4　实验：用双缝干涉测量光的波长

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1、光的波动性实验：用双缝干涉测光的波长考点过关能力测试点解题关键点1、光波的叠加原理2、光的干涉条件、形成原因、条纹特征、应用等3、光的衍射条件、图样及图样与波长、缝宽的定性关系4、电磁波谱及各电磁波的产生机理1、正确理解波的叠加原理是解释光的干涉和衍射现象的关键2、正确理解条纹的间距公式：活题巧解〔例1〕如图68-1所示：这是用干涉法测量细金属丝直径的装置，所用单色光是用自然光经过滤光片后产生的。（1）检测中所观察到的干涉条纹是由哪两个表面反射的光线叠加而成的？PQRA．a的上表面和b的下表面a

2、B．a的上表面和b的上表面C．a的下表面和b的上表面bD．a的下表面和b的下表面图68-1图68-2（2）如果在某次测量中得到如图68-2所示的干涉图样，干涉条纹产生弯曲是由于下面的测量平台不平整而产生的。平台表面有凸起点的干涉条纹是；表面有凹坑的干涉条纹是。【解析】本题考查的知识点①相干条件；②簿膜干涉的应用。对普通光源来说，即使是同一光源发出的同一频率的两束光在叠加区域里也不会发生干涉，这是由光源中原子分子发光的复杂性以及相干光的条件所决定的。只有同一波列的光被分成两束以后才可能满足光的相干

3、条件。题（1）中进入a中后的某一波列的光在空气膜的上下两个表面上发生反射，形成两个相干波列，分别从a的上表面出射，由于空气膜很薄，空气膜的倾角很小，这两列相干光能重合在一起产生干涉。题（2）：由波的叠加原理和双缝干涉实验可知：同一干涉条纹应有同一光程差，相邻的明（或暗）条纹之间的光程差相差一个波长。如果b面某点是凹下去的，由几何知识可知相邻的明（或暗）条纹之间的光程差相差一个波长的水平间距将减小，反之也然。实验中当细金属丝的直径略为增加时，条纹会向劈尖移动【答案】（1）C（2）R、P【方法提炼】

4、解这类题时要紧扣干涉条件、双缝干涉实验中对明暗条纹的分析结论以及能量守恒定律进行思考。【易错分析】在问题（1）中，学生不明确两列相干光是来自于空气劈的上下两个表面（亦即a的下表面和b的上表面），因教材上本节内容的知识结构本身不完整，学生仅仅知道干涉时频率相等，所以常错选A、B。在问题（2）中，不会把产生明暗干涉条纹的具体条件与几何知识相结合来分析处理实际问题。〔例2〕光的干涉现象的衍射现象有什么区别和联系？【解析】光的干涉和光的衍射都是光的波动性的重要实验证据。干涉图样和衍射图样都是明暗相间的条

5、纹（对单色光）或彩色条纹（对复色光）。干涉通常是由同一光源分离出的两列光波在相遇处由于叠加而出现加强和减弱的现象，它强调的是两列或有限的几列光波的叠加，并认为每列光波在叠加前都是沿直线传播的。衍射则是由于光波在传播过程中遇到障碍物或孔、缝时出现偏离直线传播的现象，它强调的是一列波自身的行为。衍射图样的出现是由于单缝所在处产生了无数个子波，这无数个子波在屏上不同点相互叠加，有规律地相互加强和减弱，可见，干涉和衍射都是波的叠加行为。事实上，对参与干涉的每列波而言，仍然存在着它自身如何传播的问题，因此

6、在实际问题中干涉和衍射往往同存在，只是在不同条件下，主次不同而已。从观察上看，干涉图样是等宽的明暗相间的条纹；而衍射条纹则不等距，中央有特别明亮的宽条纹，两边条纹宽度越来越窄，亮度很快减弱。【答案】光的干涉光的衍射联系都是光的波动性的重要证据，图样都是明暗相间的条纹或彩色条纹，都是波的叠加结果区别条件频率相同的两个相干光源相遇障碍物或孔尺寸比波长小（或差不多）现象单色光明暗相间的等距条纹明暗相间不等距条纹复色光彩色等距条纹彩色不等距、中央有特别明亮的宽条纹本质两列或两列以上的有限列叠加的结果无数

7、列叠加的结果〔例3〕以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上，双缝隙遭到屏的垂直距离为1m，（1）从第一级亮纹到同侧第四级亮纹之间的距离为7.5mm，求单色光的波长；（2）若入射光的波长为600nm，求相邻两条纹之间的距离？【解析】考查知识点①双缝隙干涉；②条纹宽度与狭缝间距、缝到屏的距离及光的波长之间的关系。用公式计算时要知道式子中各个物理量的函义，中央条纹是第0级而不是第一级，相邻明条纹之间的间距等于相邻暗条纹之间的间距。【答案】（1）根据双缝干涉明条纹或暗条纹之间的间距：，K1，K2=0，1

8、，2…，以K2=1和K1=4代入上式得：Δx1,4=x4-x1=(4-1),,（2）当λ=600nm时，【方法提炼】要理解表达式的函义，最好要能推导关系方程。【易错分析】不明白公式中各个物理量的函义，学生常会把中央条纹作为第一级。测试时间45分钟活题巧解测试分值60分1、如图68-3所示是一个双缝干涉实验装置示意图，其中S为单缝，S1S2为双缝，P为光屏。实验时用白光从左边照射单缝S，可在光屏上观察到彩色的条纹。现在S1左边加一个红色的滤光片（只能透过红光），在S2左边加一个绿色滤光片（只能透过