
1.為什么肥皂泡和雨后路上的油膜是彩色的呢?
2.這些彩色的圖樣是怎樣形成的?
干涉條紋和光的波長(zhǎng)之間的關(guān)系
兩列頻率相同的水波(相干波)相遇時(shí),在某些區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng)(波峰與波峰、波谷與波谷疊加),而在某些區(qū)域振動(dòng)減弱(波峰與波谷疊加);且振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域與振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔.這種現(xiàn)象叫波的干涉。
光是一種電磁波,那么光也應(yīng)該發(fā)生干涉現(xiàn)象,怎樣才能觀察光的干涉現(xiàn)象呢?
4、雙縫干涉圖樣特點(diǎn):
思考:為什么有的地方亮一些有些地方暗一些?請(qǐng)用我們所學(xué)的波動(dòng)知識(shí)來(lái)解釋。
疊加(振動(dòng))加強(qiáng)的地方出現(xiàn)亮條紋,振動(dòng)減弱的地方出現(xiàn)暗條紋。
P1S2-P1S1= d
討論:亮紋和暗紋為什么相間(依次出現(xiàn))呢?
(1)中央明條紋形成的原因
由于S1S2到中央亮紋的距離是相等的, 又由于從S1S2發(fā)出的光是振動(dòng)情況完全相同,那么,當(dāng)其中一條光傳來(lái)的是波峰時(shí),另一條傳來(lái)的也一定是波峰,其中一條光傳來(lái)的是波谷時(shí),另一條傳來(lái)的也一定是波谷,在P點(diǎn)總是波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇,振幅A=A1+A2為最大,P點(diǎn)總是振動(dòng)加強(qiáng)的地方,故出現(xiàn)亮紋。
光程差:δ= S1P-S2P
光程差d= λ/2 ,S1、S2在P1處步調(diào)相反,該點(diǎn)振動(dòng)減弱。(暗)
(2)第一暗紋形成原因
光程差d= λ ,S1、S2在P2處步調(diào)一致,該點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)。(亮)
(3)第一亮紋形成原因
1.光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn),有力的證明了光具有什么樣的特性?
2.光的雙縫干涉條紋特征,如條紋間距、寬度等,能反映出光的波長(zhǎng)、頻率等信息嗎?
3.不同顏色的單色光產(chǎn)生的干涉條紋會(huì)有什么不同?
r2-r1=dsinθ
二、干涉條紋和光的波長(zhǎng)之間的關(guān)系
相鄰兩個(gè)明(或暗)條紋之間的距離為:
1.相鄰明(暗)紋間的距離大小的影響因素:
(2)雙縫之間的距離d:
(3)雙縫與屏間的距離 l :
波長(zhǎng)越大,相鄰的亮紋間距越大
d越小,相鄰的亮紋間距越大
l越大,相鄰的亮紋間距越大
(2)不同顏色的光頻率不同:f紅λ紫
(3)相同雙縫干涉裝置,不同的光條紋間距不同: Δx紅>Δx橙>Δx黃>Δx綠>Δx青>Δx藍(lán)>Δx紫
2.不同單色光干涉條紋寬度:
3.白光的干涉圖樣特點(diǎn):
(1)明暗相間的彩色條紋;(2)中央為白色亮條紋;(3)干涉條紋是以中央亮紋為對(duì)稱(chēng)點(diǎn)排列的;(4)在每條彩色亮紋中紅光總是在外側(cè),紫光在內(nèi)側(cè)。
用肥皂膜做薄膜干涉實(shí)驗(yàn)
1.你會(huì)看到什么現(xiàn)象?
2.為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象?
由于重力的作用,肥皂薄膜將形成上薄下厚的楔形。
光從薄膜的前后兩個(gè)表面反射出來(lái)兩個(gè)光波,這兩列光波的頻率相同,產(chǎn)生干涉。
光程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍,形成亮條紋。
光程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,形成暗條紋。
觀察條紋的方向,是豎直還是水平?想想為什么?
在透鏡表面涂上一層薄膜,當(dāng)薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波長(zhǎng)的1/4時(shí),從薄膜前后兩表面反射回來(lái)的光的路程差恰好等于半個(gè)波長(zhǎng)。它們干涉相消,減小了反射光的能量,增強(qiáng)了透射光的能量,稱(chēng)為增透膜。
取一個(gè)透明的標(biāo)準(zhǔn)樣板,放在待檢查的部件表面并在一端墊一薄片,使樣板的平面與被檢查的平面間形成一個(gè)楔形空氣膜,用單色光從上面照射,入射光從空氣層的上下表面反射出兩列光形成相干光,從反射光中就會(huì)看到干涉條紋。
(1)光在空氣層的上下表面發(fā)生反射,這兩束反射光發(fā)生干涉.
(2)如果被檢測(cè)表面的平整的,將看到與底線平行的干涉條紋.
如果被檢表面是平的,產(chǎn)生的干涉條紋就是平行的,如圖甲;如果觀察到的干涉條紋如圖乙丙,則表示被檢測(cè)表面微有凸起或凹下,這些凸起或凹下的地方的干涉條紋就彎曲。從彎曲的程度就可以了解被測(cè)表面的平整情況。這種測(cè)量精度可達(dá)10-6cm。
根據(jù)我們剛才學(xué)習(xí)的薄膜干涉的知識(shí),你是否可以解釋為什么肥皂泡和雨后路上的油膜是彩色的呢?
干涉條件:頻率相同、振動(dòng)情況相同的光
干涉圖樣:?jiǎn)紊馐敲靼迪嚅g、等間距的條紋
1.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,以白光為光源,在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋。若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片(只能透過(guò)紅光),另一縫前放一綠色濾光片(只能透過(guò)綠光),已知紅光與綠光的頻率、波長(zhǎng)均不相等,這時(shí)( ?。〢.只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋,其他顏色的雙縫干涉條紋消失B.紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失,其他顏色的雙縫干涉條紋仍然存在C.任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在D.至少有一種顏色的雙縫干涉條紋
【答案】C【詳解】?jī)闪泄獠òl(fā)生干涉的條件之一是頻率相同,利用雙縫將一束光分成能夠發(fā)生疊加的兩束光,在光屏上形成干涉條紋,但分別用紅色濾光片和綠色濾光片擋住兩條縫后,紅光和綠光頻率不同,不能發(fā)生干涉,因此屏上不會(huì)出現(xiàn)干涉條紋。故選C。
2.a(chǎn)光經(jīng)過(guò)某干涉儀形成的光的干涉圖樣如圖甲所示,若只將a光換成b光照射同一干涉儀,形成的光的干涉圖樣如圖乙所示,則下列敘述正確的是( ?。〢.a(chǎn)光的頻率較大B.b光的頻率較小C.a(chǎn)光的波長(zhǎng)較大D.b光的波長(zhǎng)較大
4.利用薄膜干涉的原理可以檢查平面的平整度和制成鏡頭增透膜。圖1中,讓單色光從上方射入,這時(shí)從上方看可以看到明暗相間的條紋,下列說(shuō)法正確的是( ?。〢.圖1中將薄片向著劈尖方向移動(dòng)使劈角變大時(shí),條紋變疏B.圖1中將樣板微微平行上移,條紋疏密不變C.在圖1中如果看到的條紋如圖2所示,說(shuō)明被檢平面在此處是凸起D.圖3中鍍了增透膜的鏡頭看起來(lái)是有顏色的,那是增透了這種顏色的光的緣故
【答案】B【詳解】A.當(dāng)將薄片向著劈尖方向移動(dòng)使劈角變大時(shí),相鄰亮條紋或暗條紋中心間距變小,所以干涉條紋會(huì)變密,故A錯(cuò)誤;B.將樣板平行上移,導(dǎo)致原來(lái)滿足亮條紋光程差的間距向劈尖移動(dòng),因此出現(xiàn)條紋向著劈尖移動(dòng),但條紋疏密不變,故B正確;C.從彎曲的條紋可知,此處檢查平面左邊處的空氣膜厚度與右面的空氣膜厚度相同,知此處凹陷,故C錯(cuò)誤;D.照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭表面鍍了一層透光的膜,可以增大某種光的透射強(qiáng)度,這種膜稱(chēng)為增透膜,這是利用了光的干涉現(xiàn)象,同時(shí)鍍膜鏡頭看起來(lái)是有顏色的是因該種顏色的光沒(méi)有增透造成的,故D錯(cuò)誤。故選B。
5.當(dāng)游客站在峨眉山山頂背向太陽(yáng)而立,而前下方又彌漫云霧時(shí),有時(shí)會(huì)在前下方的天幕上看到一個(gè)外紅內(nèi)紫的彩色光環(huán),這就是神奇的“佛光現(xiàn)象”。佛光是一種奇特的自然現(xiàn)象,當(dāng)陽(yáng)光照射較厚的云層時(shí),日光射透云層后,會(huì)受到云層深處水滴或冰晶的反射,這種反射在穿過(guò)云霧表面時(shí),在微小的水滴邊緣產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。那么,下述現(xiàn)象中與“佛光”現(xiàn)象成因相同的是( )A.雨后的彩虹B.孔雀羽毛在陽(yáng)光下色彩斑斕C.路面上的油膜陽(yáng)光下呈現(xiàn)彩色D.陽(yáng)光照射下,樹(shù)影中呈現(xiàn)一個(gè)個(gè)小圓形光斑
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