Transcript 光的干涉

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波的干涉
两列频率相同的波(相干波)相遇时,在某些区域振动加强(波峰与波峰、
波谷与波谷叠加),而在某些区域振动减弱(波峰与波谷叠加);且振动
加强的区域与振动减弱的区域相互间隔.这种现象叫波的干涉
水
波
的
干
涉
干涉现象、衍射现象是波独有的特征
如果要证明光是波的话,就应观察到光的干涉现象
1801年英国物理学家托马斯·扬
在实验室里成功地观察到了光的
干涉现象.
扬氏双缝干涉实验
实验装置及现象
屏
单
缝
双
缝
杨氏双缝干涉实验
双缝
单缝
屏
1、装置特点：
1）双缝S1、S2到单缝S的距离相等
2）双缝很近 0.1mm
2、①要用单色光
②单缝的作用：获得光源
S1
S
S2
③双缝的作用： 双缝的作用是获得两个振动情况完全
相同的光源，叫相干光源(频率相同)
屏上看到明暗相间的条纹
屏上形成的明暗相间条纹叫做干涉图样
屏幕
3.干涉图样的特点:
双缝
P3 第三亮纹
P2 第二亮纹
屏上到S1S2距离相
等的点出现的是明
条纹,叫做中央亮纹
S1
P1 第一亮纹
P 中央亮纹
S2
P3 / 第一亮纹
明(暗)条纹的宽度相同
P3 / 第二亮纹
P3 / 第三亮纹
明暗条纹成因分析
明条纹形成的原因
“中央明纹”的形成原
因
光程差δ= 0
光程差δ= S1P－S2P
双缝
S1
S2
屏幕
中
P央
亮
纹
由于S1S2到中央亮纹的距离是相等的,
又由于从S1S2发出的光是振动情况完全
相同，那么,当其中一条光传来的是波
峰时，另一条传来的也一定是波峰，
其中一条光传来的是波谷时，另一条
传来的也一定是波谷，在P点总是波峰
与波峰相遇或波谷与波谷相遇，振幅A
＝A1+A2为最大，P点总是振动加强的地
方，故出现亮纹
S1
S2
P
第一条亮纹的形成原因分析
双缝
屏幕
P1
S1
S2
光程差δ=λ
δ
第
一
亮
纹
P1
S1
S2
λ
取P点上方的点P1，从S1S2发出的光到P1点的光程差，正好等
于一个波长δ= S1－S2=λ，当其中一条光传来的是波峰时，另
一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另一
条传来的也一定是波谷，在P1点总是波峰与波峰相遇或波谷与
波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，P1点总是振动加强的地方，
故出现亮纹。
双缝
屏幕
P2
第二亮纹
光程差δ= 2λ
S1
P1
S2
2λ
S1
S2
2λ
取P点上方的点P2，从S1S2发出的光到P2点的光程差，正好等
于一个波长δ= S1－S2=2λ，当其中一条光传来的是波峰时，
另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷时，另
一条传来的也一定是波谷，在P2点总是波峰与波峰相遇或波谷
与波谷相遇，振幅A＝A1+A2为最大，P2点总是振动加强的地方，
故出现亮纹。
以此类推
当光程差δ= nλ时出现亮纹
双缝
屏幕
P3 第三亮纹
δ=3λ
P2 第二亮纹 δ=2λ
S1
P1 第一亮纹
δ=λ
P 中央亮纹 δ=0
S2
P3 / 第一亮纹 δ=λ
P3 / 第二亮纹 δ=2λ
P3 / 第三亮纹 δ=3λ
当光程差δ= nλ，那
么,当其中一条光传
来的是波峰时，另一
条传来的也一定是波
峰，其中一条光传来
的是波谷时，另一条
传来的也一定是波谷，
在Pn点总是波峰与波
峰相遇或波谷与波谷
相遇，振幅A＝A1+A2
为最大，Pn点总是振
动加强的地方，故出
现亮纹
暗条纹形成的原因
双缝
取P点上方的点Q1，与两个狭缝S1、
S2路程差δ= S1－S2＝λ/2
屏幕
S1
Q1 第一暗纹
P 中央亮纹
S2
当其中一条光传来的是波峰，另
一条传来的就是波谷，其中一条
光传来的是波谷，另一条传来的
一定是波峰，Q1点总是波峰与波
谷相遇，振幅最小，Q1点总是振
动减弱的地方，故出现暗纹。
λ/2
S1
δ= λ/2
Q1
S2
λ/2
双缝
屏幕
Q2
S1
S2
第二暗纹
Q1 第一暗纹
P 中央亮纹
3λ/2
δ= 3λ/2
取P点上方的点Q2，与
两个狭缝S1、S2路程
差δ= S1－S2＝3λ/2
当其中一条光传来的是波
峰，另一条传来的就是波
谷，其中一条光传来的是
波谷，另一条传来的一定
是波峰，Q2点总是波峰与
波谷相遇，振幅最小，Q2
点总是振动减弱的地方，
故出现暗纹。
以此类推
当光程差δ= 半波长的奇数时出现暗纹
双缝
S1
S2
屏幕
Q3 第三暗纹
δ=5λ/2
Q2 第二暗纹
δ=3λ/2
Q 1 第一暗纹
δ=λ/2
Q1 / 第一暗纹
δ=λ/2
Q2 / 第二暗纹
δ=3λ/2
Q3 / 第三暗纹
δ=5λ/2
总结规律
（1）空间的某点距离光源S1
和S2的路程差为0、1 λ、2
λ、3 λ、等波长的整数倍
（半波长的偶数倍）时，该点
为振动加强点。
δ= kλ
（ k=0，1，2，等）
光程差
亮纹
（2）空间的某点距离光
源S1和S2的路程差为λ
/2、3 λ/2、5λ/2、等
半波长的奇数倍时，该点
为振动减弱点。
δ =（2k-1)λ/2
(k=1,2,3,等）
光程差
暗纹
结论： 产生明暗条纹的条件
亮纹：光程差
暗纹：光程差
δ = kλ（ k= 0,1，2，等）
δ =（2k-1)λ/2 (k=1,2,3,等）
干涉条纹的间距(条纹宽度)与哪些因素有关?
1、什么是干涉条纹的间距(条纹宽度)?
双缝
S1
屏幕
△x
S2
△x
条纹间距的含义：亮纹和亮纹
之间的距离或暗纹和暗纹之间
的距离叫做条纹间距。
我们所说的亮纹是指最亮的
地方，暗纹是最暗的地方，从
最亮到最暗有一个过渡，条纹
间距实际上是最亮和最亮或最
暗和最暗之间的距离。
2、干涉条纹的间距与哪些因素有关?
① 保持L、d不变，用不同的单色光进行
双缝
屏幕
实验红光的条纹间距最大，紫光的最小。
S1
d
与光的波
长λ有关
L
S2
亮（暗）纹间距的公式
△x=
L
d
λ
白光的干涉图样是什么样的？
①明暗相间的彩色条纹；
②中央为白色亮条纹；
③干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；
④在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。
生活中我们经常见到光的干涉现象
肥皂泡呈彩色
水上的油膜呈彩色
昆虫的翅膀呈彩色
薄膜干涉
某些金属的表面呈彩色
压紧两块小玻璃片可看到彩色环
薄膜干涉
1、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。
2、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。
3、在火焰的同侧观察火焰的反射像。
4.像上出现明暗相间的黄色条纹
5.随着时间的推移，条纹间距越来大。
现象解释
由于重力的作用，肥
皂薄膜将形成上薄下
厚的楔形。
光从薄膜的前后两
个表面反射出来两
个光波，这两列光
波的频率相同，产
生干涉。
前表面
后表面
现象解释
光程差为波长的整数倍，
形成黄色的亮条纹。
光程差为半波长的奇
数倍，形成暗条纹。
现象解释
在重力的作用下，薄膜随着时间越来越薄。
条
纹
间
距
变
稀
疏
白
光
照
射
时
是
彩
色
条
纹
光的干涉在技术上的应用
1.检查物体表面的平整程度
2.增透膜
课堂小结:
1.扬氏双缝干涉实验
①光的干涉条件: 相干光
②干涉图样的特点
单色光照射时:
白光照射时:
③产生明暗条纹的条件
亮纹：光程差
暗纹：光程差
δ = kλ
δ =（2k-1)λ/2
④亮（暗）纹间距的公式
△x=
L
d
λ
2.薄膜干涉
光在薄膜的前后表面发生反
射,这两束反射光发生干涉.
3.光的干涉在技术上的应用
①检查物体表面的平整程度
②增透膜
【课堂练习】
BD ）
例1﹑下列现象中，属于光的干涉的是 （
A．雨过天晴，天空中形成的彩虹
B．阳光下，肥皂泡呈现彩色
C．一截插入水中的筷子，看上去变弯了
D．下雨后，在停过汽车的沥青路面上，油膜常
出现彩色
例2﹑在下列关于双缝干涉实验的说法中，正确的
是:( A D )
A、将双缝间距变小，则干涉条纹宽度增大；
B、在相同条件下，紫光的干涉纹较红光干涉纹宽；
C、用遮光片遮住双缝中的一条狭缝，则光屏上仅出
现一条亮线；
D、将红色与兰色滤光片插入两条狭缝中，然后用白光
照射双缝，则屏上不会出现干涉条纹。
例3﹑在杨氏双缝干涉实验中，如果所用单
色光波长为0.40μm ，屏上P点与双缝的距
暗
离差是1.80μm ，则P点处是________条纹；
若还用同一装置，而换成波长为0.60μm单
色光，则P点处是________条纹。亮
（填"明"、"暗"）
例4﹑在利用双缝装置观察单色光的干涉现象时，
下列说法正确的是 （ C ）
A．对于同一实验装置，红光产生的干涉条纹间
距比紫光产生的条纹间距小
B．在其它条件不变条件下，增加双缝间距离，
干涉条纹变宽
C．在其它条件不变条件下，增加双缝到屏的距
离，干涉条纹变宽
D．由于不同颜色光的波长不同，位于中央的条
纹可能是明条纹，也可能是暗条纹
例5、 关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，
下列说法中正确的是 (
)
A．干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反
射，形成的两列光波叠加的结果
B．若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的
厚度是均匀的
C．用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光
照射时间距小
D．薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的
(A、C)
例6、如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面
是否平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观
察到的干涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加
而成的？
A、a的上表面和b的下表面
B、a的上表面和b的上表面
C、a的下表面和b的上表面
D、 a的下表面和b的下表面
C
课后思考
照相机和摄象机的镜头常常呈现淡紫色,为什么?