物理：第11章_7光的干涉和衍射__光的偏振
大学物理《光的偏振、衍射》习题课课件
( AC BD) (a b)(sin sin ) k (2).
水平线下方的角度取负号即可。
11
6. 以波长为 = 500 nm (1 nm = 10-9 m)的单色平行光斜入射在光栅常数为
d = 2.10 mm、缝宽为a = 0.700 mm的光栅上，入射角为i = 30.0°，求能看
成的半波带数目为
(A) 2 个． (B) 4 个． (C) 6 个． (D) 8 个．
答案：(B)
根据半波带法讨论，单缝处波阵面可分成的半波带数
目取决于asin 的大小，本题中
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
a 4, 300.
a sin 2 4 ,
2
满足单缝衍射暗条纹的公式： a sin 2k , (k 1,2...)
到哪几级光谱线．
解：(1) 斜入射时的光栅方程
光栅 透镜
屏
G L2
C
d sin i
d sin d sin i k k = 0，±1，±2，…n
第k 级谱线
n
i
分析在900 < < 900 之间，可呈现的主极大：
i = 30°，设 = 90°， k = kmax1，则有
d sin
kmax1 (d / )(sin 90 d sin 30) 2.10
解： a b 1 mm 3.33μm 300
(1) (a + b) siny =k， ∴ k= (a + b) sin24.46°= 1.38 mm
∵ R=0.63─0.76 mm， B＝0.43─0.49 mm，第二级开始会有谱线重叠。
对于红光，取k=2 , 则 R=0.69 mm； 对于蓝光，取k=3, 则 B=0.46 mm.
2-光的衍射
1
0
x0
中央明纹角宽度:
0 21 2 λ a x0 2 f tan1 2 f 1 2 f λ a k λ a
中央明纹线宽度:
第k 级明纹角宽度:
结论: 中央明条纹的角宽度是其他明条纹角宽度的两倍.
（5）不同缝宽的单缝衍射条纹的比较
asin (2k 1)
的次波在P点引起光振动的叠加，即
E ( P) Fk ( )
cos(ωt r
2π r
)
d
说明 (1)对于一般衍射问题，用积分计算相当复杂，实际中常用 半波带法和振幅矢量法分析。 (2)惠更斯—菲涅耳原理在惠更斯原理的基础上给出了次 波源在传播过程中的振幅变化及位相关系。
3. 两类衍射
透射 光栅
反射 光栅
光栅
a：缝宽
b：缝间距
E
b da
0
P
明纹细 亮度大 分得开
光栅常数
d ab
光栅的狭缝条数：N
理论和实验证明：光栅的狭缝条数越多，条纹越明亮； 且狭缝条数越多，光栅常数越小，条纹越细。
2.光栅衍射图样的形成
光栅衍射是单缝衍射和缝间光线干涉两种效应的 叠加，亮纹的位置由缝间光线干涉的结果所决定。 缝数 N = 5 时光栅衍射的光强分布图
E
S1 S2
能分辨?
A2 A1
可分辨
0
刚可分辨
0
最小分辨角？
不可分辨
0
瑞利判据：如果一个点光源衍射图样的主级大（艾里斑 ）中心处刚好与另一个点光源衍射图样的第一级极小处 （艾里斑边缘）相重合，则这两个点光源恰好为这一光 学仪器所分辨 最小分辨角 艾里斑 E
2025年高考物理考点过考点69光的干涉衍射和偏振
一、光的干涉1．稳定干涉的相干条件：相干光源（频率相同、相位相同）发出的两列光波发生干涉。
2．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后，在屏上出现明暗相间的条纹。
白光的双缝干涉条纹是中央为白色条纹，两边为彩色条纹，单色光的双缝干涉中相邻亮条纹间的距离为lxdλ∆=。
3．薄膜干涉：利用薄膜（如肥皂液薄膜）前后两面反射的光相遇而形成的。
干涉图样中同一条亮（或暗）条纹上所对应的薄膜厚度相同。
（1）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，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加。
（2）薄膜干涉的应用：干涉法检查平面。
如图所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检平面是平整光滑的，会观察到平行且等间距的明暗相间条纹；若被检平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。
二、光的衍射1．发生明显衍射的条件：障碍物的尺寸或狭缝的宽度跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还小的时候，衍射现象才会明显。
2．衍射图样（1）单缝衍射①单色光：明暗相间的不等距条纹，中央亮纹最宽最亮，两侧条纹具有对称性。
②白光：中间为宽且亮的白色条纹，两侧是窄且暗的彩色条纹（紫光靠近中央，红光远离中央）。
（2）圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环，圆环面积远超过孔的直线照明的面积。
（3）圆盘衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑称为泊松亮斑。
三、光的偏振1．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光。
2．偏振光：在垂直于传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光，叫做偏振光。
光的偏振证明光是横波。
自然光通过偏振片后，就得到了偏振光。
3．不能认为偏振片就是刻有狭缝的薄片，偏振片并非刻有狭缝，而是具有一种特征，即存在一个偏振方向，只让平行于该方向振动的光通过，其他振动方向的光被吸收了。
大学物理光的干涉详解
•
E1
完全一样（传播方向，频率， 相位，振动方向）
6
2. 光的单色性
例:普通单色光
: 10-2 10 0 Å 激光 ：10-8 10-5 Å 可见光 103Å
7
3. 光的相干性
相干光：满足相干条件的几束光
相干条件：振动方向相同，频率相同,有恒定的相位差
相干光相遇时合成光的振动：
nd
k 0,1, 2L
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注意：① k 等于几，代表第几级明纹。 ② 零级明纹(中央明纹)由光程差=0决定。
暗纹 (2k 1) , k 1，2, 3L
2
k级暗纹位置: x (2k 1) D
nd
k 1，2, 3
注意：k=1第一级暗纹, k=2第二级暗纹…. 无零级暗纹
Imin
-4 -2 0 2 4
-4 -2 0 2 4
衬比度差 (V < 1)
衬比度好 (V = 1)
▲ 决定衬比度的因素：
振幅比，光源的单色性，光源的宽度
干涉条纹可反映光的全部信息（强度，相位）。 15
8. 半波损失：
当光从光疏媒质（折射率较小）入射到光密媒质（折 射率较大）再反射回光疏媒质时，在反射点，反射光损失 半个波长。 （作光程差计算时，在原有光程差的基础上加或减半波长）
干涉结果
明纹： 2k k
2
k 0,1, 2
36
① n1 n n2 ， n1 n n2
2e
n2
n12
sin2
i
2
k
k 1, 2, 3
注意：此处k等于几，代表第几级明纹，这
东北大学大学物理总结课件
3.会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响。
4
11-8 圆孔衍射 光学仪器的分辨本领
1.了解夫琅和费圆孔衍射、艾里斑、瑞利判据、衍射对
光学仪器分辨本领的影响；
2.理解最小分辨角、光学仪器的分辨本领；
3.能够根据已知条件计算出光学仪器所能分辨的最小距
离。
11－9 衍射光栅
1.理解光栅、光栅常数、光栅衍射、缺级等概念；
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5.理解可逆过程与不可逆过程的概念，能够使用公式：
dS dQ T
2 dQ
S2 S1 1 T
（对可逆过程）
计算基本的可逆与不可逆过程前后熵变。
6.理解玻尔兹曼关系式：
S k lnW
7.理解熵与热力学第二定律的统计意义。
8.了解信息熵。
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CV
d e dT
V
iR 2
15
8.掌握p-V图中绝热线与等温线的区别及其形成的原因。
9.循环过程:
(1)掌握循环过程的特征;
(2)掌握正循环与热机(包括热机效率公式)间的关系;
(3)掌握逆循环与制冷机(包括制冷系数公式)间的关系。
10.掌握与理想气体循环过程有关的计算:
主要包括：吸热、作功、内能变化和效率、制冷系
明确作功和吸热是与过程有关的物理量。
4.热力学第一定律：掌握热力学第一定律的内容及其数
学表述： Q W E dQ dW d E
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5.理解内能的概念: 明确内能是状态的单值函数，其增量只与始末状态
有关，而与系统所经历的具体过程无关的结论。 6.热力学第一定律的应用： (1)掌握理想气体等容、等温、等压和绝热过程的特征， 过程方程(其中绝热过程的过程方程要求会推导); (2)掌握上述过程中气体吸热、作功和内能变化的计算。 7.掌握理想气体热容量的计算方法和迈耶公式，能使用 能量均分定理计算各种刚性分子理想气体的热容量。
高中物理光的干涉衍射偏振光的衍射知识导航素材鲁科版
第2节光的衍射思维激活1。
动手做一做，然后想一想。
用两支铅笔夹成一条狭缝，将眼睛紧贴着狭缝且让狭缝与日光灯管或其他线状光源平行，你会观察到怎样的现象？试解释这个现象。
提示:可以看到彩色的直条纹,这是光的单缝衍射现象,日光灯发出的白光经狭缝发生明显衍射.2。
蜡烛照射到孔可调节大小的挡板上，当孔较大时光沿直线传播的,在光屏上形成形状类似孔的亮斑,当孔变得较小时，则在屏上形成烛焰的像；当孔再变小时,在屏上形成比孔大许多的模糊区域，这是为什么呢？提示：随着孔的缩小,光分别呈现出在不同条件下的传播特点:直线传播、小孔成像、发生衍射.请自己动手实验一下,在不透明的纸板上分别用刀刻出大小不同的圆孔,观察一下屏上呈现明显不同现象时所用圆孔的尺寸是多大。
自主整理一、衍射现象1.在光的衍射实验中,光没有__________,它绕过了__________,传播到了相当宽的地方，这就是光的衍射现象.狭缝越窄，衍射后在屏上产生的中央亮条纹越__________。
2.在光的传播过程中，当孔、缝或障碍物的尺寸比光的波长__________的情况下，衍射现象不明显,也可以认为光是沿直线传播的。
但是,在障碍物的尺寸可以跟__________相比，甚至比__________还小的时候，衍射现象十分明显，这时就不能说光沿直线传播了。
二、衍射对分辨本领的影响微镜、望远镜等光学仪器上用的透镜相当于一个__________.仪器的分辨本领，就是这个仪器能够把______________________________分离开来的能力。
透镜的直径越小，产生的衍射现象越__________,分辨本领越__________。
三、衍射光栅1.衍射光栅种类繁多，最常见的是__________和__________。
2。
透射光栅的衍射图样__________是__________和的共同结果。
多缝干涉的结果使光栅衍射的宽度比单缝衍射时__________，这样，我们就可以在几乎黑暗的背景上看到一系列__________的明条纹。
大学物理B2_第11章_3
正多边形孔衍射
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第十一章 光学3
二、惠更斯-菲涅耳原理 1. 定义： n S 波在传播过程中，从同 θ r 一波阵面上各点发出的子 P ds 波，经传播在空间某点相 遇时，将产生相干叠加。 2. 菲涅耳衍射积分公式： 波阵面S上各点(面元所发出的子波在场点P引起的合振动为：
其中F( )为倾斜因子
光的干涉小结：
D 双缝干涉明纹极大 1. 杨氏双缝干涉： x k , k 0,1, 2,3,... d D x (2k 1) , k 0,1, 2,3,...... 双缝干涉暗纹极小 d 2
2014年10月15日星期三
D 双缝干涉明、暗条纹间距 x x k 1 x k d 2. 薄膜干涉： 2d n 2 n 2 sin 2 i 2 1 2 k 垂直入射： 2dn 2 (2k 1) 2 2. 劈尖、牛顿环： k 2 2d k n r 2Rdk 2 (2k 1) 2
2014年10月15日星期三
条纹间距
d
n h
8
第十一章 光学3
例2.用劈尖法可检测工件表面缺陷，平行单色光垂直入射时，观察 到的干涉条纹如图所示，每一条纹弯曲部分的顶点恰好与其左边条 纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应的部分是 A. 凸起，且高度为 /4； B. 凸起，且高度为 /2； C. 凹陷，且高度为 /2； D. 凹陷，且高度为 /4。 解： 由于相邻明纹或暗纹所对应的 h 膜厚之差为：
b
明纹
暗纹
明暗纹之间的膜厚度差
5.明、暗条纹间距
d dk明 dk暗 4n
d d b tan sin
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。
2018高考物理试题：光的干涉、光的衍射、光的偏振、激光光的干涉产生稳定干涉的条件练习(1)及答案
产生稳定干涉的条件课后练习(1)1．下列几种技术中，应用光的干涉原理的是( )A．杨氏双缝实验测光波波长 B．用分光镜进行光谱分析C．在磨制平面时，检查加工表面平整度 D．在医疗中用伦琴射线进行透视2．由两个不同光源所发出的两束白光落在同一点上，不会产生干涉现象．这是因为( )A．两个光源发出光的频率相同B．两个光源发出光的强度不同C．两个光源的光速不同D．这两个光源是彼此独立的，不是相干光源3．两盏普通白炽灯发出的光相遇时，我们观察不到干涉条纹，这是因为( )A．两盏灯亮度不同B．灯光的波长太短C．两灯光的振动情况不同D．电灯发出的光不稳定4． S1、S2为两个相干光源，发出的光的频率为7.5×1014Hz，光屏上A点与S1、S2的光程差为1.8×10－6m.下列说法正确的是（）A．若S1、S2的振动步调完全一致，则A点出现暗条纹B．若S1、S2的振动步调完全一致，则A点出现亮条纹C．若S1、S2的振动步调完全相反，则A点出现暗条纹D．若S1、S2的振动步调完全相反，则A点出现亮条纹5．表面有油膜的透明玻璃片,当有阳光照射时,可在玻璃片表面和边缘分别看到彩色图样,这两种现象( )A．都是色散现象B．前者是干涉现象,后者是色散现象C．都是干涉现象D．前者是色散现象,后者是干涉现象6．下列说法正确的是( )A．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空气，在不断增大入射角时水面上首先消失的是绿光B．光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置会时而出现明条纹时而出现暗条纹C．均匀变化的电场产生均匀变化的磁场向外传播就形成了电磁波D．根据相对论可知空间和时间与物质的运动状态有关7．下列现象中由光的干涉产生的是( )A．天空中出现的彩虹B．阳光通过三棱镜形成彩色光带C．肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹D．阳光通过一条很窄的缝后在光屏上呈现彩色条纹8．下列说法中不正确的是( )A．光的偏振现象说明光具有波动性，但并非所有的波都能发生偏振现象B．变化的电场一定产生变化的磁场；变化的磁场一定产生变化的电场C．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由红光改为绿光，则干涉条纹间距变窄D．火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁9．下列现象是由光的干涉而产生的是（）A．雨后天空中的彩虹B．肥皂泡在阳光照耀下呈现彩色条纹C．阳光通过三棱镜形成彩色光带D．白光通过一个很窄的缝呈现的彩色条纹10．当两列水波发生干涉时，如果两列波的波谷在某点相遇，下列说法错误的是（）A．该点的振动加强，且始终是加强的B．该点的振幅最大C．该点的位移有时可能为0D．该点的位移始终最大参考答案：1．答案： AC解析：到两小孔的距离差为波长整数倍的为明条纹，为半个波长奇数倍的为暗条纹2．答案： D解析：紧扣相干光源的条件须为同频率的单色光源，而不同光源发出的光频率一般不同，所以不会产生干涉现象．3．答案： C解析：一般情况下，两个不同的光源发出的光或同一个光源的不同部分发出的光振动情况往往是不同的，由点光源发出的光或同一列光分出的两列光其振动情况是相同的．4．答案： AD解析：5．答案： B解析：表面是多束光发生的薄膜干涉,边缘是光经玻璃折射后的色散现象.6．答案：AD解析：因为红光比绿光的折射率小，从光密介质射入光疏介质时发生全反射的临界角C＝arcsin就大，所以绿光先发生全反射，故A正确；光的双缝干涉实验中，如果光屏上某一位置出现明条纹，则说明双缝到该位置的光程差一定是半个波长的偶数倍，故一直是明条纹，所以B错；均匀变化的电场只能产生稳定的磁场，而稳定的磁场则不能再产生电场，所以不能形成电磁波，故C不对；根据相对论时空观，时间与物质的存在有关，长度与物体的运动速度有关，所以D正确7．答案： C解析：选项AB是光的色散现象；选项C是薄膜干涉；选项D是光的衍射现象。
大学物理教案_光学_文库
课程名称：大学物理授课对象：大学本科生授课时间：2课时教学目标：1. 理解光的干涉、衍射、偏振等基本光学现象；2. 掌握杨氏双缝干涉、薄膜干涉、劈尖干涉等实验方法；3. 熟悉光的衍射、光栅等光学元件的应用；4. 培养学生的实验操作能力和科学思维。
教学内容：第一课时一、光的干涉1. 光的干涉现象2. 杨氏双缝干涉实验- 实验原理- 实验步骤- 实验结果与分析3. 薄膜干涉- 实验原理- 实验步骤- 实验结果与分析二、光的衍射1. 光的衍射现象2. 单缝衍射- 实验原理- 实验步骤- 实验结果与分析3. 最小分辨角- 瑞利判据- 最小分辨角计算第二课时一、光的偏振1. 光的偏振现象2. 布儒斯特角- 实验原理- 实验步骤- 实验结果与分析3. 光的偏振应用- 偏振光在光学仪器中的应用二、光的衍射与光栅1. 光的衍射与光栅的基本原理2. 光栅方程- 光栅衍射光谱宽度- 光栅光谱的重叠3. 光栅应用- 光栅光谱仪教学方法：1. 讲授法：系统讲解光学基本原理和实验方法；2. 演示法：通过实验演示光学现象，加深学生对理论知识的理解；3. 实验法：学生分组进行实验，培养实验操作能力和科学思维。
教学手段：1. 多媒体课件：展示实验原理、步骤和结果；2. 实验仪器：杨氏双缝干涉仪、薄膜干涉仪、单缝衍射仪、光栅光谱仪等；3. 黑板板书：简要记录实验步骤和结果。
教学评价：1. 课堂表现：积极参与讨论，提出问题；2. 实验报告：实验原理、步骤、结果和误差分析；3. 期末考试：光学基本原理和实验方法的掌握程度。
教学总结：通过本节课的学习，学生能够掌握光学的基本原理和实验方法，了解光的干涉、衍射、偏振等现象，为后续学习光学课程打下坚实基础。
同时，通过实验操作，培养学生的实验操作能力和科学思维。