第三節(jié)光的干涉目錄03薄膜干涉0102干涉條紋和波長之間的關系光的雙縫干涉03鞏固提升課堂引入我們知道：如果兩列機械波的頻率相同、相位差恒定、振動方向相同，就會發(fā)生干涉。光是一種電磁波，那么光也應該會發(fā)生干涉現(xiàn)象。怎樣才能觀察到光的干涉現(xiàn)象呢？肥皂膜看起來常常是彩色的，雨后公路積水上面漂浮的油膜，也經常顯現(xiàn)出彩色條紋。這些彩色條紋或圖樣是怎樣形成的？第一部分：光的雙縫干涉觀察現(xiàn)象思考：1.光是一種波，具有波的特性，類比波的干涉，什么是光的干涉？2.光要發(fā)生干涉現(xiàn)象需要滿足什么條件？3.什么方法可以獲得相干光——頻率相同的光？5.兩列相干光疊加時，只有波峰與波峰相遇或者波谷與波谷相遇才會出現(xiàn)亮條紋嗎？為什么6.雙縫干涉亮條紋產生的原因：7.雙縫干涉暗條紋產生的原因：4.楊氏雙縫干涉實驗的過程：8.總結整體暗亮條紋的規(guī)律：討論：展示+點評：在兩列光的疊加區(qū)域，某些區(qū)域相互加強，出現(xiàn)亮條紋；某些區(qū)域相互減弱，出現(xiàn)暗條紋。且加強區(qū)和減弱區(qū)相互隔離，即亮條紋和暗條紋相互間隔，這種現(xiàn)象叫光的干涉。1.光是一種波，具有波的特性，類比波的干涉，什么是光的干涉？2.光要發(fā)生干涉現(xiàn)象需要滿足什么條件？頻率和振動情況一致——相干光源。3.什么方法可以獲得相干光——頻率相同的光？單縫獲取一個線光源，該線光源有唯一的頻率和振動情況；雙縫將線光源分成兩束頻率相同且振動情況完全一致的相干光。展示+點評：4.楊氏雙縫干涉實驗的過程：5.兩列相干光疊加時，只有波峰與波峰相遇或者波谷與波谷相遇才會出現(xiàn)亮條紋嗎？為什么不對，只要相遇處兩列光振動方向始終相同，就會出現(xiàn)亮條紋；只要相遇處兩列光振動方向始終相反，就出現(xiàn)暗條紋。展示+點評：6.雙縫干涉亮條紋產生的原因：7.雙縫干涉暗條紋產生的原因：8.總結整體暗亮條紋的規(guī)律：當兩個光源與屏上某點距離之差等于半波長的偶數(shù)倍時（波長的整數(shù)倍時），兩列光波在該點相互加強，出現(xiàn)亮條紋。當兩個光源與屏上某點距離之差等于半波長的奇數(shù)倍時，兩列光波在該點相互削弱，出現(xiàn)暗條紋。間距相等的，明暗相間的條紋1.從S1S2發(fā)出的光到P點的光程差為0，振動加強，出現(xiàn)中央亮紋。2.取P點上方的點P1，從S1S2發(fā)出的光到P1點的光程差就不同，若這個光程差正好等于波長的整數(shù)倍，比如δ=S1－S2=λ，出現(xiàn)第一條亮紋。3.屏上P1點的上方還可以找到δ=S1－S2＝2λ的P2點，δ=S1－S2＝3λ的P3點……等處的第二條、第三條……亮紋；在中央明紋P的下方可找到δ=S1－S2＝λ的P1/點，δ=S1－S2＝2λ的P2/點，δ=S1－S2＝3λ的P3/點等處與中央明紋為對稱的第一、第二、第三…，第n條亮紋。1.取P點上方的點Q1，與兩個狹縫S1、S2路程差δ=S1－S2＝λ/2，其中一條光傳來的是波峰，另一條傳來的就是波谷，其中一條光傳來的是波谷，另一條傳來的一定是波峰，Q1點激起的振動總是波峰與波谷相遇，振幅最小，Q1點總是振動減弱的地方，故應出現(xiàn)暗紋。2.屏上Q1點的上方還可以找到δ=S1－S2＝3λ/2的Q2點出現(xiàn)第二條暗紋。同樣可以找到第三條暗紋Q3……，在中央明紋下方也可以找到對稱的Q1/、Q2/、Q3/……等暗紋。第二部分：干涉條紋和波長之間的關系同一個實驗裝置，單縫放置不同濾光片得到的干涉圖樣，發(fā)現(xiàn)相鄰亮條紋紙之間的距離并不一樣，為什么？S1S2P1Pl如圖所示，雙縫間距為d，雙縫到屏的距離為l。雙縫S1、S2的連線的中垂線與屏的交點為P。對屏上與P距離為x的一點P1，兩縫與P1的距離P1S1＝r1，P1S2＝r2。在線段P1S2上作P1M＝P1S1，則S2M＝r2－r1，因d?l，三角形S1S2M可看做直角三角形。有：r2－r1＝dsinθ(令∠S2S1M＝θ)

①另：x＝ltanθ≈lsinθ

當兩列波的路程差為波長的整數(shù)倍，即時才會出現(xiàn)亮條紋，亮條紋位置為：相鄰兩個明(或暗)條紋之間的距離為干涉條紋和光的波長之間的關系相鄰兩個明(或暗)條紋之間的距離為（1）波長λ:波長越大，相鄰的亮紋間距越大（2）雙縫之間的距離d:d越小，相鄰的亮紋間距越大（3）雙縫與屏間的距離l:l越大，相鄰的亮紋間距越大由此可以得出，相鄰明（暗）紋間的距離大小受哪些因素的影響？?

相同介質中，不同的光波長不同：λ紅>λ橙>λ黃>λ綠>λ青>λ藍>λ紫白光的干涉圖樣特點：（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稱點排列的；（4）在每條彩色亮紋中紅光總是在外側，紫光在內側。第三部分：薄膜干涉（一）觀察與思考觀察實驗：在酒精燈的燈芯上撒一些食鹽，燈焰就能發(fā)出明亮的黃光。把鐵絲圈在肥皂水中蘸一下，讓它掛上一層薄薄的液膜。把這層液膜當作一個平面鏡，用它觀察燈焰的像。這個像與直接看到的燈焰有什么不同？請解析看到的現(xiàn)象?，F(xiàn)象：觀察到燈焰的像出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋。該條紋是怎樣形成的？該條紋是由液膜前后兩個面反射的光相互疊加發(fā)生干涉形成的。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表面反射出來兩個光波，這兩列光波的頻率相同，產生干涉。薄膜干涉成因光程差為波長的整數(shù)倍，形成亮條紋。光程差為半波長的奇數(shù)倍，形成暗條紋。白光照射時是彩色條紋薄膜干涉的應用1.檢查表面的平整程度如果被檢表面是平的，產生的干涉條紋就是平行的,如圖（b）所示；如果觀察到的干涉條紋如圖（c）所示，則表示被檢測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表面的平整情況。這種測量精度可達10-6cm。(a)(b)(c)單色光標準樣板薄片被檢測平面薄膜干涉的應用2.增透膜

因為人眼對綠光最敏感，所以一般增強綠光的透射，即薄膜的厚度是綠光在薄膜中波長的1/4。由于其它色光不能被有效透射，故反射較強，這樣的鏡頭呈淡紫色。照相機的增透膜鍍層薄膜在透鏡或棱鏡的表面上涂上一層薄膜(一般用氟化鎂)。當薄膜的厚度適當時，在薄膜的兩個表面上反射路程差恰好等于半個波長，因而互相抵消，這就大大減小光的反射損失，增強了透射光的強度，這種薄膜叫增透膜。薄膜干涉的應用3.牛頓環(huán)將一塊半徑很大的平凸透鏡與一塊平板玻璃疊放在一起，二者之間便形成類似劈尖形的空氣層。用單色平行光垂直照射，在空氣層上表面兩束反射光干涉，產生的干涉條紋稱牛頓環(huán)。空氣薄膜厚度相同處光程差相同，所以牛頓環(huán)為一系列同心圓環(huán)。第四部分：鞏固提升1.兩種單色光束a、b分別照射在同一套雙縫干涉演示實驗裝置時，得到的干涉圖樣如圖(a)、（b）所示，則（）（b）（a）A．a光的波長大于b光的波長B．a光的頻率大于b光的頻率C．a光在真空中的速度大于b光在真空中的速度D．同一種介質對a光的折射率大于對b光的折射率A2．如圖所示，用頻率為f的單色光（激光）垂直照射雙縫，在光屏的P點出現(xiàn)第2條暗條紋，已知光速為c，則P到雙縫S1、S2的距離之差|r1－r2|應為（）B