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知识点归纳 知识点一、干涉实验 1．1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象，人们开始认识到光具有波动性． 2．杨氏双缝干涉实验 (1)双缝干涉的装置示意图实验装置如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏．
(2)单缝的作用：获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况．也可用激光直接照射双缝． (3)双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光． 3．光产生干涉的条件：两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同．杨氏双缝干涉实验是靠“一分为二”的方法获得两个相干光源的． 4．干涉图样 (1)若用单色光作光源，干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹． (2)若用白光作光源，干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的． 5．证明了光是一种波． 知识点二、决定条纹间距的条件 1．如图所示，设屏上的一点P到双缝的距离分别为r1和r2，路程差Δr＝r2－r1.
(1)若满足路程差为波长的整数倍，即Δr＝kλ (其中k＝0,1,2,3，…)，则出现亮条纹． (2)若满足路程差为半波长的奇数倍，即Δr＝λ(其中k＝0,1,2,3，…)，则出现暗条纹． 2．双缝干涉实验中，屏幕上相邻亮条纹和相邻暗条纹是等间距的，这个间距与光的波长、屏幕到双缝的距离和双缝的间距有关．波长越长，屏幕到双缝的距离越大，双缝的间距越小，干涉条纹的间距越宽． 知识点三、屏上出现亮、暗条纹的条件 频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加，如亮条纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致，即振动方向总是相同；暗条纹处振动步调总相反．具体产生亮、暗条纹的条件为： (1)出现亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍．即|PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0,1,2,3，…)． k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹．k为亮条纹的级次． (2)出现暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍．即 |PS1－PS2|＝(2k－1)·(k＝1,2,3，…)．k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开． (3)时间上的关系 ①亮条纹：Δt＝nT(n＝0,1,2,3，…)． ②暗条纹：Δt＝(2n＋1)·(n＝0,1,2,3，…)．式中Δt表示两列光波到同一点的时间差；T＝为光波的周期． 知识点四、用干涉法检查平面平整度 如图甲所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的．如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中Q所示．
(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左到右的位置顺序上) 知识点五、增透膜 (1)增透膜的原理 如图所示，在增透膜的前后表面反射的两列光波形成相干波，相互叠加，当路程差为半波长的奇数倍时，在两个表面反射的光反向，相互抵消，从而使反射的两列光波产生相消干涉，反射光的能量几乎等于零．一般取最小厚度d满足2d＝(此波长为光在该种介质中的波长)，由于白光中含有多种波长的光，所以增透膜只能使其中一定波长的光相互抵消．
(2)增透膜的应用：为了减少光学装置中的反射光的损失，可在元件表面涂一层透明薄膜，一般是氟化镁． 典例分析 一、光的干涉现象
A．P和P1都是亮条纹 B．P是亮条纹，P1是暗条纹 C．P是暗条纹，P1是亮条纹 D．P和P1都是暗条纹 解析 从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光，由题意，屏中央P到S1、S2距离相等，即由S1、S2分别射出的光到P的路程差为零，因此P处是亮纹中心，因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P处都是中央亮纹中心。 而P1到S1、S2的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙，则两列光波到达P1时的振动情况完全一致，振动得到加强，因此，出现亮条纹。 当换用波长为400 nm的紫光时，|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ紫，则两列光波到达P1时振动情况完全相反，即由S1、S2射出的光波到达P1时就相互削弱，因此，出现暗条纹。综上所述，选项B正确。 答案 B 归纳总结：分析双缝干涉中明暗条纹问题的步骤 (1)由题设情况依λ真＝nλ介，求得光在真空(或空气)中的波长。 (2)由屏上出现明暗条纹的条件判断光屏上出现的是明条纹还是暗条纹。 (3)根据明条纹的判断式Δr＝kλ(k＝0，1，2，…)或暗条纹的判断式Δr＝ (2k＋1)(k＝0，1，2，…)，判断出k的取值，从而判断条纹数。 二、双缝干涉的应用
A．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较长 B．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较长 C．丙图可能为用紫光实验产生的条纹，表明紫光波长较短 D．丙图可能为用红光实验产生的条纹，表明红光波长较短 解析 根据双缝干涉图样的特点，入射光的波长越长，同一装置产生的双缝干涉图样中条纹的间距就越大。由本题的条件可确定另一种颜色的单色光比绿光的波长长。因此A正确，B、C、D错误。 答案 A 归纳总结：对干涉条纹间距的理解 干涉条纹间距是两个相邻的同类条纹中线间的距离，既可以是两相邻亮条纹中线间的距离，也可以是两相邻暗条纹中线间的距离。 自我检测 1．在双缝干涉实验中，双缝的作用是( ) A．遮住过于强烈的光 B．形成两个振动情况相同的光源 C．使白光变成单色光 D．使光发生折射 解析 双缝的作用是形成两个振动情况相同的光源，得到相干光，B正确；A、C、D错误。 答案 B 2．从两只手电筒射出的光，当它们照射到同一点时看不到干涉条纹，是因为( ) A．手电筒射出的光不是单色光 B．周围环境的漫反射光太强 C．干涉图样太细小看不清楚 D．两个光源是非相干光源 解析 两只手电筒属两个各自独立发光的光源，二者发出的光频率不一定相同，是非相干光，因此它们照射到同一点时不发生干涉，因此无干涉条纹，A、B、C错误，D正确。 答案 D 3．已知白光中含有红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，其波长依次减小。在杨氏双缝干涉实验中如果( ) A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹 B．用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹 C．用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹 D．用白光作为光源，屏上将呈现彩色的条纹 解析 用白光作为杨氏双缝干涉实验的光源，屏上将呈现彩色条纹，A错误，D正确；用红光作为光源，屏上将呈现相间的红色条纹与暗条纹(即黑条纹)，B正确；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错误。 答案 BD 4．杨氏双缝干涉实验中，下列说法正确的是(n为自然数，λ为光波波长)( ) A．在距双缝的光程差相等的点形成暗条纹 B．在距双缝的光程差为nλ的点形成明条纹 C．在距双缝的光程差为n的点形成明条纹 D．在距双缝的光程差为λ的点形成暗条纹 解析 在双缝干涉实验中，当某处距双缝距离之差Δδ为波长的整数倍时，即Δδ＝nλ(n＝0,1,2,3，…)这点为加强点，该处出现明条纹；当距离之差Δδ为半波长的奇数倍时，即Δδ＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)这点为减弱点，该处出现暗条纹。B、D正确。 答案 BD 5．如图所示是单色光双缝干涉实验某一时刻的波形图，实线表示波峰，虚线表示波谷。在此时刻，介质中A点为波峰相叠加点，B点为波谷相叠加点，A、B连线上的C点为某中间状态相叠加点。如果把屏分别放在A、B、C三个位置，那么 ( )
A．A、B、C三个位置都出现亮条纹 B．B位置出现暗条纹 C．C位置出现亮条纹或暗条纹要由其他条件决定 D．以上结论都不对 解析 本题中，A、B、C三点总是振动加强的点，屏上对应出现的都是亮条纹。另外，要特别注意波谷与波谷相遇的点(图中B点)振动也是加强的，不要以为B点是暗的。 答案 A 6．如图所示是用干涉法检查某厚玻璃块的上表面是否平整的装置．所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的( )
A．a的上表面和b的下表面 B．a的上表面和b的上表面 C．a的下表面和b的上表面 D．a的下表面和b的下表面 解析 样板和厚玻璃之间存在楔形空气薄膜，用单色光向这个空气薄膜表面照射，入射光从空气薄膜的上、下表面反射回的两列光波形成干涉条纹．空气薄膜的上、下表面就是a的下表面和b的上表面，故选项C正确． 答案 C 7．如图所示，在某次双缝干涉实验中，Q处是中央亮条纹P往上数的第一条亮条纹，已知从S1和S2发出的两束相干光到Q处的路程差是9×10－7 m，则实验所用的单色光的频率是多少？第二条暗条纹到双缝的路程差为多少？
解析 由于Q是第一条亮条纹 所以QS2－QS1＝λ＝9×10－7 m。 由c＝fλ得：f＝＝ Hz＝×1015 Hz 第二条暗条纹到S1、S2的路程差为： Δs＝λ＝1.35×10－6 m。 答案 ×1015 Hz 1.35×10－6 m |
