2019高中物理第十三章第3节光的干涉讲义（含解析）新人教版

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1、光的干涉一、杨氏干涉实验┄┄┄┄┄┄┄┄①1．物理史实　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，开始让人们认识到光的波动性。2．双缝干涉实验(1)实验过程：让一束平行的完全相同的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生干涉。(2)实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹。(3)实验结论：光是一种波。(4)现象解释：两狭缝相当于两个频率、相位和振动方向相同的光源，当两个光源与屏上某点的距离

2、之差等于半波长的偶数倍时(即恰好等于波长的整数倍时)，两列光在这点相互加强，出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光在这点相互削弱，出现暗条纹。[注意]双缝干涉时得到的明、暗条纹与机械波干涉时得到的振动加强点和减弱点的规律是相同的，要判断亮条纹和暗条纹只要看这一点到两个狭缝的距离差与波长的关系即可。①[判一判]1．若用白光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹(×)2．若用单色光作光源，干涉条纹是明暗相间的条纹(√)3．当振动情况完全相同的两个光源与屏上某点的距离之差等于零时，出现暗条纹(×)

3、4．当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时出现亮条纹(√)二、光产生干涉的条件┄┄┄┄┄┄┄┄②1．干涉条件：两列光的频率相同、振动方向相同、相位差恒定，三条件缺一不可。2．相干光源：发出的光能够产生干涉的两个光源。[说明]一般情况下很难观察到光的干涉现象，原因是不同光源发出的光的频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相位差。故一般情况下不易观察到光的干涉现象。②[选一选]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

4、单色光B．周围环境的光太强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：选D　两只手电筒属于两个各自独立发光的光源，根据物体的发光机理，二者发出的光是非相干光，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。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．单缝屏的作用获得一个线光源，使光源有唯一的频率和振动情况，如果用激光直接照射双缝，可省去单缝屏。托马斯·杨当时没有激光，因此他用强光照亮一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光。3．双缝屏的作用平行光

5、照射到单缝S上，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光。4．屏上某处出现亮、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，即振动情况总是相同；暗条纹处振动步调总是相反。具体产生亮、暗条纹的条件为：(1)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：

6、PS1－PS2

7、＝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

8、纹或零级亮条纹。k为亮条纹的级次。(2)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

9、PS1－PS2

10、＝(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。5．做双缝干涉实验时应注意的问题(1)双缝干涉的条件是必须有相干光源，且双缝间的间距必须很小。(2)光源不同部位发出的光不一定

11、具有相同的频率和恒定的相位差，所以一般情况下很难观察到光的干涉现象，杨氏双缝干涉实验采用将一束光“一分为二”的方法获得相干光源。[典型例题]例1.如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10－6m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹。(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7m；(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°(已知sin37°＝0.6，c

12、os37°＝0.8)；(3)若让A光照射S1，B光照射S2，试分析光屏上能观察到的现象。[解析]　(1)设A光在空气中波长为λ1，在介质中波长为λ2，由n＝＝＝得λ1＝nλ2＝1.5×4×10－7m＝6×10－7m因为光程差Δr＝2.1×10－6m，所以N1＝＝＝3.5由此可知，从S1和S2到P点的路程差是波长λ1的3.5倍，即半波长的奇数倍，