12.2光波动性 .pptVIP

第2讲 光的波动性 * * 一、光的干涉 1.光的干涉 (1)现象：两列光波在空间相遇时发生叠加，在某些区域总是加强，在另外一些区域总是减弱，从而出现_________的条纹. (2)条件：______相同，_________相同，相位差恒定的两列光叠加. (3)获得相干光源的方法：将同一列光波分解为两列光波，可以获得相干光源．_____干涉和薄膜干涉都是用此种方法获得相干光源. 明暗相间 频率 振动方向 双缝 2.两种典型的干涉 (1)双缝干涉. ①相干光：两狭缝S1、S2射出的两束光. ②图样特点：单色光时形成_________的条纹，白光时形成_____条纹． 明暗相间 彩色 屏上到S1S2距离相等的点出现的是明条纹,叫做中央亮纹 明(暗)条纹的宽度相同 S1 S2 双缝 屏幕 P1 第一亮纹 P 中央亮纹 P2 第二亮纹 P3 / 第三亮纹 P3 第三亮纹 P2 / 第二亮纹 P1 / 第一亮纹 ③条纹间距公式 λ为光的波长，d为两缝间的距离，l为两缝到光屏的距离. S1 S2 P1 P l 双缝干涉的规律 【例证1】(2011·北京高考)如图所示的双缝干涉实验，用绿光照射单缝S时，在光屏P上观察到干涉条纹，要得到相邻条纹间距更大的干涉图样，可以采用( ) A．增大S1与S2的间距 B．减小双缝屏到光屏的距离 C．将绿光换为红光 D．将绿光换为紫光 【互动探究】若用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的 双缝间的距离d＝0.1 mm，双缝到屏的距离l＝6.0 m，测得屏上 干涉条纹中亮纹的间距是3.8 cm，氦氖激光器发出的红光的波 长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是 的水中，这时屏 上的条纹间距是多少？ 【解析】由Δy＝ 得λ= =6.3×10－7 m. 即激光器发出的红光的波长是6.3×10－7 m 如果整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长设为 λ′，则λ′= ，Δy′＝ λ′，因此有 ，即Δy′= = =2.85 cm. 答案：6.3×10－7 m 2.85 cm ④明、暗条纹的确定： 双缝干涉实验中，光屏上某点到相干光源S1、S2的路程之差为光程差，记为δ.如图所示. 亮纹：光程差 δ = kλ（ k= 0,1，2，等） 暗纹：光程差 δ =（2k+1)λ/2 (k=0,1,2,3,等） (2)薄膜干涉. ①相干光：光照射到透明薄膜上，从_____的两个表面反射的两列光波． ②图样特点：同双缝干涉．同一条亮(或暗)纹对应_____的厚度相等． ③常见的薄膜干涉现象：蚌壳内表面的彩色、昆虫翅翼上的彩色、激光唱片上的彩色、镜头上的增透膜、肥皂膜、水面的油花等. 薄膜 薄膜 光程差为波长的整数倍，形成黄色的亮条纹。 光程差为半波长的奇数倍，形成暗条纹。 现象解释 白光照射时是彩色条纹 光的干涉在技术上的应用 ①增透膜 利用光的薄膜干涉，在镜面涂上一层厚度适当的透明薄膜，该膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/4．即 这样，从膜的前后两个表面反射的光，光程差恰好等于半个波长，叠加后互相抵消，减弱了反射光的强度，使透射光的强度得以增大，这种膜叫增透膜． 增反膜 “增反膜”的厚度的分析 【例证2】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，否则将会严重地损伤视力．有人想利用薄膜干涉原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜．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ν=8.1×1014 Hz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是( ) A.9.26×10-8 m B.1.85×10-7 m C.1.23×10-7 m D.6.18×10-8 m 【变式训练】照相机的透镜表面涂有一层氟化镁薄膜，其折射 率n＝1.38，介于空气和透镜之间，入射光正入射，为使真空中 波长为550 nm的光增透，所涂薄膜的最小厚度为_______． 【解析】由λ′＝ ，最小厚度d＝ ，得d＝ ， 代入数据解得d＝ ＝1.0×10－7 m 答案：1.0×10－7 m ②检查平整程度 如图所示，待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜，用单色光进行照射，入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波，形成干涉条纹，待检平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹是平行的，反之，干涉条纹有弯曲现象. 【例证2】如图甲所示，在一块平板玻璃上放置一平凸薄透镜，在两者之间形成厚度不均匀的