江苏省南京物理竞赛讲义-10.7光的波动性

第二讲 物 理 光 学§2.1 光的波动性2.1.1光的电磁理论19世纪60年代，美国物理学家麦克斯韦发展了电磁理论，指出光是一种电磁波，使波动说发展到了相当完美的地步。

2.1.2光的干涉1、干涉现象是波动的特性凡有强弱按一定分布的干涉花样出现的现象，都可作为该现象具有波动本性的最可靠最有力的实验证据。

2、光的相干迭加两列波的迭加问题可以归结为讨论空间任一点电磁振动的力迭加，所以，合振动平均强度为)cos(212212221ϕϕ-++=A A A A I其中1A 、2A 为振幅，1ϕ、2ϕ为振动初相位。

⎪⎩⎪⎨⎧=-=+=-==-12121212)(,2,1,0,)12(,2,1,0,2A A j j j j 为其他值且ϕϕπϕϕπϕϕ2cos4)()(1222221221ϕϕ-=-=+=A I A A I A A I 干涉相消干涉相加3、光的干涉 (1)双缝干涉在暗室里，托马斯·杨利用壁上的小孔得到一束阳光。

在这束光里，在垂直光束方向里放置了两条靠得很近的狭缝的黑屏，在屏在那边再放一块白屏，如图2-1-1所示，阳光图2-1-1于是得到了与缝平行的彩色条纹；如果在双缝前放一块滤光片，就得到明暗相同的条纹。

A 、B 为双缝，相距为d ，M 为白屏与双缝相距为l ，DO 为AB 的中垂线。

屏上距离O 为x 的一点P 到双缝的距离，222222)2(,)2(d x l PB d x l PA ++=-+=dx PA PB PA PB 2)()(=+⋅-由于d 、x 均远小于l ，因此PB+PA=2l ，所以P 点到A 、B 的光程差为：x l dPA PB =-=δ若A 、B 是同位相光源，当δ为波长的整数倍时，两列波波峰与波峰或波谷与波谷相遇，P 为加强点（亮点）；当δ为半波长的奇数倍时，两列波波峰与波谷相遇，P 为减弱点（暗点）。

因此，白屏上干涉明条纹对应位置为)2,1,0( =⋅⋅±=k d l k x λ暗条纹对应位置为)2,1,0()21( =⋅-±=k l dk x λ。

物理总复习：光的波动性编稿：李传安 审稿：【考纲要求】1、知道光的干涉条件及现象；2、知道薄膜干涉的相关应用；3、知道光的衍射及偏振现象，了解其相关应用；4、知道光的干涉和衍射的区别与联系；5、能利用光的干涉实验测定光的波长。

【知识络】【考点梳理】考点一、光的干涉 要点诠释：1、1801年，英国物理学家托马斯·杨通过双缝实验成功地观察到了光的干涉现象，证明了光的确是一种波。

2、光的干涉现象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。

3、干涉条件光的干涉的条件是有两个振动情况总是相同的波源，即相干波源。

（相干波源的频率必须相同）。

形成相干波源的方法有两种：①利用激光（因为激光发出的是单色性极好的光）。

②设法将同一束光分为两束（这样两束光都来源于同一个光源，因此频率必然相等）。

下面四个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。

4、干涉区域内产生的亮、暗纹亮纹：屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍， 即n δλ=（n=0，1，2，3，……）暗纹：屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍， 即(21)2n λδ=-（n=0，1，2，3，……）相邻亮纹（暗纹）间的距离Lx dλ∆=，x λ∆∝。

用此公式可以测定单色光的波长。

用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。

5、薄膜干涉当光照射到薄膜上时，可以看到在薄膜上出现明暗相间的条纹。

当入射光是白光时，得到彩色条纹，当入射光是单色光时，得到单色条纹。

参与薄膜干涉的两列光是分别从薄膜的前表面和后表面反射出来的两列光。

用薄膜干涉可以检查工件表面是否平整，在透镜表面涂上增透膜以增大透射光。

薄膜干涉中的色散：（1）成因：由膜的前后表面反射回来的光叠加的结果，所以观察时只能在光源的同侧才能看到。