亮条纹(暗条纹)间的距离∆x与波长λ的关系：，其中l为双缝到屏的距离，d为双缝之间的距离。
三、薄膜干涉1．薄膜干涉中相干光的获得光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面反射的光是由同一个实际的光源分解而成的，它们具有相同的频率，恒定的相位差。
2．薄膜干涉的原理光照在厚度不同的薄膜上时，前后两个面的反射光的路程差等于相应位置膜厚度的2倍，在某些位置，两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，叠加后相互削弱，于是出现暗条纹。
光的干涉-[新]高中物理选修第一册
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光的干涉
学习目标
思维导图
1.通过实验观察,认识光的干
涉现象。理解光是一种波,干涉
是波特有的性质
2.明确光产生干涉的条件
3.理解干涉的原理、干涉条纹
形成的原因及特点,能够利用
明暗条纹产生的条件解决相
应的问题
4.理解薄膜干涉实验的原理、
现象、应用
自主阅读
自我检测
一、光的双缝干涉
通过实验观察,认识光的干涉现象,理解光是一种电磁波。
问题一
问题二
问题三
当堂检测
双缝干涉的条件必须是相干光源,且双缝间的间距必须很小。
问题一
问题二
问题三
当堂检测
典例剖析
例题1双缝干涉实验装置如图所示,当使用波长为6×10-7 m的橙
光做实验时,光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹。若使用波
长为4×10-7 m的紫光重复上述实验,在P和P1点形成的亮、暗条纹
的情况是(
)
A.P和P1都是亮条纹
B.P是亮条纹,P1是暗条纹
C.P是暗条纹,P1是亮条纹
D.P和P1都是暗条纹
问题一
问题二
问题三
当堂检测
答案:B
解析:从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光,
由题意,屏中央P到S1、S2距离相等,即由S1、S2分别射出的光到P的
路程差为零,因此P处是亮纹中心,因而,无论入射光是什么颜色的光,
加形成的振动“加强区”和“减弱区”。
例题2如图甲为双缝干涉实验的装置示意图。
在线段PS2上作PM=PS1,则S2M=r2-r1,因d≪l,三角形S1S2M可看作直角三角形。
如图所示,在增透膜的前后表面反射的两列光波形成相干波,相互叠加,当路程差为半波长的奇数倍时,在两个表面反射的光产生相消干涉,
光学高中物理选修知识点
光学高中物理选修知识点光学高中物理选修知识点高中物理光的干涉知识点(1)产生稳定干涉的条件：只有两列光波的频率相同，位相差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。
由两个普通独立光源发出的光，不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相差，因此，不能产生干涉现象。
(2)条纹宽度(或条纹间距) 相邻两条亮(暗)条纹的间距Δx为：上式说明，两缝间距离越小、缝到屏的距离越大，光波的波长越大，条纹的宽度就越大。
当实验装置一定，红光的条纹间距最大，紫光的条纹间距最小。
这表明不同色光的波长不同，红光最长，紫光最短。
几个问题：①在双缝干涉实验中，如果用红色滤光片遮住一个狭缝S1，再用绿滤光片遮住另一个狭缝S2，当用白光入射时，屏上是否会产生双缝干涉图样?这时在屏上将会出现红光单缝衍射光矢量和绿光单缝衍射光矢量振动的叠加。
由于红光和绿光的频率不同，因此它们在屏上叠加时不能产生干涉，此时屏上将出现混合色二单缝衍射图样。
②在双缝干涉实验中，如果遮闭其中一条缝，则在屏上出现的条纹有何变化?原来亮的地方会不会变暗?如果遮住双缝其中的一条缝，在屏上将由双缝干涉条纹演变为单缝衍射条纹，与干涉条纹相比，这时单缝衍射条纹亮度要减弱，而且明纹的宽度要增大，但由于干涉是受衍射调制的，所以原来亮的地方不会变暗。
③双缝干涉的亮条纹或暗条纹是两列光波在光屏处叠加后加强或抵消而产生的，这是否违反了能量守恒定律?暗条纹处的光能量几乎是零，表明两列光波叠加，彼此相互抵消，这是按照光的传播规律，暗条纹处是没有光能量传到该处的原因，不是光能量损耗了或转变成了其它形式的能量。
同样，亮条纹处的光能量比较强，光能量增加，也不是光的干涉可以产生能量，而是按照波的传播规律到达该处的光能量比较集中。
双缝干涉实验不违反能量守恒定律。
高中物理光的衍射知识点⑴现象：①单缝衍射a.单色光入射单缝时，出现明暗相同不等距条纹，中间亮条纹较宽，较亮两边亮条纹较窄、较暗;b.白光入射单缝时，出现彩色条纹。
高中物理人教版选择性必修第一册教学课件《光的干涉》
光的双缝干涉
2．干涉条件
明暗相间的条纹
频率相同、振动方向
相同、相位差恒定
3．亮暗条纹条件
光的干涉
干涉条纹和光的波长之间的关系
∆x＝
原理
薄膜干涉
检查平面的平整度
应用
增透膜和增反膜
牛顿环
λ
作业
双缝:获得两束振动情况一致的相干光.
P96
亮条纹形成的原因：
S1
P
S2
屏幕
双缝
S1
S1
S2
S2
P0
中央亮条纹/
零级亮条纹
0
P0S1
0
P0S2
0 2 − 0 1 = 0
P0点振动加强 (亮)
双缝
屏幕
P1
S1
P1S1
第
P1 一
亮
纹
S1
S2
λ
P1
S2
P1S2
λ
1 2 − 1 1 =
成了彩色干涉条纹.
l
λ
d
(1)条纹间距公式：Δx＝_____
(2)对于同一单色光，条纹间距 相等 。
(3)用不同颜色的光进行干涉实验，条纹间距 不同 ，红光条纹间距比黄
光条纹间距 大 ，蓝光条纹间距比黄光条纹间距 小 。
(4)白光的干涉条纹的中央是 白 色的，两侧是 彩 色的。
在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光.把铁丝圈在肥
Q2
Q3第三级暗纹：
P2 第二级亮纹：2λ
P0 中央亮纹：0
S2
3
2
Q2第二级暗纹：
P1 第一级亮纹：λ
S1
2λ
鲁科版(2019)高中物理 选择性必修第一册 第5章 第1节 光的干涉学案(含练习)
Δr＝|PS1－PS2|＝kλ＝2k· (k＝0，1，2，3，…)
(2)暗条纹产生的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍。即：
Δr＝|PS1－PS2|＝(2k＋1)· (k＝0，1，2，3，…)
光的干涉条件与机械波相同，必须具有相同的频率与振动方向。
干涉是波特有的性质，光能干涉说明光是一种波。
知识点二 光的双缝干涉和薄膜干涉
[观图助学]
相干光通过双缝后，在屏上形成明暗相间的条纹，猜想相邻两亮条纹之间的距离与光波的波长之间有什么关系？
1.光的双缝干涉公式
相邻两条亮条纹或暗条纹间距：Δy＝ λ。
如图为双缝干涉的示意图，单缝发出的单色光投射到相距很近的两条狭缝S1和S2上，狭缝就成了两个波源，发出的光向右传播，在后面的屏上观察光的干涉情况。
(1)两条狭缝起什么作用？
(2)在屏上形成的光的干涉图样有什么特点？
答案(1)光线照到两狭缝上，两狭缝成为振动情况完全相同的光源。
(2)在屏上形成明暗相间、等间距的干涉条纹。
5.干涉图样的特点
(1)单色光的干涉图样特点：中央为亮条纹，两边是明、暗相间的条纹，且相邻亮条纹与亮条纹中心间、相邻暗条纹与暗条纹中心间的距离相等。
(2)白光的干涉图样：若用白光做实验，则中央亮条纹为白色，两侧出现彩色条纹，彩色条纹显示不同颜色光的干涉条纹间距是不同的。
[试题案例]
[例1]如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹(即P1到S1、S2的路程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则()
高中物理光的干涉
高中物理光的干涉干涉是光学中的一个重要现象，它解释了光的波动性以及光的相互作用。
光的干涉可以分为干涉条纹和干涉色彩两大类，这些现象在我们的日常生活中随处可见。
本文将对光的干涉现象进行深入探讨，并介绍一些相关的实验和应用。
一、干涉条纹干涉条纹是光的干涉现象最常见的表现形式之一。
当两束光波之间存在相位差，并在一个区域内相互叠加时，我们就能够观察到干涉条纹的出现。
其中，最经典的实验是杨氏双缝实验。
杨氏双缝实验是杨振宁于1801年首次进行的实验，通过在光源和屏幕之间设置两个狭缝，可以观察到一系列明暗相间的干涉条纹。
这些条纹的出现是由于两个狭缝所发出的光波相遇时产生的干涉效应。
干涉条纹的出现可以通过光的波动性来解释。
当两个光波在同一点相遇时，如果它们的波峰或波谷处于同相位，那么它们将相互增强，形成明亮的区域；相反，如果它们的波峰或波谷处于反相位，那么它们将相互抵消，形成暗淡的区域。
通过对干涉条纹的观察，我们可以推断出光的波长和两个光波的相位差。
二、干涉色彩干涉色彩是另一种常见的光的干涉现象，它通过光的波动性和干涉效应产生。
当光波经过一个或多个介质之后，其波长、频率和相位会发生变化，从而产生不同的颜色。
干涉色彩的观察往往需要借助于干涉仪器，如牛顿环和薄膜干涉。
牛顿环实验是一种通过凸透镜和平板玻璃组成的干涉仪器。
当光线通过一个凸透镜和一个平板玻璃时，由于光线的相位差和干涉效应的作用，我们可以观察到一系列彩色的环形条纹。
这些彩色条纹的出现可以用来研究光的干涉性质，以及材料的厚度和折射率。
薄膜干涉是基于薄膜的厚度和介质折射率的干涉效应。
当光线通过一个薄膜时，由于反射和折射的干涉，我们可以观察到一系列明亮的彩色条纹。
这些条纹的颜色和强度可以用来推断薄膜的厚度和材料的折射率。
三、应用领域光的干涉现象在很多领域都有着重要的应用价值。
在光栅领域，光的干涉可以用来制造光栅，用于光学仪器的测量和分析。
例如，通过控制光线的干涉条纹，可以制造出高精度的光栅，用于分光仪、光谱仪等仪器。
高中物理选修一 讲义 第3节 光的干涉
第3节光的干涉学习目标要求核心素养和关键能力1.通过实验观察认识光的干涉现象，知道光的干涉现象说明光是一种波。
2.掌握光的双缝干涉现象的产生，出现亮、暗条纹的位置。
3.知道产生干涉条纹的条件，能进行干涉条纹间距的计算。
4.知道薄膜干涉现象以及相关的应用。
1.与机械波的干涉进行比较。
2.通过干涉图样的观察，体会物理现象之美。
知识点一光的双缝干涉如图所示，灯泡发出的光照射到带有双缝的挡板上，挡板后面光屏上将呈现什么现象？提示光屏上将呈现彩色条纹❶物理史实：1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象，开始让人们认识到光的波动性。
❷双缝干涉实验(1)装置示意图如图所示，由光源、单缝、双缝和光屏组成。
(2)实验过程：让一束平行的完全相同的单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生干涉现象。
(3)实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹。
(4)实验结论：光是一种波。
❸干涉条件：两列光的频率相同、振动方向相同、相位差恒定。
❹相干光源：发出的光能够发生干涉的两个光源。
1．单缝的作用获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况。
2．双缝的作用平行光通过单缝S后，又照射到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全相同的相干光。
3．光屏上某处出现亮、暗条纹的条件(如装置示意图所示)(1)亮条纹的条件：屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍。
即|PS1－PS2|＝nλ＝2n·λ2(n＝0，1，2，3…)n＝0 时，PS1＝PS2，此时P点位于光屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹，n为亮条纹的级次。
(2)暗条纹的条件：屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍，即|PS1－PS2|＝(2n－1)·λ2(n＝1，2，3…)n为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开。
高中物理光的干涉知识点
高中物理光的干涉知识点光的干涉一课教材篇幅少,现象观察不易,教学难度较大。
为了加深学生对光的干涉现象与本质的理解，下面是店铺给大家带来的高中物理光的干涉知识点，希望对你有帮助。
高中物理光的干涉知识点归纳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①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,记为 .若光程差是波长λ的整倍数,即(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.②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。
③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。
④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λ有关,即 .在和d不变的情况下,和波长λ成正比,应用该式可测光波的波长λ.⑤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。
2.薄膜干涉(1)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。
(2)薄膜干涉的应用①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.②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。
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1
arcsin
20.0cm 4 0.5m
arcsin0.1
注意
考虑半波损失时，附加波程差取 问题实质无影响.
k
/ 2 均可，符号不同， 取值不同，对
其中
2
1
2
π
r
若
I1 I2 I0
干涉项
则
I
4I0
cos2 (π
r )
4I0 , r k
0, r (2k 1) 2
I
4I0
cos2 (π
r )
4I0 , r k
0, r (2k 1) 2
I 4I0
光
强
分
布
4 3 2 0 2 3 4 5 r
一 光是一种电磁波
平面电磁波方程
E
E0
cos (t
r u
)
光矢量 用
H
H0
cos (t
r) u
E 矢量表示光矢量, 它在引起人眼视觉和底片感光上起主要作用 .
真空中的光速 可见光的范围
c 1
00
: 400 ~ 760nm : 7.51014 ~ 4.31014 Hz
P
M1
s1
s
L
d
s2
C
M2
d'
六 劳埃德镜
P'
P
s1
d
s2
M
L
d'
π 半波损失 ：光从光速较大的介质射向光速较小的介质时反射光的相位较之入
射光的相位跃变了 ， 相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差，称 为半波损失.
例1 以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上,双缝与屏幕的垂直距离为1m.
d
x d'
2 r
s1
s d o
s2
r1
r
r2
Bp
x
o
d'
r d x d'
k
加强
(2k 1) 减弱
k d'
2
明纹
x
d d ' (2k 1)
暗纹
d
2
k 0,1,2,
中央明纹k=0
k级明纹
k 0,1,2,
明暗条纹的位置
x d 3.0 mm
d
例2 射电信号的接收
h 0.5m
如图 离湖面
处有一电磁波接收器位于 C ，当一射电星从地平面渐
渐升起时， 接收器断续接收 到一系列极大值 . 已知射电星发射的电磁波波长为
20.0cm , 求 第一次测到极大时，射电星的方位与湖面所成的角 .
解 计算波程差
将怎样变化？
x d ' / d
、d ' x d 2）
一定时条，纹间距 与 的关系如何？
x d '
d
四 双缝干涉光强分布 可观测的是光的强度
? 强度
振幅
E E120 E220 2E10E20 cos(2 1)
合光强 I I1 I2 2 I1I2 cos(2 1)
k d'
x
d d' (2k 1)
d
2
白光照射时，出现彩色条纹
明纹
k 0,1,2,
暗纹
讨论
条纹间距
x d ' (k 1)
d
1）条纹间距 与 的关系 ;
d 、d ' 一定时，
x 若 变化 ，则 将怎样变化？
x d 、d ' 1）
一定时，若 变化，则
二 相干光(coherent light) 1）普通光源的发光机制
激 发
En
态
跃迁 基态
自发辐射
原子能级及发光跃迁
E h
1
2
P
t : 108 ~ 1010 s
普通光源发光特点： 原子发 光是断续的，每次发光形成一长度 有限的波列, 各原子各次发光相互 独立，各波列互不相干.
2）相干光的产生 振幅分割法
图
4d' 2d' 0 2d' 4d'
x
d
d
dd
红光光强分布图
波
I
4I0
长
不
同 条
4
d' d
1
2
d' d
1
0
2
d' d
1
4
d' d
1
x
纹 紫光光强分布图 间
I 4I0
距
不
同
4 d' d
2
2
d' d
2
0
2 d' d
2
4
d' d
2
x
五 双镜
有没有半波损失？用不用考虑？
(1) 从第一级明 纹 到同侧 的第四级明 纹的距离为7.5mm,求单色光的波长;
(2) 若入射光的波长为600nm,求相邻两明纹间的距离.
解 （1）
xk
d d
k ,
k 0,
1,
2,
x14
x4
x1Leabharlann d dk4
k1
d d'
x14
k4 k1
500 nm（2）
2 1
B C
2
h
A
r AC BC
2
AC(1 cos2)
2
AC h sin
r h (1 cos 2 ) 极大时 r k
sin
2
2 1
B C
2
h
A
sin (2k 1)
4h
取 k 1
1
arcsin
4h
1 5.74
波阵面分割法
s1
光源 *
s2
三 杨氏双缝干涉实验
A A12 A22 2 A1A2 cos
2
1
2
r2
r1
p
实
s1
r1
验 装 置
s d o
s2
r
r2
B
x
o
d'
d' d
光程差 波程差
sin tan x d '
r
r2
r1
d sin