第4章 4.1 光的干涉
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第四章：多光束干涉与光学薄膜
注：透射光的干涉条纹极为明锐，是多光束干 涉最显著的特点。
§4－1平行平板的多光束干涉
四、多光束干涉条纹的锐度：
为了表示多光束干涉条纹极为明锐这一特点， 引入条纹的锐度概念。
条纹的锐度用条纹的位相差半宽度来表示，即：
条纹中强度等于峰值强度
I(t) I(i)
1
一半的两点间的位相差距离，
记为Δδ，对于第m级条纹， 1
n2 sin 2 0
2 2nh cos m 2
所以对于同一个干涉级，不同波长光的亮纹
位置将有所不同，两组亮纹的圆心虽然重合，
但它们的半径略有不同，位置互相错开。
考虑到楔形板内表面镀金属膜的影响：如图4
－7所示，对于靠近条纹中心的某一点 0
对应于两个波长的干涉级差为
§4－2法布里－珀罗干涉仪 和陆末－盖尔克板
（2）、随着R增大，透射光暗条纹强度降低，
亮条纹的宽度变窄，锐度和对比度增大。
（3）、R 1时，透射光干涉图样由在几乎全 黑的背景上的一组很细的亮条纹所组成。反射 光干涉图样和透射光干涉图样互补，由在均匀 明亮背景上的很细的暗条纹组成，这些暗条纹 不如透射光图样中暗背景上的亮条纹看起来清 楚，故在实际中都采用透射光的干涉条纹。
对应于两个波长的干涉级差为
m
m1
m2
2h
1
2h
2
2h1 2
12
而m e / e，
Δe 两个波长的同级条纹的相对位移。e：同
一波长的条纹间距。
2
1
e 2he
12
e 2he
2
2
则：
1
2
§4－2法布里－珀罗干涉仪 和陆末－盖尔克板
是λ1和λ2的平均波长，其值可预先测出。 h是标准具间隔
物理光学第四章梁铨廷
第四章 多光束干涉与光学薄膜
➢上一章在讨论平板的干涉时，仅仅讨论了最先出射 的两光束的干涉问题，这是在特定条件下采取的一种 近似处理方法。 ➢事实上，光束在平板内经过多次的反射和透射，严 格地说，干涉是一种多光束干涉。 ➢多光束干涉与两光束干涉相比，干涉条纹更加精细， 利用多光束干涉原理制造的干涉仪是最精密的光学测 量仪器，多光束干涉原理在现代激光技术和光学薄膜 技术中也有着重要的应用。
Et2 r 2a1 exp( j )
Er1 Er2 Er3 E0
i
Et3 r 4a1 exp( 2 j )
B
n i'
d
AC
Etk r 2(k1)a1 exp[ j(k 1) ]
D
在无穷远定域面上的合振幅：
Et1 Et 2 Et 3
Et Etk
由于反射系数：
k 1
Et
1
r2
a1 exp(
j
)
4.1.2 多光束干涉图样的特点
1. 反射光、透射光的干涉条纹互补； 2. 干涉条纹的明暗和光强值由位相差决定。
对于反射光
当
2m 1 时为亮纹，其光强为
I M r
F 1 F
I
i
当 2m 时为暗纹，其光强为 Imr 0;
对于透射光
当 2m 时为亮纹，其光强为 I M t I i
当
2m 1时为暗纹，其光强为
由于F－P干涉仪产生的条纹非常细锐、明亮，所以它的分 辩能力很强。
2、激光器的谐振腔，用于选模（选频）。
4.1 平行平板的多光束干涉
若平行平板的反射率很低，则Er1、 Er2的强度接近， Er3、 Er4…的光强 与前两束相差较大。
因此考虑反射光的干涉时，只考虑 前两束光的干涉可以得到很好的近 似。 若平行平板的反射率较高，则除 Er1外，其余反射光的强度相差不 大，因此必须考虑多光束干涉。
➢上一章在讨论平板的干涉时，仅仅讨论了最先出射 的两光束的干涉问题，这是在特定条件下采取的一种 近似处理方法。 ➢事实上，光束在平板内经过多次的反射和透射，严 格地说，干涉是一种多光束干涉。 ➢多光束干涉与两光束干涉相比，干涉条纹更加精细， 利用多光束干涉原理制造的干涉仪是最精密的光学测 量仪器，多光束干涉原理在现代激光技术和光学薄膜 技术中也有着重要的应用。
Et2 r 2a1 exp( j )
Er1 Er2 Er3 E0
i
Et3 r 4a1 exp( 2 j )
B
n i'
d
AC
Etk r 2(k1)a1 exp[ j(k 1) ]
D
在无穷远定域面上的合振幅：
Et1 Et 2 Et 3
Et Etk
由于反射系数：
k 1
Et
1
r2
a1 exp(
j
)
4.1.2 多光束干涉图样的特点
1. 反射光、透射光的干涉条纹互补； 2. 干涉条纹的明暗和光强值由位相差决定。
对于反射光
当
2m 1 时为亮纹，其光强为
I M r
F 1 F
I
i
当 2m 时为暗纹，其光强为 Imr 0;
对于透射光
当 2m 时为亮纹，其光强为 I M t I i
当
2m 1时为暗纹，其光强为
由于F－P干涉仪产生的条纹非常细锐、明亮，所以它的分 辩能力很强。
2、激光器的谐振腔，用于选模（选频）。
4.1 平行平板的多光束干涉
若平行平板的反射率很低，则Er1、 Er2的强度接近， Er3、 Er4…的光强 与前两束相差较大。
因此考虑反射光的干涉时，只考虑 前两束光的干涉可以得到很好的近 似。 若平行平板的反射率较高，则除 Er1外，其余反射光的强度相差不 大，因此必须考虑多光束干涉。
第4章 光学干涉测量技术
武汉大学 电子信息学院
25
§4.1 干涉测量基础
（二）干涉条纹的处理方法 1、数字波面的获取 干涉仪检测光学元件面形，对获得的干涉图进行数字化转换，并 由计算机替代人眼进行判读，即为数字干涉法。在对模拟干涉图像进 行数字化转换后，需要提取干涉图上的条纹信息，即确定干涉条纹的 中心点坐标及干涉级次。一般处理过程需要如下几个步骤： (1)背景滤除：对原始图像进行预处理； (2)二值化：使干涉图变为二值化图像； (3)细化：保留条纹中心曲线，从而提取出条纹上点的坐标； (4)修像：去除细化图像中的干扰信息，修改间断点； (5)标记：对干涉条纹进行跟踪、标记不同条纹的干涉级次； (6)采样：用等间距采样现贯穿干涉图像区间，均匀设置采样点。 采样结束后即完成了对数字化干涉图像的图像处理过程，获得了 离散的、采样点基本均布的波面数据集合（x,y,p）。在经过后续的波 面拟合计算等可以得到波面数字分布。
光学测试技术
第四章 光学干涉测量技术
2013年5月26日
干涉技术和干涉仪在光学测量中占有重要地位。近年来，随 着数字图像处理技术的不断发展，使干涉测量这种以光波长作为 测量尺度和测量基准的技术得到更为广泛的应用。 在光学材料特性参数测试方面，用干涉法测量材料折射率精度 可达10-6；对材料光学均匀性的测量精度则可达10-7； 用干涉法可测量光学元件特征参数，用球面干涉仪测量球面曲 率半径精度达1μm，测量球面面形精度为1/100λ；用干涉法测量 平面面形精度为1/1000λ；用干涉法测量角度时测量精度可达 0.05″以上； 在光学薄膜厚度测试方面，用干涉法测厚的精度可达0.1nm； 在光学系统成像质量检验方面，利用干涉法可测定光学系统的 波像差，精度可达1/20λ，并可利用干涉图的数字化及后续处理 解算出成像系统的点扩散函数、中心点亮度、光学传递函数以 及各种单色像差。
第四章光的相干性概论
第四章 光的相干性概论
在前面的各个部分，凡是涉及到光的叠加，我们通常采用相干叠加或非相干 叠加的方法进行处理。例如在杨氏干涉装置中，两列光波如果是相干的，则叠加
之后干涉项 2A1A2 cos ∆ϕ ≠ 0 ，如果是非相干的，则干涉项 2 A1A2 cos ∆ϕ = 0 。
或者说，在数学处理上，对于相干光，叠加时复振幅相加，U (r) = U1(r) + U2 (r) ；
L0 = ∆Z = λ2 / ∆λ （1.6.8）正是上述的 δMax ，于是对上述现象可以作如下解释。
L =λ2/∆λ 0 Z
带宽为∆λ 的准单色波所形成的波包
由于光源是非单色波 λ ~ λ + ∆λ ，则就是非定态光波，在空间是一个有效长 度为 L0 = λ 2 / ∆λ 的波包。对于屏上的中心点O，到双缝S1、S2的光程相等，因而
= 2 I 0 dx (1 + cos
2π λ
δ ) = 2 I 0 dx [1 + cos
2π λ
( β x + δ 2 )]
∫ 干涉场的强度为 I
= 2I0
b
2 −b
2
dx[1
+
cos
2π λ
(β x + δ2 )]
=
2I0 (b
+
λ πβ
sin
π bβ λ
cos
2π λ
δ2)
I Max
=
2I0b
=| U1(S1,
r)
|2
+
| U2 (S1)
|2
+U1
(S1
)U
∗ 2
(
S1
)
+
在前面的各个部分，凡是涉及到光的叠加，我们通常采用相干叠加或非相干 叠加的方法进行处理。例如在杨氏干涉装置中，两列光波如果是相干的，则叠加
之后干涉项 2A1A2 cos ∆ϕ ≠ 0 ，如果是非相干的，则干涉项 2 A1A2 cos ∆ϕ = 0 。
或者说，在数学处理上，对于相干光，叠加时复振幅相加，U (r) = U1(r) + U2 (r) ；
L0 = ∆Z = λ2 / ∆λ （1.6.8）正是上述的 δMax ，于是对上述现象可以作如下解释。
L =λ2/∆λ 0 Z
带宽为∆λ 的准单色波所形成的波包
由于光源是非单色波 λ ~ λ + ∆λ ，则就是非定态光波，在空间是一个有效长 度为 L0 = λ 2 / ∆λ 的波包。对于屏上的中心点O，到双缝S1、S2的光程相等，因而
= 2 I 0 dx (1 + cos
2π λ
δ ) = 2 I 0 dx [1 + cos
2π λ
( β x + δ 2 )]
∫ 干涉场的强度为 I
= 2I0
b
2 −b
2
dx[1
+
cos
2π λ
(β x + δ2 )]
=
2I0 (b
+
λ πβ
sin
π bβ λ
cos
2π λ
δ2)
I Max
=
2I0b
=| U1(S1,
r)
|2
+
| U2 (S1)
|2
+U1
(S1
)U
∗ 2
(
S1
)
+
第四章光的干涉
§6 激光谐振腔的选模原理
据相干加强条件 2nh=m m=1,2,3…; ∵ =c/ ∴满足相干加强的频率为 m= mc / 2nh(纵模)
相邻两纵模间隔 q= m+1- m= c / 2nh
相邻两纵模间隔 q= m+1- m= c / 2nh
例: He-Ne激光器中,原子发出的0=4.7×1014HZ （ 0 =632.8nm） 谱线的宽度=1.5×109HZ。 如果He-Ne激光器的腔长h=10cm，n≈1。问有多 少个纵模输出？如果h=30cm呢?
解: 相邻的两纵模间隔 q= m+1- m= c/2nh
1) 若激光器的腔长h=10cm 激光器输出的纵模个数
N= / q=1
2) 若激光器的腔长 h=30cm
N= / q= 3
§7 光学薄膜
镀膜技术
用真空蒸发、沉淀或甩胶的方法,在璃或 光滑的金属表面涂、镀一层很薄的透明电介质 或金属膜层。
空气
三．应用
1． 可测光的波长，透明薄膜的厚度， 折射率等。
2．可测光波的相干长度 max =L0= 2/ 。
§5 法布里—珀罗干涉仪 一．法布里—珀罗干涉仪的结构
扩展源
准直透镜
分束板，内侧镀膜 会聚透镜
G1,G2间,间距h可调—法布里-珀罗干涉仪
G1,G2间,间距h固定—法布里-珀罗标准具
多光束相干光在L2焦平面上形成等倾圆环条纹
h=mmax/2。 若膜厚发生变化dh,干涉级次发生变化dm
等倾条纹
M1
M1⊥M2 M1‖M max ↓ → mmax ↓
b. 若 h↑ → max ↑→ mmax ↑ 若dm=N，则dh=N/2，测量精度数量级
2．等厚条纹
《物理光学》第4章-多光束干涉与光学薄膜解析
缝数为25000条的光栅的分辨本领约为0.1埃。 底边长5厘米的重火石玻璃棱镜的分辨本领1埃。
小结：法布里—珀罗干涉仪
I t I i
1
A
2
1 R
1 1 F sin 2
2
2
1
e
2he
2
S.R
2
2h
A
0.97mS
m
干涉图样的特点:
S
1
R R
4 h cos 2
1 0.8
I(0.9 ) 0.6 I(0.5 ) I(0.2 ) 0.4
不使两组条纹的相对位移Δe大于条纹的间距e，否则会发生
不同级条纹的重叠现象。把Δe恰好等于e时相应的波长差称
为标准具常数或标准具的光谱范围，是它所能测量的最大波
长差。
S.R
2
2h
例：标准具间隔h＝5毫米，光波平均波长 5000 埃的情
况，
S。R =0.25埃。
能够分辨的最小波长差(Δλ)m （分辨极限）：
1.310 6
1.310 6
例题1 F-P干涉仪中镀金属膜的两玻璃板内表面的反射系数
r=0.8944，求：1）干涉仪条纹的精细度系数F；2）条纹半宽度；3） 条纹精细度。
解：1）精细度系数
F
4
1
2
I(t)/I(i) 1
r 2 0.8944 2 0.8
F
4
1 2
4 0.8
1 0.82
80
4.2.1 法布里-珀罗干涉仪
产生的条纹要精细得多
相继两光束的位相差：
4 h cos 2
φ：金属内表面反射时的相变
设金属膜的吸收率为A,应有：
I t I i
《光的干涉》 讲义
《光的干涉》讲义在我们生活的这个奇妙世界里，光无处不在。
从照亮我们前行道路的路灯，到让我们欣赏到美丽色彩的彩虹，光以其独特的方式展现着它的魅力。
而在光学的众多现象中，光的干涉是一个非常重要且有趣的现象。
那么，什么是光的干涉呢？简单来说，光的干涉是指两束或多束光在相遇时相互叠加，导致某些区域的光强度增强，而某些区域的光强度减弱的现象。
这种现象就好像两列水波相遇时会发生的情况一样。
要理解光的干涉，首先我们得了解一下光的本质。
在很长一段时间里，人们对于光的本质存在着不同的看法。
一种观点认为光是一种粒子，而另一种观点则认为光是一种波。
经过大量的实验和研究，现在我们知道光具有波粒二象性，在某些情况下表现出粒子的特性，而在另一些情况下则表现出波的特性。
而光的干涉现象，正是光的波动性的有力证明。
光的干涉现象可以通过一些经典的实验来观察。
其中最著名的实验之一就是杨氏双缝干涉实验。
在这个实验中，一束光通过一个有两条狭缝的挡板，然后在后面的屏幕上形成了一系列明暗相间的条纹。
这些条纹的出现，正是因为从两条狭缝出来的光发生了干涉。
我们来具体分析一下这个实验。
假设从两条狭缝出来的光的波长相同、频率相同、相位相同，那么当它们在屏幕上相遇时，如果两束光的波峰与波峰相遇，或者波谷与波谷相遇，就会发生相长干涉，使得光的强度增强，从而在屏幕上形成亮条纹；而如果一束光的波峰与另一束光的波谷相遇，就会发生相消干涉，使得光的强度减弱，从而在屏幕上形成暗条纹。
光的干涉在实际生活中有着广泛的应用。
比如说，在光学精密测量中，利用干涉原理可以精确地测量长度、厚度等物理量。
例如，迈克尔逊干涉仪就是一种基于光的干涉原理的精密测量仪器，它可以用来测量微小的长度变化。
在薄膜干涉方面，我们也能经常观察到光的干涉现象。
比如，当我们对着肥皂泡或者油膜表面观察时，常常能看到五彩斑斓的颜色。
这是因为薄膜的上下表面反射的光发生了干涉，不同波长的光在不同的厚度处发生相长干涉或相消干涉，从而使得我们看到了不同的颜色。
《光的干涉》 讲义
《光的干涉》讲义在我们的日常生活中，光无处不在，它照亮了我们的世界，让我们能够看到周围的一切。
然而，光的奥秘远不止我们所看到的那么简单。
其中，光的干涉现象就是一个令人着迷的领域。
什么是光的干涉呢？简单来说，就是两列或多列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终减弱，从而形成稳定的强弱分布的现象。
要理解光的干涉，我们首先得了解一下光的本质。
在很长一段时间里，人们对于光的本质存在着争论。
直到近代，科学家们逐渐认识到光具有波粒二象性。
在光的干涉现象中，我们主要考虑光的波动性。
光的干涉有两种常见的类型，分别是双缝干涉和薄膜干涉。
先来说说双缝干涉。
托马斯·杨在 1801 年进行了著名的双缝干涉实验。
实验装置很简单，就是在一块遮光板上开两条相距很近的狭缝，然后让一束单色光通过这两条狭缝，在后面的屏幕上就会出现明暗相间的条纹。
为什么会出现这样的条纹呢？这是因为从两条狭缝出来的光就像是两个波源，它们发出的光波在空间相遇并叠加。
当两列光波的波峰与波峰相遇，或者波谷与波谷相遇时，就会相互加强，形成亮条纹；而当波峰与波谷相遇时，就会相互抵消，形成暗条纹。
通过双缝干涉实验，我们可以得出一些重要的结论。
比如，相邻两个亮条纹或暗条纹之间的距离与光的波长、双缝之间的距离以及双缝到屏幕的距离都有关系。
这为我们测量光的波长提供了一种有效的方法。
接下来再谈谈薄膜干涉。
生活中我们常见的肥皂泡、水面上的油膜在阳光的照射下会呈现出五彩斑斓的颜色，这就是薄膜干涉的现象。
薄膜干涉的原理是由于薄膜的上下表面反射的光波相互叠加而产生的。
当一束光照射到薄膜上时，一部分光会在薄膜的上表面反射，另一部分光会穿过薄膜，在下表面反射后再穿出薄膜。
这两束反射光的光程差会随着薄膜的厚度和入射光的角度而变化。
当光程差恰好为波长的整数倍时，就会出现加强，形成亮条纹；当光程差为半波长的奇数倍时，就会出现减弱，形成暗条纹。
薄膜干涉在实际中有很多应用。
光的干涉物理教案
光的干涉物理教案第一章：光的干涉现象简介1.1 教学目标了解光的干涉现象的定义掌握干涉现象的产生条件理解干涉现象的特点1.2 教学内容光的干涉现象的定义干涉现象的产生条件：相干光源、相干波源、介质的反射和折射干涉现象的特点：干涉条纹、干涉图样、光的加强和减弱1.3 教学方法采用讲解、演示和实验相结合的方式进行教学通过示例和图示帮助学生理解干涉现象的产生条件和特点1.4 教学评估通过课堂提问和学生实验报告来评估学生对光的干涉现象的理解程度第二章：双缝干涉实验2.1 教学目标了解双缝干涉实验的原理掌握双缝干涉实验的操作方法理解双缝干涉条纹的分布规律2.2 教学内容双缝干涉实验的原理：光波的叠加、干涉条纹的形成双缝干涉实验的操作方法：设备的组装、调整和测量双缝干涉条纹的分布规律：等间距、对称、中心亮条纹2.3 教学方法采用实验演示和分组实验的方式进行教学通过实验操作和观察帮助学生理解双缝干涉实验的原理和条纹分布规律2.4 教学评估通过实验报告和实验讨论来评估学生对双缝干涉实验的理解程度第三章：单缝衍射实验3.1 教学目标了解单缝衍射实验的原理掌握单缝衍射实验的操作方法理解单缝衍射条纹的分布规律3.2 教学内容单缝衍射实验的原理：光波的衍射、衍射条纹的形成单缝衍射实验的操作方法：设备的组装、调整和测量单缝衍射条纹的分布规律：非等间距、不对称、中心亮条纹3.3 教学方法采用实验演示和分组实验的方式进行教学通过实验操作和观察帮助学生理解单缝衍射实验的原理和条纹分布规律3.4 教学评估通过实验报告和实验讨论来评估学生对单缝衍射实验的理解程度第四章：干涉和衍射的比较4.1 教学目标了解干涉和衍射的联系和区别掌握干涉和衍射的原理和特点能够区分干涉和衍射现象4.2 教学内容干涉和衍射的联系：都是光波的波动现象干涉和衍射的区别：干涉是两个或多个光波的叠加，衍射是光波通过障碍物或开口的传播干涉和衍射的原理和特点：干涉需要相干光源，衍射需要光波通过障碍物或开口4.3 教学方法采用讲解和讨论的方式进行教学通过示例和图示帮助学生理解干涉和衍射的联系和区别4.4 教学评估通过课堂提问和讨论来评估学生对干涉和衍射的理解程度第五章：光的干涉应用5.1 教学目标了解光的干涉应用的领域掌握光的干涉技术的原理和方法理解光的干涉技术的重要性5.2 教学内容光的干涉应用的领域：光学仪器、光学通信、光学显示等光的干涉技术的原理和方法：干涉仪、干涉滤光片、干涉显微镜等光的干涉技术的重要性：提高光学系统的分辨率和灵敏度5.3 教学方法采用讲解和示例的方式进行教学通过实际应用案例帮助学生理解光的干涉技术的原理和重要性5.4 教学评估通过课堂提问和讨论来评估学生对光的干涉应用的理解程度第六章：薄膜干涉6.1 教学目标了解薄膜干涉现象的产生掌握薄膜干涉条纹的特性理解薄膜干涉在实际应用中的意义6.2 教学内容薄膜干涉现象的产生：光照射在薄膜上下表面反射形成的干涉薄膜干涉条纹的特性：等间隔、对称、与薄膜厚度有关薄膜干涉在实际应用中的意义：光学滤光片、增透膜、反射镜等6.3 教学方法采用讲解、演示和实验相结合的方式进行教学通过示例和图示帮助学生理解薄膜干涉现象的产生和条纹特性6.4 教学评估通过课堂提问和学生实验报告来评估学生对薄膜干涉的理解程度第七章：迈克尔逊干涉仪7.1 教学目标了解迈克尔逊干涉仪的构造和原理掌握迈克尔逊干涉仪的操作方法理解迈克尔逊干涉仪在科学研究中的应用7.2 教学内容迈克尔逊干涉仪的构造：两个相互垂直的光路迈克尔逊干涉仪的原理：两束光路的光程差引起的干涉迈克尔逊干涉仪的操作方法：设备的组装、调整和测量迈克尔逊干涉仪在科学研究中的应用：测量光的波长、折射率等7.3 教学方法采用实验演示和分组实验的方式进行教学通过实验操作和观察帮助学生理解迈克尔逊干涉仪的构造和应用7.4 教学评估通过实验报告和实验讨论来评估学生对迈克尔逊干涉仪的理解程度第八章：激光干涉技术8.1 教学目标了解激光干涉技术的原理掌握激光干涉技术的应用理解激光干涉技术在现代科技中的重要性8.2 教学内容激光干涉技术的原理：激光的相干性和干涉现象激光干涉技术的应用：测距、测速、光学成像等激光干涉技术在现代科技中的重要性：精密测量、光盘刻录等8.3 教学方法采用讲解和示例的方式进行教学通过实际应用案例帮助学生理解激光干涉技术的原理和应用8.4 教学评估通过课堂提问和讨论来评估学生对激光干涉技术的理解程度第九章：干涉现象的数学描述9.1 教学目标掌握干涉现象的数学表达式理解干涉条纹的分布规律学会运用数学方法分析干涉现象9.2 教学内容干涉现象的数学表达式：干涉条纹的间距、强度等干涉条纹的分布规律：等间隔、对称、非等间隔等运用数学方法分析干涉现象：傅里叶级数、衍射理论等9.3 教学方法采用讲解和练习的方式进行教学通过示例和图示帮助学生理解干涉现象的数学描述方法9.4 教学评估通过课堂提问和练习题来评估学生对干涉现象数学描述的理解程度第十章：光的干涉现象研究前沿10.1 教学目标了解光的干涉现象研究的新进展掌握干涉现象在前沿领域的应用培养学生的创新意识和科研能力10.2 教学内容光的干涉现象研究的新进展：量子干涉、非线性干涉等干涉现象在前沿领域的应用：光子晶体、光学芯片等培养学生的创新意识和科研能力：探索新的干涉现象和应用10.3 教学方法采用讲座和讨论的方式进行教学通过前沿领域的实例和科研项目帮助学生了解光的干涉现象的研究前沿10.4 教学评估通过课堂提问和讨论来评估学生对光的干涉现象研究前沿的理解程度第十一章：干涉现象的计算机模拟11.1 教学目标了解计算机模拟干涉现象的方法掌握计算机模拟干涉现象的软件工具能够运用计算机模拟干涉现象并分析结果11.2 教学内容计算机模拟干涉现象的方法：数值模拟、图像处理等计算机模拟干涉现象的软件工具：Python、MATLAB等运用计算机模拟干涉现象并分析结果：编写程序、调整参数、分析干涉条纹等11.3 教学方法采用讲解和练习的方式进行教学通过示例和图示帮助学生理解计算机模拟干涉现象的方法和工具11.4 教学评估通过课堂提问和练习题来评估学生对计算机模拟干涉现象的理解程度第十二章：光的干涉现象实验设计与分析12.1 教学目标能够设计光的干涉现象实验掌握实验数据的采集与处理方法理解实验结果的分析与解释12.2 教学内容光的干涉现象实验设计：选择实验器材、确定实验步骤、设计实验方案实验数据的采集与处理方法：使用仪器测量、记录数据、处理数据实验结果的分析与解释：分析干涉条纹的特性、解释实验结果、讨论实验误差12.3 教学方法采用实验演示和分组实验的方式进行教学通过实验操作和观察帮助学生理解实验设计与分析的方法12.4 教学评估通过实验报告和实验讨论来评估学生对光的干涉现象实验设计与分析的理解程度第十三章：光的干涉现象在科学研究中的应用13.1 教学目标了解光的干涉现象在科学研究中的应用领域掌握光的干涉现象在实际科研中的实例培养学生的科研思维和创新能力13.2 教学内容光的干涉现象在科学研究中的应用领域：物理、化学、生物等光的干涉现象在实际科研中的实例：干涉光谱、干涉成像等培养学生的科研思维和创新能力：分析实际问题、设计干涉实验、提出解决方案13.3 教学方法采用讲解和实例分析的方式进行教学通过实际科研案例帮助学生了解光的干涉现象在科学研究中的应用13.4 教学评估通过课堂提问和讨论来评估学生对光的干涉现象在科学研究中的应用的理解程度第十四章：光的干涉现象与技术的发展趋势14.1 教学目标了解光的干涉现象与技术的发展趋势掌握新兴干涉技术及其应用培养学生的前瞻性和判断力14.2 教学内容光的干涉现象与技术的发展趋势：从传统干涉到纳米干涉、量子干涉等新兴干涉技术及其应用：光子集成电路、量子干涉仪等培养学生的前瞻性和判断力：分析技术发展、预测未来应用、评估潜在挑战14.3 教学方法采用讲座和讨论的方式进行教学通过前沿技术的实例和未来展望帮助学生了解光的干涉现象与技术的发展趋势14.4 教学评估通过课堂提问和讨论来评估学生对光的干涉现象与技术的发展趋势的理解程度第十五章：光的干涉现象综合讨论与研究15.1 教学目标能够综合运用所学知识分析光的干涉现象培养学生的独立研究和批判性思维能力了解光的干涉现象在实际应用中的挑战与机遇15.2 教学内容光的干涉现象综合讨论：结合不同章节内容，分析复杂的干涉现象培养学生的独立研究和批判性思维能力：设计研究问题、收集资料、提出观点了解光的干涉现象在实际应用中的挑战与机遇：讨论干涉技术的发展瓶颈和潜在解决方案15.3 教学方法采用小组讨论和报告的方式进行教学通过实际案例和问题引导学生进行综合分析和批判性思考15.4 教学评估通过小组报告和课堂讨论来评估学生对光的干涉现象综合讨论与研究的能力重点和难点解析重点：1. 光的干涉现象的定义、产生条件和特点。
高中物理选择性必修一-第四章-第四节-光的干涉
总结提升
1.由于薄膜干涉是经薄膜前、后表面反射的两束光叠加而形成的，所以 观察时眼睛与光源应在膜的同一侧. 2.在光的薄膜干涉中，前、后表面反射光的光程差由膜的厚度决定，所 以薄膜干涉中同一亮条纹或同一暗条纹应出现在厚度相同的地方，因此 又叫等厚干涉，每一条纹都是水平的. 3.用单色光照射得到明暗相间的条纹，用白光照射得到彩色条纹.
例4 用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜，所观察到的干涉条 纹为
√
解析 由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过 的光程差，则在薄膜干涉中取决于入射点处薄膜的厚度.因肥皂液薄膜在 重力作用下形成了一个上薄下厚的楔形膜，厚度相等的位置在同一条水 平线上，故同一条干涉条纹必然是水平的，由此可知只有选项B正确.
一、光的双缝干涉 导学探究
1.双缝干涉的装置示意图 实验装置如图2所示，有光源、单缝、双缝和光屏.
图2
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). 3.双缝屏的作用 平行光照射到单缝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.
图3
解析 P点与两缝的距离之差为Δr＝2.1×10－6 m 所以有 N1＝Δλ1r＝26.1××1100－－76mm＝3.5 由此可知，P点与S1、S2的距离差是半波长的奇数倍， 所以用A光在空气中做双缝干涉实验，P点是暗条纹.
(2)已知B光在某种介质中的波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向 空气时，临界角为37°(sin 37°＝0.6).
a光频率较小，同一介质对a光的折射率较小，故D错误.
三、薄膜干涉 1.薄膜干涉中相干光的获得 光照射到薄膜上，在薄膜的前、后两个面反射的光是由同一个实际的光 源分解而成的，它们具有相同的频率，恒定的相位差. 2.薄膜干涉的原理 光照在厚度不同的薄膜上时，前、后两个面的反射光的光程差等于相应 位置膜厚度的2倍，在某些位置，两列波叠加后相互加强，于是出现亮条 纹；在另一些位置，叠加后相互削弱，于是出现暗条纹.
光的干涉ppt
光的干涉ppt
xx年xx月xx日
contents
目录
• 光的干涉现象 • 光的干涉基本原理 • 实验方法和数据分析 • 实验结果和讨论 • 结论和展望
01
光的干涉现象
光的干涉定义
光的干涉是指两个或多个波源产生的光波在空间叠加时，形 成某些特定区域振动加强或减弱的现象。
干涉现象通常表现为明暗相间的条纹或色彩，称为干涉条纹 或干涉色彩。
通过本课程的学习，我们深入了解了光的干涉 基本概念、干涉原理、干涉仪器的使用以及干 涉现象在光学检测中的应用。
光的干涉在光学检测技术中具有重要的应用价 值，如光学表面检测、光学元件装配、光学薄 膜检测等领域。
展望未来
随着科学技术的发展，光的干涉技术的研究和应用 领域将不断扩大。
在未来，我们可能会看到更加先进的光学干涉仪器 和技术，如更高精度的干涉仪、更智能化的数据处
3
分析实验参数对干涉条纹特征的影响，如条纹 间距、亮度等。
02
光的干涉基本原理
双缝干涉
实验装置
双缝干涉实验中需要使用光源、双缝装置 和屏幕，光源发出的光经过双缝后形成两 束相干光，在屏幕上形成干涉条纹。
VS
干涉图样
双缝干涉的条纹呈现为明暗交替的平行条 纹，相邻条纹之间的距离为 $\Delta x = \frac{L}{d}\lambda$，其中 $L$ 为屏幕 到双缝的距离，$d$ 为双缝之间的距离， $\lambda$ 为光的波长。
离、微小角度等。
02
光学表面检测
干涉条纹可以用来检测光学表面的平整度和粗糙度，如检测光学镜片
的表面质量。
03
光学信息处理
干涉条纹可以用来进行光学信息处理，如全息技术、光学图像处理等
xx年xx月xx日
contents
目录
• 光的干涉现象 • 光的干涉基本原理 • 实验方法和数据分析 • 实验结果和讨论 • 结论和展望
01
光的干涉现象
光的干涉定义
光的干涉是指两个或多个波源产生的光波在空间叠加时，形 成某些特定区域振动加强或减弱的现象。
干涉现象通常表现为明暗相间的条纹或色彩，称为干涉条纹 或干涉色彩。
通过本课程的学习，我们深入了解了光的干涉 基本概念、干涉原理、干涉仪器的使用以及干 涉现象在光学检测中的应用。
光的干涉在光学检测技术中具有重要的应用价 值，如光学表面检测、光学元件装配、光学薄 膜检测等领域。
展望未来
随着科学技术的发展，光的干涉技术的研究和应用 领域将不断扩大。
在未来，我们可能会看到更加先进的光学干涉仪器 和技术，如更高精度的干涉仪、更智能化的数据处
3
分析实验参数对干涉条纹特征的影响，如条纹 间距、亮度等。
02
光的干涉基本原理
双缝干涉
实验装置
双缝干涉实验中需要使用光源、双缝装置 和屏幕，光源发出的光经过双缝后形成两 束相干光，在屏幕上形成干涉条纹。
VS
干涉图样
双缝干涉的条纹呈现为明暗交替的平行条 纹，相邻条纹之间的距离为 $\Delta x = \frac{L}{d}\lambda$，其中 $L$ 为屏幕 到双缝的距离，$d$ 为双缝之间的距离， $\lambda$ 为光的波长。
离、微小角度等。
02
光学表面检测
干涉条纹可以用来检测光学表面的平整度和粗糙度，如检测光学镜片
的表面质量。
03
光学信息处理
干涉条纹可以用来进行光学信息处理，如全息技术、光学图像处理等
光的干涉
洛埃镜
S1 d S2 M
E'
E
洛埃镜
此处为暗纹—半波损失
M为反射镜，S1为狭缝光源，它发出的光波一部分以接近于 为反射镜， 为狭缝光源， 为反射镜 90˚的入射角掠射于反射镜上，经反射到达屏幕 上，另一部 的入射角掠射于反射镜上， 的入射角掠射于反射镜上 经反射到达屏幕E上 分直接射到屏幕上。 可看作两个相干光源。 分直接射到屏幕上。S1和S2可看作两个相干光源。 处于位置 若光屏E处于位置 ，从光路上看，由S1和S2发出的光到达接 光屏 处于位置E'，从光路上看， 触处的路程相等，该处应该出现明条纹。 触处的路程相等，该处应该出现明条纹。但实验结果这里出现 的是暗条纹，说明反射光在该处出现了大小为π的相位变化 的相位变化， 的是暗条纹，说明反射光在该处出现了大小为 的相位变化， 这种现象称为“半波损失” 这种现象称为“半波损失”。
例题 4-4：
干涉现象应用于射电天文学： 干涉现象应用于射电天文学：将微波检测器安装在海平面上 h = 20m处。 处 当发射频率为ν= 60 MHz 的射电星从海面升起时，检测器收到来自星体和 当发射频率为 的射电星从海面升起时， 海面反射的电波干涉信号。求当第一个极大出现时， 海面反射的电波干涉信号。求当第一个极大出现时，射电星体相对于地平 线的仰角θ= 线的仰角 ？
获得相干光的基本方法是将光源上同一点发出的光设法 获得相干光的基本方法是将光源上同一点发出的光设法 同一点 一分为二” 然后再使这两部分光叠加起来， “一分为二”，然后再使这两部分光叠加起来，由于这两 部分光实际上都是来自同一发光原子 同一次发光， 同一发光原子的 部分光实际上都是来自同一发光原子的同一次发光，即每 一个光波列都分为两个频率相同、振动方向相同、 一个光波列都分为两个频率相同、振动方向相同、相位差 恒定的波列，因而这两部分光满足相干条件。 恒定的波列，因而这两部分光满足相干条件。 获得相干光的方法： 获得相干光的方法： ⑴使用单色光源（如：钠光灯、激光器等）； 使用单色光源（ 钠光灯、激光器等）； ⑵将一个分子单次发出的光波分为两个部分： 将一个分子单次发出的光波分为两个部分： 分波面法 分振幅（强度） 分振幅（强度）法
2013沪科版选修(3-4)第4章4.1《光的干涉》ppt课件
图 4－ 1 － 2
2．干涉条件：两列光的频率相同，振动情况相同 且相差恒定．能发生干涉的两列波称为相干波， 两个光源称为相干光源． 3．一般情况下很难观察到光的干涉现象的原因 由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同 一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同 的频率和恒定的相差，在一般情况下，很难找到 那么小的缝和那些特殊的装置．故一般情况下不 易观察到光的干涉现象．
二、屏上某处出现明、暗条纹的条件 同机械波的干涉一样，光波的干涉也有加强区和 减弱区，加强区照射到光屏上出现亮条纹，减弱 区照射到光屏上就出现暗条纹．对于相差为0的两 列光波如果光屏上某点到两个波源的路程差是波 长的整数倍，该点是加强点；如果光屏上某点到 两个波源的路程差是半波长的奇数倍，该点是减 弱点．因此，出现明条纹的条件是： 路程差δ＝kλ，k＝0,1,2，… 出现暗条纹的条件是：
课标定位
课前自主学案
4.1
核心要点突破
课堂互动讲练
知能优化训练
课标定位
学习目标： 1. 知道光的干涉现象和干涉条件，并 能从光的干涉现象中说明光是一种波． 2．理解杨氏双缝干涉实验中亮暗条纹产生的原因 ． 3．理解薄膜干涉的原理并能解释一些干涉现象． 4．了解相干光源，掌握干涉条件． 重点难点：杨氏双缝干涉实验是重点，亮暗条纹 产生的原因是难点．
图 4 － 1－ 1
核心要点突破
一、对光的干涉的理解 1．光的干涉：在两列光波的叠加区域，某些区 域相互加强，出现亮纹，某些区域相互减弱，
出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹
和暗纹相间的现象．
如图4－1－2所示，让一束平行 的单色光投射到一个有两条狭缝 S1和S2的挡板上，狭缝S1和S2相 距很近．如果光是一种波，狭缝 就成了两个波源，它们的振动情 况总是相同的．这两个波源发出 的光在挡板后面的空间互相叠加 ，发生干涉现象，光在一些位置 相互加强，在另一些位置相互削 弱，因此在挡板后面的屏上得到 明暗相间的条纹．
《光的干涉》》课件
海森堡显微镜
原理和结构
海森堡显微镜是一种高级显微 镜，它使用一个非常小的探针 去观察对象，通过测量与对象 的相互作用来达到观察的目的。
相位问题
由于海森堡不确定原理，显微 镜对被观察物体的相位信息有 很强的依赖，所以需要精确的 探测仪器和适当的调节手段。
物理学中的应用
海森堡显微镜在物理学领域中 被广泛应用，尤其是在凝聚态 物理学中的成像、磁学和拓扑 半导体应用方面。
环实验和菲涅尔双缝实验。
3
实验原理
干涉实验是通过将光分为两束，在不同 的方向下交汇，使两束光发生叠加干涉， 以观察到干涉现象。
杨氏实验
原理和装置
杨氏实验是通过一个小孔将 光传递到分别放置于两个处 于同一直线上的小孔中，在 较远处形成干涉条纹。
常见干涉条纹图像
这些干涉条纹具有明暗相间 的特点，这取决于每个点的 光程差，因此可以用于测量 各种量，如光的波长。
菲涅尔双缝实验
1
实验原理
光从一个孔洞透过薄膜时会发生衍射，产生干涉模式。双缝实验是通过两个小孔 将光传递到同一位置，形成干涉条纹。
2
实验装置
光源、两缝板、透镜等构成，双缝板用于形成两个小的、相邻的光源，发出相同 频率的光线，透镜用于将双缝放置在同一位置。
3
光学中的应用
双缝实验是成像和测量的强大工具，常用于研究物质结构、电子结构、拓扑材料 和光学技术等领域。
实际生活应用
杨氏实验在物理、化学、生 物学中被广泛应用。
牛顿环实验
原理和装置
由凸透镜和平板玻璃组成，在两 者接触处点的 光程差来控制的。光程差越大， 干涉条纹间的半径越大。
工程实践中的应用
牛顿环实验在高精度光学制造、 垂直测量和微观镜头制造方面被 广泛应用。
沪科版课件高中物理选修3-4光的干涉1.pptx
空白演示
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第四章光的波动性
4.1光的干涉
一、杨 氏双缝 干种干验涉波涉现 ，实象就是必波然动会独 观有 察的 到特 光征 的， 干如 涉果 现光象真．的是一
思考1：如果我们先假设光是一种波，那 么按照我们所学的波动知识，光要发生干 涉现象需要满足什么条件？
（频率相同、相差恒定）
思考2：有没有什么方法可以获得相干光— 频率相同的光呢？
天才的设想
单缝
双缝
巧妙解决了相干光问题
屏幕
光束
s1 s0
s2
红滤色片 (激光)
托马斯·杨
杨氏双缝实验被评为 十大最美丽实验之一。
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773―1829）在实 验室里成功的观察到光的干涉。
现象：出现亮暗相间的条纹。
兰 470nm
三、薄 膜生干活中涉我们经常见到光的干涉现象
肥皂泡呈彩色
水上的油膜呈彩色
昆虫的翅膀呈彩色 某些金属的表面呈彩色 压紧两块小玻璃片可看到彩色环
薄膜干涉实验
1、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。 2、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。 3、在火焰的同侧观察火焰的反射像。 4、像上出现明暗相间的黄色条纹
A、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的双缝干 涉条纹消失．
B、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条 纹仍然存在．
C、任何颜色的干涉条纹都不存在。 D、屏上无任何亮光．
3、用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹，
下列正确的说法是：（）AC A、干涉图样的中央亮纹是白色的； B、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹； C、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹； D、在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与 双缝间距离有关
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第四章光的波动性
4.1光的干涉
一、杨 氏双缝 干种干验涉波涉现 ，实象就是必波然动会独 观有 察的 到特 光征 的， 干如 涉果 现光象真．的是一
思考1：如果我们先假设光是一种波，那 么按照我们所学的波动知识，光要发生干 涉现象需要满足什么条件？
（频率相同、相差恒定）
思考2：有没有什么方法可以获得相干光— 频率相同的光呢？
天才的设想
单缝
双缝
巧妙解决了相干光问题
屏幕
光束
s1 s0
s2
红滤色片 (激光)
托马斯·杨
杨氏双缝实验被评为 十大最美丽实验之一。
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773―1829）在实 验室里成功的观察到光的干涉。
现象：出现亮暗相间的条纹。
兰 470nm
三、薄 膜生干活中涉我们经常见到光的干涉现象
肥皂泡呈彩色
水上的油膜呈彩色
昆虫的翅膀呈彩色 某些金属的表面呈彩色 压紧两块小玻璃片可看到彩色环
薄膜干涉实验
1、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。 2、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。 3、在火焰的同侧观察火焰的反射像。 4、像上出现明暗相间的黄色条纹
A、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的双缝干 涉条纹消失．
B、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条 纹仍然存在．
C、任何颜色的干涉条纹都不存在。 D、屏上无任何亮光．
3、用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹，
下列正确的说法是：（）AC A、干涉图样的中央亮纹是白色的； B、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹； C、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹； D、在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与 双缝间距离有关
《光的干涉》课件
实验原理：当光波入射到薄膜表面时 ，反射光和透射光会发生干涉，形成
特定的干涉条纹。
实验步骤
1. 制备不同厚度的薄膜样品。
2. 将光源对准薄膜，使光波入射到薄 膜表面。
3. 观察薄膜表面的干涉条纹，分析干 涉现象与薄膜厚度的关系。
迈克尔逊干涉仪
实验目的：利用迈克尔逊干涉仪观察不同波长的光的干 涉现象。 实验步骤
2. 将不同波长的光源依次对准迈克尔逊干涉仪。
实验原理：迈克尔逊干涉仪通过分束器将一束光分为两 束，分别经过反射镜后回到分束器，形成干涉。
1. 调整迈克尔逊干涉仪，确保光路正确。
3. 观察不同波长光的干涉条纹，分析干涉现象与波长 的关系。
04
光的干涉的应用
光学干涉测量技术
干涉仪的基本原理
干涉仪利用光的干涉现象来测量长度、角度、折射率等物理量。干涉仪的精度极高，可以达到纳米级 别。
光的波动性是指光以波的形式传播， 具有振幅、频率和相位等波动特征。
光的干涉是光波动性的具体表现之一 ，当两束或多束相干光波相遇时，它 们会相互叠加产生加强或减弱的现象 。
波的叠加原理
波的叠加原理是物理学中的基本原理之一，当两列波相遇时，它们会相互叠加， 形成新的波形。
在光的干涉中，当两束相干光波相遇时，它们的光程差决定了干涉加强或减弱的 位置。
多功能性
光学干涉技术将向多功能化发展，实现同时进行 多种参数的测量和多维度的信息获取。
光学干涉技术的挑战与机遇
挑战
光学干涉技术面临着测量精度、 稳定性、实时性等方面的挑战， 需要不断改进和完善技术方法。
机遇
随着科技的不断进步和应用需求 的增加，光学干涉技术在科学研 究、工业生产、医疗等领域的应 用前景将更加广阔。
特定的干涉条纹。
实验步骤
1. 制备不同厚度的薄膜样品。
2. 将光源对准薄膜，使光波入射到薄 膜表面。
3. 观察薄膜表面的干涉条纹，分析干 涉现象与薄膜厚度的关系。
迈克尔逊干涉仪
实验目的：利用迈克尔逊干涉仪观察不同波长的光的干 涉现象。 实验步骤
2. 将不同波长的光源依次对准迈克尔逊干涉仪。
实验原理：迈克尔逊干涉仪通过分束器将一束光分为两 束，分别经过反射镜后回到分束器，形成干涉。
1. 调整迈克尔逊干涉仪，确保光路正确。
3. 观察不同波长光的干涉条纹，分析干涉现象与波长 的关系。
04
光的干涉的应用
光学干涉测量技术
干涉仪的基本原理
干涉仪利用光的干涉现象来测量长度、角度、折射率等物理量。干涉仪的精度极高，可以达到纳米级 别。
光的波动性是指光以波的形式传播， 具有振幅、频率和相位等波动特征。
光的干涉是光波动性的具体表现之一 ，当两束或多束相干光波相遇时，它 们会相互叠加产生加强或减弱的现象 。
波的叠加原理
波的叠加原理是物理学中的基本原理之一，当两列波相遇时，它们会相互叠加， 形成新的波形。
在光的干涉中，当两束相干光波相遇时，它们的光程差决定了干涉加强或减弱的 位置。
多功能性
光学干涉技术将向多功能化发展，实现同时进行 多种参数的测量和多维度的信息获取。
光学干涉技术的挑战与机遇
挑战
光学干涉技术面临着测量精度、 稳定性、实时性等方面的挑战， 需要不断改进和完善技术方法。
机遇
随着科技的不断进步和应用需求 的增加，光学干涉技术在科学研 究、工业生产、医疗等领域的应 用前景将更加广阔。
光的干涉ppt课件
L
结论: 1.λ、θ一定时,相邻条纹等间距 2.λ一定时，劈尖θ角越小,ΔL越大,条纹越稀疏
3.θ一定时,λ越大,ΔL越大,条纹越稀疏
2、薄膜干涉的应用
①检验平面平整度
取一个透明的标准样板，放在待 检查的部件表面并在一端垫一薄 片，使样板的平面与被检查的平 面间形成一个楔形空气膜，用单 色光从上面照射，入射光从空气 层的上下表面反射出两列光形成 相干光，从反射光中就会看到干 涉条纹。
1.某同学利用如图所示实验观察光的干涉现象，其中A为单缝屏，B为双
缝屏，C为光屏。当让一束阳光照射A屏时，C屏上并没有出现干涉条纹,
移走B后,C上出现一窄亮斑。分析实验失败的原因可能是( )
B
A.单缝S太窄
B.单缝S太宽
C.S到S1和S2距离不相等
D.阳光不能作为光源
2.如图是双缝干涉实验装置示意图，使用波长为600 nm的橙色光照射
3.光的干涉
【复习回顾】 1.两列波发生干涉的条件？
①频率相同；②相位差恒定；③振动方向相同
2.两列波(步调相同）干涉时，振动加强的点和振动减弱的点如何判断？
振动始终加强点： 振动始终减弱点：
3.光能不能够发生干涉呢？为什么？
能，干涉是波特有的现象。
4.如果光波发生干涉，你可能看到一幅什么样的图景呢？
思考：条纹弯曲的地 方是凸起还是凹下？
检测面不平整
标准样板 劈尖空气薄层
待检部件
检测面平整
亮亮 亮
θ
d1 d2 d2
ab
检测面凹下
若检测面某处凹下，则对应的明条纹提前出现。
同理可推： 若检测面某处凸起，则对应的明条纹延后出现。
检测面凸起
生活中我们经常见到光的干涉现象:
《光的干涉》 讲义
《光的干涉》讲义一、光的本质在探讨光的干涉现象之前，我们先来了解一下光的本质。
光，一直以来都是物理学中一个令人着迷的研究对象。
长期以来，对于光究竟是粒子还是波，科学家们展开了激烈的争论。
牛顿认为光是由微小的粒子组成的，这种观点在一定时期内占据了主导地位。
然而，随着科学的发展，越来越多的实验现象表明，光具有波动性。
例如，光的衍射现象就无法用粒子说很好地解释，而用波动说则能得到合理的解释。
光具有波动性的一个重要证据是光的干涉。
二、光的干涉现象当两列或多列光波在空间相遇时，它们会相互叠加，在某些区域加强，在某些区域减弱，形成明暗相间的条纹，这就是光的干涉现象。
最典型的光的干涉实验是杨氏双缝干涉实验。
在这个实验中，一束光通过两个相距很近的狭缝，在后面的屏幕上形成了明暗相间的条纹。
还有一种常见的干涉现象是薄膜干涉。
比如，我们日常生活中看到的肥皂泡表面的彩色条纹，就是薄膜干涉的结果。
三、光的干涉条件要产生光的干涉现象，需要满足一定的条件。
首先，参与干涉的光波必须频率相同。
如果光波的频率不同，它们叠加时不会形成稳定的干涉条纹。
其次，光波的振动方向必须相同或者有固定的夹角。
最后，光波的相位差必须保持恒定。
只有同时满足这些条件，才能观察到明显的干涉现象。
四、杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验是证明光的波动性的经典实验之一。
实验装置非常简单，在一个遮光板上开两个相距很近的狭缝，然后让一束单色光通过这两个狭缝。
在屏幕上，我们会看到一系列明暗相间的条纹。
这些条纹的间距与光的波长、双缝间距以及双缝到屏幕的距离有关。
通过对条纹间距的测量和计算，可以精确地确定光的波长。
五、光的干涉的应用光的干涉在科学和技术领域有着广泛的应用。
在光学测量方面，利用干涉原理可以精确测量长度、厚度、微小位移等物理量。
在光学检测中，可以检测光学元件表面的平整度和粗糙度。
在激光技术中，干涉现象也起着重要的作用，例如用于制造稳定的激光腔。
六、干涉条纹的计算对于杨氏双缝干涉实验，条纹间距可以通过公式计算得出。
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4.1 光的干涉
学习目标知识脉络
1.认识光的干涉现象及光发生干涉的条
件.(重点)
2.理解光的干涉条纹的形成原因及干涉
现象的本质，认识干涉条纹的特征.(重
点)
3.了解光的干涉条纹的特点，理解用双
缝干涉测光波波长的原理.(难点)
4.了解薄膜干涉产生的原因，知道薄膜
干涉的应用.(难点)
杨氏双缝干涉实验
[先填空]
1.史实
托马斯·杨在历史上第一次解决了相干光源问题，成功做出了光的干涉实验.光的干涉现象微粒说无法解释，而波动说可做出完善解释，使人们认识到光具有波动性.
2.产生条件
频率相同、相差恒定、振动方向在同一直线上.
3.在双缝干涉实验中得到的干涉图样有如下特点
(1)单色光产生的干涉条纹都是间距相同的明暗相间的条纹，且中央为亮条纹.当两缝到屏上某点的路程差等于半波长的奇数倍时，该处出现暗条纹.
(2)若用白光做实验，中央条纹是白色，中央条纹两侧，各单色光所形成条纹疏密不同而出现彩色条纹重叠的现象.
4.如果两个光源发出的光能够产生干涉，这样的两个光源叫做相干光源.
[再判断]
1.任意两个光源发出的光叠加后都会发生稳定干涉现象.(×)
2.两列光的波峰与波峰叠加为亮条纹，波谷与波谷叠加为暗条纹.(×)
3.光的干涉现象证明光具有波动性.(√)
[后思考]
1.做双缝干涉实验时必须具备什么条件才能观察到干涉条纹？
【提示】必须是相干光源，且双缝间的间距必须很小.
2.一般情况下光源发出的光很难观察到干涉现象，这是什么原因？
【提示】光源不同部位发出的光不一定具有相同的频率和恒定的相差，不具备相干光源的条件.
[核心点击]
1.双缝干涉的示意图(如图4-1-1所示)
图4-1-1
(1)单缝屏的作用：获得一个有唯一频率和振动情况的线光源.
(2)双缝屏的作用：平行光照到单缝S上后，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光.
2.产生干涉的条件
(1)两列光的频率相同.
(2)两列光的振动方向相同且相位差恒定.发生干涉的两列波称为相干波，发生干涉的两个光源称为相干光源.相干光源可用同一束光分成两列的方法来获得.
图4-1-2
(3)由于不同光源发出的光频率一般不同，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.
(4)光屏上某处出现亮、暗条纹的条件：光的干涉跟波的干涉一样，也有加强区和减弱区，加强区照射到光屏上出现亮条纹，减弱区照射到光屏上出现暗条纹.如果光屏上某点到两个光源的路程差是波长的整数倍，那么该点就是加强点；如果光屏上某点到两个光源的路程差是半波长的奇数倍，那么该点就是减弱点.因此，光屏上出现亮条纹的条件是：路程差Δr＝|r2－r1|＝kλ(k＝0,1,2，…)；光
屏上出现暗条纹的条件是：路程差Δr＝|r2－r1|＝(2k＋1)λ
2(k＝0,1,2，…).
3.双缝干涉条纹的特点
(1)单色光的干涉图样
若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等.中央为亮条纹，两相邻亮纹(或暗纹)间距离与光的波长有关，波长越大，条纹间距越大.
图4-1-3
(2)白光的干涉图样
若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央条纹是白色的.这是因为：
①从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成明暗相间的条纹.各种色光都在中央条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹.
②两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的亮条纹间距宽度最大，紫光的亮条纹间距宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹.
1.在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光频率、波长均不相等，这时在屏上可看到什么现象？
【解析】两列光波发生干涉的条件之一是频率相等，利用双缝将一束光分成能够发生叠加的两束光，在光屏上形成干涉条纹，但分别用绿色滤光片和红色滤光片挡住两条缝后，红光和绿光频率不等，不能发生干涉，因此屏上不会出现干涉条纹，但屏上仍有亮光.
【答案】见解析
2.在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P 点的距离之差为0.6 μm ，若分别用频率f 1＝5.0×1014Hz 和f 2＝7.5×1014Hz 的单色光垂直照射双缝，则P 点出现明、暗条纹的情况是：
单色光f 1照射时出现______条纹，单色光f 2照射时出现______条纹.
【解析】 本题考查双缝干涉实验中屏上出现明、暗条纹的条件.根据波的叠加知识，可知与两个狭缝的光程差是波长的整数倍处出现亮条纹，与两个狭缝
的光程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹.据λ＝c f 可得λ1＝c f 1
＝3×1085.0×1014 m ＝0.6×10－6 m ＝0.6 μm ，λ2＝c f 2＝3.0×1087.5×1014 m ＝0.4×10－6 m ＝0.4 μm ，即d ＝λ1，d
＝32λ2.
【答案】 亮 暗
双缝干涉中亮条纹或暗条纹的判断方法
1.判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源(双缝)的光程差与波长的比值.
2.出现亮条纹的条件是光程差等于波长的整数倍.
3.出现暗条纹的条件是光程等于半波长的奇数倍，而不是整数倍.
1.实验现象
在酒精灯旁竖直放置的肥皂膜上，会出现明暗相间的条纹.
2.薄膜干涉的成因
竖直放置的肥皂液膜由于受重力的作用，下面厚，上面薄，因此，在膜上不
同位置，来自前后两个面的反射光所走的路程差不同，在某些位置，这两列波叠加后相互加强，于是出现了亮条纹，因此，薄膜上出现了亮暗相间的烛焰的像.
[再判断]
1.用红光照射薄膜时，会出现彩色条纹.(×)
2.用白光照射薄膜时，会出现彩色条纹.(√)
3.只能用肥皂膜，其他薄膜不会出现薄膜干涉现象.(×)
[后思考]
如图4-1-4所示是几种常见的薄膜干涉图样，这些干涉图样是怎样形成的呢？
图4-1-4
【提示】是由薄膜上、下表面反射光束相遇而产生的干涉.
[核心点击]
1.薄膜干涉现象
(1)成因
如图4-1-5所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用，下面厚、上面薄，因此在薄膜上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加.在某些位置，这两列波叠加后互相加强，则出现亮条纹；在另一些地方，叠加后互相削弱，则出现暗条纹.故在单色光照射下，就出现了明暗相间的干涉条纹；若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹.
图4-1-5
(2)现象
①每一条纹呈水平状态排列.
②由于各种色光干涉后相邻两亮纹中心的距离不同，所以若用白光做这个实验，会观察到彩色干涉条纹.
2.薄膜干涉的应用
(1)增透膜
照相机、望远镜的镜头表面常镀一层透光的膜，膜的上表面与玻璃表面反射的光发生干涉，由于只有一定波长(一定颜色)的光干涉时才会相互加强，所以镀膜镜头看起来是有颜色的.镀膜厚度不同，镜头的颜色也不一样.一般增透膜的厚
度是光在薄膜介质中传播的波长的1
4，即d＝
λ
4，若厚度为绿光在薄膜中波长的
1
4，
则镜头看起来呈淡紫色.
(2)用干涉法检查平面
如图4-1-6所示，被检查平面B与标准样板A之间形成了一个楔形的空气薄膜，用单色光照射时，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.被检查平面若是平的，空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上，干涉条纹平行；若被检查表面某些地方不平，那里的空气膜产生的干涉条纹将发生弯曲.
图4-1-6
3.如图4-1-7所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法正确的是()
图4-1-7
A.人从右侧向左看，可以看到彩色条纹
B.人从左侧向右看，可以看到彩色条纹
C.彩色条纹水平排列
D.彩色条纹竖直排列
E.肥皂膜的彩色条纹是前后两表面反射的光干涉形成的
【解析】一束白光射到薄膜上，经前后两个界面反射回来的光相遇，产生干涉现象，我们由左向右看可以看到彩色条纹，故选项A错误，选项B正确；由于薄膜同一水平线上的厚度相同，所以彩色条纹是水平排列的，故选项C正确，选项D错误.肥皂膜的彩色条纹是前后两表面反射的光干涉形成的，E正确.
【答案】BCE
4.劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图4-1-8甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，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，干涉条纹有如下特点：(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定.现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹会发生怎样变化？
甲乙
图4-1-8
【解析】 光线在空气膜的上、下表面发生反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹.设空气膜顶角为θ，d 1、d 2处为两相邻亮条纹，如图所示，则此两处的光程分别为δ1＝2d 1，δ2＝2d 2.
因为光程差δ2－δ1＝λ，所以d 2－d 1＝12λ.
设此两相邻亮纹中心的距离为Δl ，则由几何关系得d 2－d 1Δl
＝tan θ，即Δl ＝λ
2tan θ，当抽去一张纸片θ减小，Δl 增大，条纹变疏.
【答案】 干涉条纹会变疏.
薄膜干涉条纹的两大特点
1.竖直液膜由于重力的作用，其厚度是均匀增加的，所以在同一水平线上，膜的厚度相同，干涉条纹的亮度也相同.
2.入射光的波长越长，竖直膜上的干涉条纹间距越大，这是因为如果厚度要增加半个波长，需要下移的距离比波长短时要大.。