3.光的干涉探究對(duì)光的雙縫干涉試驗(yàn)的理解要點(diǎn)提煉1.雙縫干涉的裝置示意圖試驗(yàn)裝置如圖所示，有光源、單縫、雙縫和光屏。2．單縫屏的作用獲得一個(gè)線光源，使光源有唯一的頻率和振動(dòng)狀況。3．雙縫屏的作用平行光照射到單縫S上，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(dòng)狀況完全一樣的相干光。4．屏上某處出現(xiàn)亮、暗條紋的條件頻率相同的兩束光在同一點(diǎn)引起的振動(dòng)的疊加，如亮條紋處某點(diǎn)同時(shí)參與的兩個(gè)振動(dòng)步調(diào)總是一樣，即振動(dòng)方向總是相同；暗條紋處振動(dòng)步調(diào)總相反。具體產(chǎn)生亮、暗條紋的條件為：①亮條紋的條件：屏上某點(diǎn)P到兩縫S1和S2的路程差正好是波長的整數(shù)倍或半波長的偶數(shù)倍。即|PS1－PS2|＝kλ＝2k·eq\f(λ,2)(k＝0,1,2,3…)k＝0時(shí)，PS1＝PS2，此時(shí)P點(diǎn)位于屏上的中心O處，為亮條紋，此處的條紋叫中心亮紋。②暗條紋的條件：屏上某點(diǎn)到兩條縫S1和S2的路程差正好是半波長的奇數(shù)倍。即|PS1－PS2|＝(2k＋1)eq\f(λ,2)(k＝0,1,2,3…)典例剖析1.某同學(xué)用如圖所示的器材視察光的干涉現(xiàn)象，其中，A為單縫屏，B為雙縫屏，C為像屏。當(dāng)他用一束陽光照射到A上時(shí)，屏C上并沒有出現(xiàn)干涉條紋。他移走B后，C上出現(xiàn)一亮斑。分析試驗(yàn)失敗的緣由，最大的可能是(B)A．單縫S太窄B．單縫S太寬C．S到S1和S2距離不等D．太陽光不能作光源解析：試驗(yàn)中，單縫S應(yīng)特殊窄，才可看作“志向線光源”，也才能成功地視察到干涉現(xiàn)象，移走B屏后，在C上出現(xiàn)一亮斑，說明單縫S太寬，B正確，A錯(cuò)誤；S到S1和S2距離不等時(shí)，也能出現(xiàn)干涉條紋，但中心不愿定是亮條紋，C錯(cuò)誤；太陽光可以作光源，屏上將出現(xiàn)彩色條紋，D錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?如圖所示，用頻率為f的單色光垂直照射雙縫，在光屏上的P點(diǎn)出現(xiàn)第3條暗條紋。已知光速為c，則P點(diǎn)到雙縫的距離之差r2－r1應(yīng)為(D)A.eq\f(c,2f) B．eq\f(3c,2f)C．eq\f(3c,f) D．eq\f(5c,2f)解析：由于出現(xiàn)暗條紋，由Δr＝eq\f(2n－1,2)λ，可知n＝3，所以Δr＝eq\f(5,2)λ，c＝λf，故D正確。探究雙縫干涉圖樣的特點(diǎn)要點(diǎn)提煉1.干涉條紋間距Δx與波長λ的關(guān)系(1)關(guān)系式：Δx＝eq\f(l,d)λ式中l(wèi)是指屏和雙縫之間的距離，d是指兩縫之間的距離。(2)同一干涉裝置中，條紋間距Δx與λ成正比。(3)c＝λf，頻率越高的光波長越短。白光的各種色光波長從長到短依次為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。2．單色光的干涉圖樣若用單色光作光源，則干涉條紋是明暗相間的條紋，且條紋間距相等。中心為亮條紋，兩相鄰亮紋(或暗紋)間距離與光的波長有關(guān)，波長越大，條紋間距越大。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，且中心條紋是白色的。這是因?yàn)?1)從雙縫射出的兩列光波中，各種色光都形成明暗相間的條紋，各種色光都在中心條紋處形成亮條紋，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，即紅光的亮紋間寬度最大。紫光亮紋間寬度最小，即除中心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，而且同一級(jí)條紋內(nèi)紫外紅。典例剖析2.雙縫干涉試驗(yàn)裝置如圖所示，用綠光照射單縫S時(shí)，在光屏P上視察到干涉條紋，要得到相鄰條紋間距更大的干涉圖樣，可以(C)A．增大S1與S2的間距B．減小雙縫到光屏的距離C．將綠光換為紅光D．將綠光換為紫光解析：光的雙縫干涉的條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ，增大S1與S2的間距就是增大d，條紋間距將變小，A錯(cuò)誤；減小雙縫到光屏的距離就是減小l，條紋間距將變小，B錯(cuò)誤；紅光波長比綠光波長長，紫光波長比綠光波長短，所以將綠光換為紅光，條紋間距增大，C正確，D錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?(2024·河北省石家莊二中高二下學(xué)期期中)某同學(xué)用單色光進(jìn)行雙縫干涉試驗(yàn)，在屏上視察到如圖甲所示的條紋，僅變更一個(gè)試驗(yàn)條件后，視察到的條紋如圖乙所示。他變更的試驗(yàn)條件可能是(B)A．減小光源到單縫的距離B．減小雙縫之間的距離C．減小雙縫到光屏之間的距離D．換用頻率更高的單色光源解析：通過視察發(fā)覺，圖乙中干涉條紋的間距比甲圖中的大，依據(jù)干涉條紋間距公式Δx＝eq\f(l,d)λ，知可以使縫屏距l(xiāng)變大，雙縫間距d減小，或換用波長較長即頻率較低的光，以達(dá)到要求，故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤；選項(xiàng)B正確；條紋間距與光源到單縫的距離無關(guān)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。探究薄膜干涉及其應(yīng)用要點(diǎn)提煉1.薄膜干涉的成因如圖所示，豎直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，從膜的前、后表面反射的兩列光波疊加，若兩列波疊加后相互加強(qiáng)，則出現(xiàn)亮紋；在另一些地方，疊加后相互減弱，則出現(xiàn)暗紋。故在單色光照射下，就出現(xiàn)了明暗相間的干涉條紋；若在白光照射下，則出現(xiàn)彩色干涉條紋。2．薄膜干涉及其應(yīng)用(1)薄膜干涉的形成：入射光經(jīng)薄膜上表面反射后得第一束光，折射光經(jīng)薄膜下表面反射，又經(jīng)上表面折射后得其次束光，這兩束光在薄膜的同側(cè)，由同一入射振動(dòng)分出，是相干光，屬分振幅干涉。(2)用干涉法檢查平面平整度：如圖甲所示，兩板之間形成一層空氣膜，用單色光從上向下照射，假如被檢測(cè)平面是光滑平直的，得到的干涉圖樣必是等間距的。假如被檢測(cè)表面某處凹下，則對(duì)應(yīng)亮條紋(或暗條紋)提前出現(xiàn)，如圖乙中P條紋所示；假如某處凸起來，則對(duì)應(yīng)條紋延后出現(xiàn)，如圖乙中Q所示。(注：“提前”與“延后”不是指在時(shí)間上，而是指由左到右的位置依次上)典例剖析3.(多選)如圖所示，一束白光從左側(cè)射入肥皂薄膜，下列說法中正確的是(BC)A．人從右側(cè)向左看，可以看到彩色條紋B．人從左側(cè)向右看，可以看到彩色條紋C．彩色條紋水平排列D．彩色條紋豎直排列解析：一束白光射到肥皂薄膜上，經(jīng)前、后兩個(gè)面反射回來的光相互疊加，產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，所以從左側(cè)向右看可看到彩色條紋；因?yàn)楸∧ね凰骄€上的厚度相同，所以彩色條紋是水平排列的，故選BC。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?(多選)把一個(gè)平行玻璃板壓在另一個(gè)平行玻璃板上，一端用薄片墊起，構(gòu)成空氣劈尖，讓單色光從上方射入(如圖)，這時(shí)可以看到亮暗相間的條紋。下面關(guān)于條紋的說法中正確的是(AC)A．將薄片遠(yuǎn)離劈尖移動(dòng)使劈角變小時(shí)，條紋變疏B．將薄片向著劈尖移動(dòng)使劈角變大時(shí)，條紋變疏C．將上玻璃板平行上移，條紋向著劈尖移動(dòng)D．將上玻璃板平行上移，條紋遠(yuǎn)離劈尖移動(dòng)解析：從空氣膜的上下表面分別反射的兩列光是相干光，發(fā)生干涉現(xiàn)象，出現(xiàn)干涉條紋，所以此條紋是由上方玻璃板的下表面和下方玻璃板的上表面反射光疊加后形成的。當(dāng)將薄片向著劈尖移動(dòng)使劈角變大時(shí)，相鄰亮條紋間距變小，所以干涉條紋會(huì)變密；若將薄片遠(yuǎn)離劈尖移動(dòng)使劈角變小時(shí)，相鄰亮條紋間距變大，所以干涉條紋會(huì)變疏，A正確，B錯(cuò)誤；將上玻璃板平行上移，導(dǎo)致滿足亮條紋光程差的間距向劈尖移動(dòng)，因此條紋向著劈尖移動(dòng)，C正確，D錯(cuò)誤。增透膜1．為了削減光學(xué)裝置中的反射光的損失，可在元件表面涂一層透亮薄膜，一般是氟化鎂。2．如圖所示，在增透膜的前后表面反射的兩列光波形成相干波，相互疊加，當(dāng)路程差為半波長的奇數(shù)倍時(shí)，在兩個(gè)表面反射的光產(chǎn)生相消干涉，反射光的能量幾乎等于零。增透膜的最小厚度：增透膜厚度d＝eq\f(2k＋1λ,4)(k＝0,1,2,3…)，最小厚度為eq\f(λ,4)。(λ為光在介質(zhì)中傳播時(shí)的波長)3．由于白光中含有多種波長的光，所以增透膜只能使其中確定波長的光相消。4．因?yàn)槿搜蹖?duì)綠光最敏感，一般選擇對(duì)綠光起增透作用的膜，所以在反射光中綠光強(qiáng)度幾乎為零，而其他波長的光并沒有完全抵消，所以增透膜呈現(xiàn)淡紫色。案例(多選)在照相機(jī)鏡頭上涂有增透膜，下列關(guān)于增透膜的說法正確的是(BC)A．增透膜的厚度為綠光在真空中波長的eq\f(1,4)B．增透膜的厚度為綠光在增透膜中波長的eq\f(1,4)C．綠光在增透膜前、后表面的反射光相互抵消D．綠光在增透膜前、后表面的反射光相互疊加使綠光振動(dòng)加強(qiáng)解析：在選擇增透膜時(shí)，一般是使人眼敏感的綠光在垂直入射時(shí)增透膜前、后表面反射的光相互抵消，因此增透膜的厚度應(yīng)等于綠光在增透膜中波長