142光的干涉衍射和偏振学生版.docx
第二讲光的干涉、衍射和偏振
[选择性必修第一册]
1．阅读第四章第3节，“光的双缝干涉”这一部分内容，理解出现亮、暗条纹的条件。
2．阅读第四章第3节，“干涉条纹和光的波长之间的关系”这一部分内容，结合图4.3－4请推导出相邻亮条纹距离的表达式？
3．阅读第四章第3节，“薄膜干涉”这一部分内容，理解出现薄膜干涉的原理。
4．比较第四章第4节图4.4－4、第5节图4.5－2这两幅图，双缝干涉图样和单缝衍射图样有什么异同？
5．阅读第四章第6节，【演示】“观察光的偏振现象”，图4.6－3丙中，若使偏振片Q在垂直于光的传播方向上逐渐旋转90°，光屏上会有什么变化？
6．阅读第四章第3节的【科学漫步】，了解光的本性。
7．阅读第四章第5节的【科学漫步】，了解泊松亮斑以及衍射在生物学及其他科学领域的应用。
8．阅读第四章第6节的【科学漫步】，了解立体电影（3D电影）的播放原理。
考点一光的干涉现象
光的干涉
1．定义：在两列光波叠加的区域，某些区域相互加强，出现______条纹；某些区域相互减弱，出现______条纹，且加强区域和减弱区域相互____________的现象。
2．条件：（1）两束光的频率____________；（2）相位差____________。
3．双缝干涉
（1）图样特点：
①单色光照射时形成明暗相间的等间距的干涉条纹；
②白光照射时，中央为_________条纹，其余为______条纹。
（2）亮暗条纹位置的判断方法
①如图甲所示，光源S1、S2发出的光到屏上某点的路程差r2－r1＝±kλ（k＝0，1，2，…）时，光屏上出现亮条纹。
②光的路程差r2－r1＝±(2k＋1)（k＝0，1，2，…）时，光屏上出现暗条纹。
（3）亮条纹中心的位置的推导
如图甲所示，在线段P1S2上作P1M＝P1S1，于是S2M＝r2－r1。由于两缝之间的距离d远远小于缝到屏的距离l，所以能够认为三角形S1S2M是直角三角形。根据三角函数的关系，有r2－r1＝dsinθ。
另一方面：当角θ很小时，用弧度表示的θ与它的正弦sinθ、正切tanθ，三者近似相等。所以x＝ltanθ≈lsinθ，消去sinθ，有r2－r1＝，当两列波的路程差为波长的整数倍，即＝nλ（n＝0，±1，±2，…）时出现亮条纹，也就是说，亮条纹中心的位置为x＝。
（4）条纹间距：由上面的分析可知，相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距是Δx＝，其中l是双缝到光屏的距离，d是双缝间的距离，λ是光波的波长。
4．薄膜干涉
（1）形成原因：如图乙所示，竖直放置的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。
光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA′和后表面BB′分别发生反射，形成的两列频率相同的光波相互叠加，发生干涉。
（2）明暗条纹的判断方法：对于单色光，当薄膜前后两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr＝kλ（k＝0，1，2，…）时，出现亮条纹；两列光波的路程差Δr＝(2k＋1)（k＝0，1，2，…）时，出现暗条纹。
注意：式中λ为光在薄膜中的波长。
（2024·吉林省·历年真题）某同学自制双缝干涉实验装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示，用绿色激光照双缝，能在墙面上观察到干涉条纹，下列说法可以使相邻两条亮纹中央间距变小的是（）
A．换用更粗的头发丝 B．换用红色激光照双缝
C．增大纸板与墙面的距离 D．减小光源与纸板的距离
（2023高考·江苏卷）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（）
A．倍 B．倍 C．2倍 D．3倍
劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示。
现若在图甲的装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹（）
A．变疏 B．变密 C．不变 D．消失
1．有关干涉的几个问题
（1）两列光发生干涉的必要条件是两列光的频率相同，相位差恒定。
（2）相干光的获得方法。
a．将一束光分成两束而获得，此法称为分光法。
b．利用激光。
2．薄膜干涉现象的应用
（1）增透膜：增透膜的厚度为透射光在薄膜中波长的四分之一，使薄膜前后两面的反射光的路程差为薄膜中波长的一半，故反射光叠加后减弱，透射光的强度增强。
（2）利用薄膜干涉检测平滑度：如图甲所示，两板之间形成一个空气薄层，用单色光从上向下照射，如果被检测表面是平滑的，得到的干涉图样必是等间距的。如果某处凹下，则对应亮纹