14.3光的干涉

【考点提示】

重  点：1.光的干涉现象，产生明暗条纹的条件；

难  点：1.光的干涉现象的应用； 

【知识要点】

一、光的干涉

    1、现象：                                                             。

2、相干条件：两束光           相同，振动方向一致，相差恒定（步调差恒定）。

    3、产生稳定干涉的条件：⑴两个光源发出的光频率相同；⑵两个光源发出的光在空间叠加。

    4、常见的两种干涉现象：

⑴ 双缝干涉：

① 推导公式：若光源振动情况完全相同，相邻亮（暗）条纹宽度。

符合处，出现     条纹；

符合处，出现     条纹。其中

② 图样特点：

若用单色光照射，干涉条纹为     条纹，两边     间距对称分布明暗相间条纹。

    若用白光照射，红光明、暗条纹最    ，紫光明、暗条纹最    。白光干涉图象明条纹外侧为     色。

⑵ 薄膜干涉： 

① 相干光源的由来：利用薄膜           两表面的反射光束相遇而形成干涉现象。

② 图样特点：同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度            。

单色光在竖立的肥皂膜上（上薄下厚）形成               条纹，白光形成彩色条纹。

条纹间距的大小与                             有关。

牛顿环：为了使牛顿环的半径大一些，可采用                  或                 方法。

③薄膜干涉的实际应用有                           、                           。

用干涉法检查平面的平整程度，精度可达        cm。

【例题分析】

一、双缝干涉

例1、在同一间暗室中，有两盏完全相同的红色单色光源同时工作，在房面上将出现（ D ）

A、明暗的红色条纹，条纹是变曲的   B、明暗的红色条纹，条纹是水平的平行条纹

C、明暗的彩色条纹，条纹中没有红色条纹

D、光亮度均匀，无明暗条纹

例2、双缝干涉的实验装置如图所示，其中入射光为波长为λ的单色光，在光屏上P0、P1、P2、P3、P4和P1’、P2’、P3’、P4’是彼此相邻的9条亮条纹，其中P0S1＝P0S2，请在图中所示的各横线上填上P1、P2、P3、P4和P1’、P2’、P3’、P4’与双缝S1、S2的路程差。

例3、双缝干涉实验中，屏上一点P到双缝的路程差是2.6×10－6m，若P点是亮条纹，且在亮纹和P点之间的亮纹不超过两条(不包括亮纹和P点处亮纹)，光的波长可能是多少？若P点是暗纹，从亮纹到P点间还有一条亮纹，光的波长可能是多少？

例4、用单色光做双缝干涉实验，下列说法中正确的是（     ）

A、相邻干涉条纹之间的距离相等

B、明条纹宽度是两边明条纹宽度的2倍

C、屏与双缝之间距离减小，则屏上条纹间距增大

D、在实验装置不变的情况下，红光的条纹间距小于蓝光的条纹间距

例5、如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600nm的橙色光源照射双缝，在光屏P处观察到亮条纹（PS1＝PS2），在位于P点上方的P1点出现第一条亮纹中心（即P1到S1、S2的路程差为一个波长），现换用波长为400nm的紫光照射双缝，则P和P1为亮点还是暗点？

§14.3 光的干涉（第2课时）

二、双缝干涉的综合应用

例1、激光散斑测速是一种崭新的测速技术，它应用了光的干涉原理。用二次曝光照相所获得的“散斑对”相当于双缝干涉实验中的双缝，待测物体的速度与二次曝光时间间隔的乘积等于双缝间距。实验中可测得二次曝光时间间隔、双缝到屏之距离以及相邻两条亮纹间距。若所用激光波长为，则该实验确定物体运动速度的表达式是    （   ）

A、        B、        C、            D、

例2、我们利用图所示装置做双缝干涉实验，结果在屏上出现了明暗相间的平行条纹，且条纹均匀分布，现在让光屏以过P点（PS1＝PS2）且垂直于纸面的直线为轴沿逆时针方向转动一个小角度，如图所示，那么在光屏上（   ）

A、看不到明暗相间的条纹

B、仍有明暗相间的条纹，但条纹不再相互平行，而是弯曲的

C、仍有明暗相间的条纹，但条纹不再均匀分布，而是从上到下条纹间距依次增大

D、仍有平行的干涉条纹，但从上到下条纹间距依次变小

三、薄膜干涉及其应用

例3、今有甲乙两同学分别用手拿着铁丝圈在酒精灯旁边观察肥皂液膜上的薄膜干涉条纹，甲同学将铁丝竖直固定，如图甲所示，而乙将铁丝圈横向固定，如图乙所示，则能正确反映甲乙两人观察到的干涉条纹的是图中的（   ）

例4、如图所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是（    ）

A．人从右侧向左看，可看到彩色条纹

B．人从左侧向右看，可看到彩色条纹

C．彩色条纹水平排列

D．彩色条纹竖直排列

例5、采用如图所示的干涉法检验平面时，得到了图示的干涉条纹，则可判断被检平面上的凹凸情况是（    ）

A、P为凹处，M为凸处

B、P为凸处，M为凹处

C、P、M均为凸处

D、P、M均为凹处

例6、把一个曲率半径很大的凸透镜的弯曲表面压在另一个玻璃平面上，让单色光从上方射入(图甲)，这时可以看到亮暗相间的同心圆(图乙)．这个现象是牛顿首先发现的，这些同心圆叫做牛顿环，为了使同一级圆环的半径变大(例如从中心数起的第二道圆环)，则应(     ) 

①将凸透镜的曲率半径变大    ②将凸透镜的曲率半径变小

③改用波长更长的单色光照射     ④改用波长更短的单色光照射

 A．①③     B．①④     C．②③     D．②④

例7、市场上有种灯具俗称“冷光灯”，用它照射物品时能使被照射物品处产生的热效应大大的降低，从而广泛地用于博物馆、商店等处。这种灯降低热效应的原因之一是在灯泡后面放置的反光镜玻璃表面上镀一层薄膜（例如氟化镁），这种膜能消除不镀膜时玻璃表面反射回来的热效应最显著的红外线。以λ表示此在薄膜中红外线的波长，则所镀薄膜的厚度最小应为（    ）

A、1/8λ         B、1/4λ         C、1/2λ         D、λ

例8、登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损坏视力。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛的伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n=1.5，所要消除的紫外线的频率为8.1×1014Hz，那么它设计的这种“增反膜”的厚度至少是多少？

例9、如图所示，当光线垂直照射在顶角很小的楔形空气膜上时，从空气膜的上下表面反射出来的反射光相遇，形成干涉条纹，且条纹平行于空气楔的顶线，这两列反射光的路程差近似为该处空气层的厚度h的2倍，当满足2h＝kλ（k＝0、1、2……）时，出现亮条纹，当满足2h＝（2k＋1）λ/2（k＝0、1、2……）时，出现暗条纹，图为测定固体热膨胀系数的装置。在平台D上放置一上表面磨成稍微倾斜的待测样品W，W外罩一个热膨胀系数很小的石英环C，环顶放一个平板玻璃A，其下表面和样品之间形成一空气楔。若用波长为λ的单色光垂直照射A，在A上方的观察仪器中能看到明暗相间的干涉条纹。设在温度为t0时，待测样品的长度为l0，温度升高到t时W的长度为l，C的长度变化很微小，可以忽略不计。在观察仪器的视场中数出在温度缓慢升高的过程中通过某一刻度线的亮条纹的数目为N，在图中干涉条纹向左还是向右移动？样品的热膨胀系数β为多少？（定义被测样品在升温过程中，可认为上表面平行，空气楔的顶角保持不变）