1、4.34.3光的干涉光的干涉第四章光 学请观察请观察光的直线传播光的反射光的折射光的干涉干涉现象、衍射现象是波独有的特征干涉现象、衍射现象是波独有的特征如果要证明光是波的话如果要证明光是波的话, ,就应观察到光的干涉现象就应观察到光的干涉现象1801年，英国物理学家托马斯杨（17731829）在实验室里成功的观察到了光的干涉托马马斯杨杨17731829一、杨氏双缝干涉一、杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验1 1、装置特点、装置特点：2 2、要用单色光要用单色光单缝单缝双缝双缝S1S1S SS2S2屏屏屏上看到明暗相间的条纹屏上看到明暗相间的条纹屏上形成的明暗相间条纹叫做屏上形成的明暗
2、相间条纹叫做干涉图样干涉图样双缝很近双缝很近 0.1mm0.1mm双缝双缝S1S1、S2S2到单缝到单缝S S的距离相等的距离相等双缝的作用是获得两个振动情况完全双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的光源，叫相同的光源，叫相干光源相干光源( (频率相同频率相同) )双缝的作用：双缝的作用：单缝的作用：单缝的作用： 获得线光源获得线光源等间距图样有何特征？亮条纹的中心线亮条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线中央亮条纹明暗相间3 3、明条纹形成的原因、明条纹形成的原因“中央明纹中央明纹”的形成原因的形成原因: :S1S2PdS1S2PS1PPS1S2PPS2光程差d=0，S1、S2步调一致，该
3、点振动加强。（亮）S1S2P1PdS1S2P1P1P1S1P1S2dS1S2P1d d = = /2/2光程差光程差d=d= /2/2 ，S S1 1、S S2 2在在P P1 1处步调相反，该点振动减弱。处步调相反，该点振动减弱。( (暗）暗）第一条暗纹的形成原因:第一条亮纹的形成原因:S1S2P2PdS1S2P2P2P1S1P1S2dS1S2P2d =光程差d= ，S1、S2在P2处步调一致，该点振动加强。(亮）双缝S1S2屏幕P1 第一亮纹 =P 中央亮纹 =0P2 第二亮纹 =2P3 / 第三亮纹 =3P3 第三亮纹 =3P2/ 第二亮纹 =2P1/ 第一亮纹 =Q2 第二暗纹Q 1
4、第一暗纹Q3 第三暗纹Q3 / 第三暗纹Q2 / 第二暗纹Q1 / 第一暗纹=5/2=/2=3/2=5/2=3/2=/2产生明暗条纹的条件亮纹：光程差 = k（ k= 0,1，2，等）暗纹：光程差 =（2k+1)/2 (k=0,1,2,3,等）4、干涉条纹的间距(条纹宽度)与哪些因素有关?双缝S1S2屏幕什么是干涉条纹的间距(条纹宽度)?xx条纹间距的含义：相邻两条亮纹（或暗纹）中心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。 影响条纹间距大小的因素保持保持L L、d d不变，用不同的单色光
5、进行实不变，用不同的单色光进行实验红光的条纹间距最大，紫光的最小。验红光的条纹间距最大，紫光的最小。 4、干涉条纹的间距(条纹宽度)与哪些因素有关?如图所示，双缝间距为d，双缝到屏的距离为l。双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P 。对屏上与P距离为x的一点 P1，两缝与P1的距离P1 S1r1， P1 S2r2。S1S2P1Pldxr2r1M当两列波的路程差为波长的整数倍，即相邻两个明(或暗)条纹之间的距离为在线段P1 S2上作P1 M P1 S1，则S2Mr2r1，因dl，三角形S1S2M可看做直角三角形。有：r2r1dsin (令S2S1M) 另：xltan lsin 时才会出现亮条
6、纹，亮条纹位置为：请思考请思考白光的干涉图样是什么样的？明暗相间的彩色条纹；中央为白色亮条纹；干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。 请观察请观察二、薄膜干涉二、薄膜干涉请思考请思考在阳光下,为什么肥皂薄膜上会形成彩色图样?由于重力的作用，肥皂薄膜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。前表面前表面后表面后表面光程差为波长的整数倍，形成亮条纹。光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。白光照射时是彩色条纹在重力的作用下，薄膜随着时间越来越薄, 条纹间距变稀疏。请思考透射光干涉图样？等厚干涉薄膜干涉的应用（一
7、）检查表面的平整程度入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹标准样板待检部件空气薄层薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度薄膜厚度相等的位置对应的反射光(或透射光)形成的干涉结果相同-等厚干涉.如果观察到的干涉条纹不平行，则表示被检测表面微有凸起或凹下，这些凸起或凹下的地方的干涉条纹就弯曲。从弯曲的程度就可以了解被测表面的平整情况。这种测量精度可达10-6cm。如果被检表面是平的，产生的干涉条纹就是平行的；薄膜干涉的应用（二）增透膜 在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁)。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程差恰好等于半个
8、波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜。 因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的1/4。由于其它色光不能被有效透射，故反射较强，这样的镜头呈淡紫色。镀层薄膜1. 1.杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验干涉图样的特点干涉图样的特点光的干涉条件光的干涉条件: : 相干光相干光产生明暗条纹的条件产生明暗条纹的条件单色光照射时单色光照射时: :白光照射时白光照射时: :亮纹：光程差亮纹：光程差 = k = k暗纹：光程差暗纹：光程差 = =（2k+1)/22k+1)/2亮（暗）纹间距的公式做一做做一做 1、如图所示是双缝
9、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 A.P和P1仍为亮条纹B.P为亮条纹，P1为暗条纹C.P为暗条纹，P1为亮条纹D.P、P1均为暗条纹B做一做做一做 2、用单色光做双缝干涉实验时，已知屏上一点P到双缝的路程差1.5106 m，当单色光波长10.5 m时，P点将形成亮条纹还是暗条纹？若单色光波长20.6 m，此时在中央亮条纹和P点之间有几条暗条纹？做一做做一做 3、劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光从上方入射后，从上往下看到的干涉条纹有如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在如图所示装置中抽去一张纸片，则当光入射到劈形空气薄膜后，从上往下可以观察到干涉条纹发生了怎样的变化？
