一、光的雙縫干涉及干涉條件1．填一填(1)光的雙縫干涉現(xiàn)象：將一支激光筆發(fā)出的光照射在雙縫上，雙縫平行于屏，在屏上觀察到了 的條紋。(2)光的干涉條件：兩列光波的 相同，相位差恒定，振動 相同，即光波為相干光波。
2．判一判(1)直接用強(qiáng)光照射雙縫，會發(fā)生干涉。( )(2)兩列光波的路程差為半波長的整數(shù)倍時為暗條紋。( )(3)雙縫間距越大，條紋間距越大。( )(4)波長越長，條紋間距越大。( )
3．選一選在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果(　　)A．用白光作為光源，屏上將呈現(xiàn)黑白相間的條紋B．用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅黑相間的條紋C．若僅將入射光由紅光改為紫光，則條紋間距一定變大D．用紅光照射一條狹縫，用紫光照射另一條狹縫，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋解析：用白光做楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，屏上將呈現(xiàn)彩色條紋，A錯；用紅光作為光源，屏上將呈現(xiàn)紅色亮條紋與暗條紋(即黑條紋)相間，B對；λ變小，Δy變小，C錯；紅光和紫光頻率不同，不能產(chǎn)生干涉條紋，D錯。答案：B
二、薄膜干涉1．填一填(1)薄膜干涉：由膜的前、后表面 回來的兩組光波相遇后形成的。(2)應(yīng)用：照相機(jī)的鏡頭上通過鍍上增透膜產(chǎn)生干涉，增加 ，減少 。2．判一判(1)薄膜干涉是薄膜的前后兩個面的折射光的干涉。( )(2)要觀察豎直放置的肥皂液膜的干涉條紋，應(yīng)在入射光同側(cè)觀察。( )(3)光學(xué)元件表面的增透膜的各處厚度是相同的。( )
3．選一選如圖所示為一顯示薄膜干涉現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置，P是附有肥皂膜的鐵絲圈，S是一點(diǎn)燃的酒精燈。往火焰上撒些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖樣應(yīng)是 (　　)解析：薄膜豎直放置，上端薄，下端厚，同一水平位置的薄膜的厚度相同，出現(xiàn)的干涉條紋應(yīng)是水平的，故選項(xiàng)D正確。答案：D
探究(一) 探究雙縫干涉現(xiàn)象[問題驅(qū)動]如圖所示是雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的示意圖。(1)單縫的作用是什么？(2)雙縫的作用是什么？
提示：(1)用同一極小部分光源產(chǎn)生的光形成點(diǎn)光源，最大限度地保證光的相干性。(2)平行光照射到單縫S上后，又照到雙縫S1、S2上，這樣一束光被分成兩束頻率相同和振動情況完全一致的相干光?！　　　?br/>3．白光的干涉圖樣若用白光作光源，則干涉條紋是彩色條紋，且中央條紋是白色的。這是因?yàn)椋?1)從雙縫射出的兩列光波中，各種色光都能形成明暗相間的條紋，各種色光都在中央條紋外形成亮條紋，從而復(fù)合成白色條紋。(2)兩側(cè)條紋間距與各色光的波長成正比，即紅光的亮條紋間距寬度最大，紫光的亮條紋間距寬度最小，即除中央條紋以外的其他條紋不能完全重合，這樣便形成了彩色干涉條紋。
典例1 在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用頻率ν＝5×1014 Hz的單色光照射雙縫，若屏上P點(diǎn)到雙縫距離之差為0.9 μm，則P點(diǎn)將出現(xiàn)________條紋。若將整個裝置放入折射率n＝2的介質(zhì)中進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，則P點(diǎn)將出現(xiàn)________條紋。
雙縫干涉中明暗條紋的判斷方法(1)判斷屏上某點(diǎn)為亮條紋還是暗條紋，要看該點(diǎn)到兩個光源(雙縫)的路程差(光程差)與波長的比值。(2)要記?。郝烦滩畹扔诓ㄩL整數(shù)倍處出現(xiàn)亮條紋；等于半波長奇數(shù)倍處為暗條紋。(3)上述結(jié)論成立的條件是：兩個光源情況完全相同。
典例2 (多選)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，綠光通過單縫S后，投射到具有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫S的距離相等，光通過雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點(diǎn)距雙縫S1和S2的距離相等，P點(diǎn)出現(xiàn)距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋。如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，已知紅光波長大于綠光波長，綠光波長大于藍(lán)光的波長，討論屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋的情況正確的是(　　)A．在O點(diǎn)出現(xiàn)紅光的亮條紋B．紅光的第一條亮條紋出現(xiàn)在P點(diǎn)的上方C．在O點(diǎn)不出現(xiàn)藍(lán)光的亮條紋D．藍(lán)光的第一條亮條紋出現(xiàn)在P點(diǎn)的上方
[解析]　由于O點(diǎn)到雙縫的光程差為零，所以在O點(diǎn)出現(xiàn)各種單色光的亮條紋，在P點(diǎn)出現(xiàn)綠光的第一條亮條紋，因?yàn)棣思t>λ綠>λ藍(lán)，所以紅光條紋間距大于綠光條紋間距，綠光條紋間距大于藍(lán)光條紋間距，A、B正確，C、D錯誤。[答案]　AB
[素養(yǎng)訓(xùn)練]1.如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，用綠光照射單縫S時，在光屏P上觀察到干涉條紋，要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以(　　)A．撤去雙縫B．將綠光換為藍(lán)光C．將綠光換為紅光D．將綠光換為紫光解析：撤去雙縫不能獲得干涉圖樣，為使條紋間距更大，應(yīng)將綠光換為波長更長的紅光，故C正確。答案：C
2.如圖所示的楊氏雙縫干涉圖中，小孔S1、S2發(fā)出的光在像屏某處疊加時，如果光程差為________時就加強(qiáng)，形成亮條紋。如果光波波長是400 nm，屏上P點(diǎn)與S1、S2距離差為1 800 nm，那么p處將是________條紋。
探究(二) 薄膜干涉的理解和應(yīng)用[問題驅(qū)動]如圖所示，一鐵絲環(huán)中有肥皂液膜，當(dāng)日光照射肥皂液膜時會出現(xiàn)彩色條紋。請分析原因。提示：來自皂膜前、后表面的反射光發(fā)生干涉出現(xiàn)條紋，由于肥皂液膜上面薄、下面厚，不同顏色的光波長不同，因此發(fā)生干涉的明暗條紋的位置不同，出現(xiàn)的條紋為彩色條紋?！　　?br/>3．豎放肥皂液膜的干涉現(xiàn)象(1)白光照射圖樣是彩色的如圖所示，豎直放置的肥皂液膜，因重力的作用，上面薄、下面厚，由于不同顏色的光的波長不同，從前、后兩個表面反射的光，在不同的位置被加強(qiáng)，換句話說，不同顏色的光對應(yīng)亮條紋的位置不同，不能完全重合，因此看起來是彩色的。(2)條紋是水平方向的因?yàn)樵谕凰礁叨忍帲∧さ暮穸认嗤?，從前、后兩表面反射的光的路程差均相同，如果此時兩反射光互相加強(qiáng)，則此高度水平方向各處均加強(qiáng)，因此，明暗相間的干涉條紋應(yīng)為水平方向的。(3)觀察薄膜干涉，應(yīng)從光源這一側(cè)觀察。
典例3 如圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置，所用單色光是用普通光通過濾光片產(chǎn)生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個表面反射的光線疊加而成的(　　)A．a(chǎn)的上表面和b的下表面B．a(chǎn)的上表面和b的上表面C．a(chǎn)的下表面和b的上表面D．a(chǎn)的下表面和b的下表面
[解析]　干涉法的原理是利用單色光的薄膜干涉，這里的薄膜指的是樣板與待測玻璃板之間的空氣層。在空氣層的上表面和下表面分別反射的光會發(fā)生干涉，觀察干涉后形成的條紋是否為平行直線，可以判斷厚玻璃板的上表面是否平整。因此選項(xiàng)C是正確的。[答案]　C
[素養(yǎng)訓(xùn)練]1．(多選)如圖所示是一豎直的肥皂液膜的橫截面，用單色光照射，薄膜上產(chǎn)生明暗相間的條紋，下列說法正確的是(　　)A．觀看干涉條紋時應(yīng)在薄膜的左邊B．觀看干涉條紋時應(yīng)在薄膜的右邊C．薄膜上干涉條紋是豎直的D．用紫光照射所產(chǎn)生的干涉條紋間距比用紅光照射時小
解析：根據(jù)薄膜干涉中相干光的來源可知，A正確，B錯誤；薄膜干涉中同一亮條紋或暗條紋對應(yīng)同一薄膜厚度，而水平方向薄膜等厚，所以條紋是水平的，C錯誤；由于相鄰兩亮條紋或相鄰兩暗條紋的波程差為λ，λ越大，則干涉條紋間距也越大，由于紫光的波長比紅光短，所以干涉條紋間距比紅光照射時小，D正確。答案：AD　
2.如圖所示是用光學(xué)的方法來檢查一物體表面平整程度的裝置，其中A為標(biāo)準(zhǔn)平板，B為被檢查其表面平整程度的物體，C為單色入射光，如果要說明能檢查平面平整程度的道理，則需要用到的光學(xué)概念是(　　)A．反射和干涉　　　　　B．全反射和干涉C．反射和衍射 D．全反射和衍射
解析：題述裝置是應(yīng)用了薄膜干涉，在標(biāo)準(zhǔn)平板和被檢查表面間有一楔形的空氣薄膜，用單色光照射時，入射光從空氣薄膜的上、下表面反射出兩列光波，形成干涉條紋，若干涉條紋平行則物體表面平整。由以上分析可知，如果要說明能檢查平面平整程度，需用到光的反射和光的干涉兩個光學(xué)概念，A正確，B、C、D錯誤。答案：A
一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新思維(選自魯科版新教材“物理聊吧”)同一實(shí)驗(yàn)裝置，用不同的色光來做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，所產(chǎn)生的干涉條紋是不同的。下圖是由三種色光產(chǎn)生的干涉條紋，請比較它們有什么異同，并說明原因。
二、注重學(xué)以致用和思維建模1．礦井中的瓦斯對人危害極大，某同學(xué)查資料得知含有瓦斯的氣體的折射率大于干凈空氣的折射率，于是他根據(jù)雙縫干涉的原理設(shè)計了一個監(jiān)測儀，在雙縫前面放置兩個完全相同的透明容器A、B，其中A與干凈空氣相通，B與礦井中的氣體相通，觀察屏上的干涉條紋，如果屏的正中央變?yōu)榘导y，說明B中氣體(　　)A．一定含瓦斯　　　　　　　B．一定不含瓦斯C．不一定含瓦斯 D．無法判定解析：如果屏的正中央變?yōu)榘导y，說明從雙縫到屏的路程差發(fā)生了變化，所以B中氣體一定含瓦斯。答案：A

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第四節(jié) 光的干涉

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