迈克尔逊干涉及偏振光讲义

《光的偏振》讲义一、光的偏振现象在日常生活中，我们可能不太会注意到光的偏振现象，但它其实无处不在。

当我们通过偏振片观察某些光源时，会发现光的强度发生了变化，这就是光的偏振现象在起作用。

想象一下，光是一种电磁波，就像在平静水面上传播的水波一样。

但光的振动方向与传播方向垂直，而且这个振动方向并不是固定不变的。

在普通的自然光中，光的振动方向在各个方向上是均匀分布的。

然而，当光经过某些特殊的处理或在特定的环境中传播时，它的振动方向会变得具有一定的规律，这就是偏振光。

例如，我们在观看 3D 电影时，佩戴的眼镜就是利用了光的偏振原理。

通过让左眼和右眼分别看到不同偏振方向的光，从而产生立体的视觉效果。

二、偏振光的产生那么，偏振光到底是如何产生的呢？主要有以下几种方式：1、反射和折射当光在两种介质的界面上发生反射和折射时，反射光和折射光往往会成为部分偏振光。

而且，在特定的角度下，反射光可以成为完全偏振光。

2、双折射某些晶体具有双折射的特性，当一束光入射到这样的晶体中时，会分裂成两束偏振方向不同的光。

3、偏振片这是一种常见的产生偏振光的器件。

偏振片上有一些特殊的方向，只允许光沿着这些方向的振动通过，从而将自然光转化为偏振光。

三、偏振光的类型偏振光主要有三种类型：线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。

线偏振光的振动方向始终保持在一个固定的方向上。

如果光的电场矢量端点的轨迹是一个圆，那就是圆偏振光。

而当轨迹是一个椭圆时，就是椭圆偏振光。

四、偏振光的检测要检测光是否是偏振光以及其偏振状态，我们可以使用偏振片来进行检测。

将待检测的光通过一个偏振片，并旋转偏振片。

如果光的强度不发生变化，那么这束光可能是非偏振光；如果光的强度发生变化，且在某个角度光完全消失，那么这束光就是线偏振光。

对于圆偏振光和椭圆偏振光的检测，则需要更复杂的光学系统和分析方法。

五、光的偏振在实际中的应用光的偏振在许多领域都有着广泛的应用。

在通信领域，偏振复用技术可以大大提高光通信的容量和效率。

光的干涉、衍射、偏振一、光的干涉干涉的条件：两列相干光源。

1、双缝干涉：由同一光源发出的光经过两个细缝后形成两列光波叠加时会产生干涉。

该处的光相加强，出现亮条纹；当这两列光波到达某点的路程差δ等于光的半波长的奇数倍时，该处的光相减弱，出现暗条纹；相邻两条干涉条纹的间距λd Lx =∆2、薄膜干涉:由薄膜前后表面反射的的两列光波叠加而成。

例如肥皂泡及水面上的油膜呈现的彩色花纹。

劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹。

增透膜的厚度应该是光在薄膜中波长的1/4。

3．杨氏双缝干涉的定量分析如图所示，缝屏间距L 远大于双缝间距d ，O 点与双缝S1和S2等间距，则当双缝中发出光同时射到O 点附近的P 点时，两束光波的路程差为δ=r 2－r 1.由几何关系得， 22212)d x (L r -+=.22222)d x (L r ++=考虑到L >>d 和 L >>x ，可得 .Ldx =δ若光波长为λ，则当 （k =0，1，2，…）时，两束光叠加干涉加强；λδk ±=当 (k =1，2，3，…)时，两束光叠加干涉减弱，据此不难推算出212λδ)k (-±=（1）明纹坐标 （k =0，1，2，…）λdLkx ±=（2）暗纹坐标 （k =1，2，…）212λ⋅-±=d L )k (x （3）条纹间距 .λdLx =∆上述条纹间距表达式提供了一种测量光波长的方法。

P 1P P 2d S S P二、光的衍射①光的衍射现象是光离开直线路径而绕到障碍物后面的现象。

②产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸能和波长相比或比波长小。

光的干涉和光的衍射说明光是一种波。

三、光的偏振光的偏振说明光是横波。

12、（12分）（选修3–4）（1）光的干涉和衍射说明了光具有_ _ 性，露珠呈现彩色属于光的_ _现象，利用双缝干涉测光的波长原理表达式为_ _；全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的_ _性； 海豚定位利用了自身发射的_ _波，雷达定位利用了自身发射的_ _波．答：波动； 折射； ；相干； 超声； 无线电（电磁）；（每空1分）x ld∆=λ13．下面是四种与光有关的事实①用光导纤维传播信号； ②用透明的标准样板和单色平行光检查平面的平整度；③一束白光通过三棱镜形成彩色光带； ④水面上的油膜呈现彩色。

迈克尔逊干涉实验原理迈克尔逊干涉实验是利用光的干涉现象来测量光速的一种方法，由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊于1881年设计并进行了实验。

这一实验原理的提出，对光学和相对论的发展产生了重要影响。

迈克尔逊干涉实验的原理基于光的波动性和干涉现象。

实验装置由一个光源、一个分光镜、两个反射镜和一个干涉仪组成。

光源发出的光经过分光镜分成两束光，分别经过两个反射镜反射后，再次汇聚在干涉仪上。

干涉仪是一个半透明的玻璃板，当两束光汇聚在干涉仪上时，它们会发生干涉，形成干涉图样。

通过测量干涉图样的变化，我们可以推导出光速的值。

迈克尔逊干涉实验的关键在于干涉图样的观察和分析。

当两束光的光程差为整数倍的波长时，它们会相长干涉，形成亮条纹；当光程差为半整数倍的波长时，它们会相消干涉，形成暗条纹。

通过移动一个反射镜，改变光程差，我们可以观察到干涉图样的变化。

根据迈克尔逊干涉实验的原理，可以推导出光速的计算公式。

设光源到分光镜的距离为L，两个反射镜之间的距离为D，光程差为ΔL。

当光束经过一个反射镜反射后，光程差的变化为2D。

在干涉图样中，相邻两个亮纹间的光程差为一个波长λ。

当反射镜移动一个距离x 时，光程差的变化为2x。

因此，可以得到以下关系式：2x = mλ，其中m为亮纹的次数。

通过测量x和λ的值，我们可以计算出光速c：c = 2xD/(mλ)。

迈克尔逊干涉实验的原理也可以用于测量其他物理量，如折射率和长度等。

通过改变实验装置的参数，可以实现对不同物理量的测量。

这使得迈克尔逊干涉实验成为一个重要的光学实验方法。

迈克尔逊干涉实验的原理对光学和相对论的研究产生了重要影响。

实验结果验证了以太理论的错误，并为爱因斯坦的狭义相对论提供了支持。

狭义相对论认为，光速在任何参考系中都是恒定的，并不依赖于观察者的运动状态。

迈克尔逊干涉实验的原理为狭义相对论的基础提供了实验证据。

总结起来，迈克尔逊干涉实验利用光的干涉现象来测量光速，通过观察和分析干涉图样的变化，推导出光速的计算公式。

第2讲光的干涉、衍射和偏振电磁波目标要求 1.知道什么是光的干涉、衍射和偏振.2.掌握双缝干涉中出现亮、暗条纹的条件.3.知道发生明显衍射的条件.4.理解麦克斯韦电磁场理论，了解电磁波的产生、发射、传播和接收过程．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，出现亮条纹，某些区域相互减弱，出现暗条纹，且加强区域和减弱区域相互间隔的现象．(2)条件：两束光的频率相同、相位差恒定．(3)双缝干涉图样特点：单色光照射时，形成明暗相间的等间距的干涉条纹．1．光的颜色由光的频率决定．(√)2．频率不同的两列光波不能发生干涉．(√)3．在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是使白光变成单色光．(×)4．在“双缝干涉”实验中，双缝的作用是用“分光”的方法使两列光的频率相同．(√) 1．双缝干涉(1)条纹间距：Δx＝ldλ，对同一双缝干涉装置，光的波长越长，干涉条纹的间距越大．(2)明暗条纹的判断方法：如图所示，相干光源S1、S2发出的光到屏上P′点的路程差为Δr＝r2－r1.当Δr＝nλ(n＝0,1,2…)时，光屏上P′处出现明条纹．当Δr ＝(2n ＋1)λ2(n ＝0,1,2…)时，光屏上P ′处出现暗条纹．2．薄膜干涉(1)形成原因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．光照射到薄膜上时，从膜的前表面AA ′和后表面BB ′分别反射回来，形成两列频率相同的光波，并且叠加．(2)明暗条纹的判断方法：两个表面反射回来的两列光波的路程差Δr 等于薄膜厚度的2倍，光在薄膜中的波长为λ. 在P 1、P 2处，Δr ＝nλ(n ＝1,2,3…)，薄膜上出现明条纹． 在Q 处，Δr ＝(2n ＋1)λ2(n ＝0,1,2,3…)，薄膜上出现暗条纹．(3)应用：增透膜、检查平面的平整度． 考向1 光的干涉的理解和明暗条纹的判断例1 如图所示，用频率为f 的单色光(激光)垂直照射双缝，在光屏的P 点出现第3条暗条纹，已知光速为c ，则P 到双缝S 1、S 2的距离之差|r 1－r 2|应为( )A.c 2fB.3c 2fC.3c fD.5c 2f 答案 D解析 出现第3条暗条纹，说明S 1、S 2到P 点距离之差为λ2(2n －1)＝λ2(2×3－1)＝52λ，而λ＝c f ，所以|r 1－r 2|＝52λ＝5c2f ，故D 正确． 考向2 薄膜干涉例2 (多选)(2021·浙江6月选考·16)肥皂膜的干涉条纹如图所示，条纹间距上面宽、下面窄．下列说法正确的是( )A. 过肥皂膜最高和最低点的截面一定不是梯形B．肥皂膜上的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹C．肥皂膜从形成到破裂，条纹的宽度和间距不会发生变化D．将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，条纹也会跟着转动90°答案AB解析肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚，因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯形，A正确；薄膜干涉是等厚干涉，干涉条纹是前后表面反射光形成的，B正确；形成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强点和振动减弱点，从形成到破裂的过程中上面越来越薄，下面越来越厚，因此会出现加强点和减弱点的位置发生变化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；将肥皂膜外金属环左侧的把柄向上转动90°，由于重力、表面张力和粘滞力的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因此条纹并不会跟着旋转90°，D错误．例3(多选)图甲是用光的干涉法来检查物体平面平整程度的装置，其中A为标准平板，B 为待检查的物体，C为入射光，图乙为观察到的干涉条纹，下列说法正确的是()A．入射光C应采用单色光B．图乙条纹是由A的下表面反射光和B的上表面反射光发生干涉形成的C．当A、B之间某处距离为入射光的半波长奇数倍时，对应条纹是暗条纹D．由图乙条纹可知，被检查表面上有洞状凹陷答案AB考点二光的衍射和偏振现象1．光的衍射发生明显衍射的条件：只有当障碍物或狭缝的尺寸足够小的时候，衍射现象才会明显．2．光的偏振(1)自然光：包含着在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同．(2)偏振光：在垂直于光的传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动的光．(3)偏振光的形成①让自然光通过偏振片形成偏振光．②让自然光在两种介质的界面发生反射和折射，反射光和折射光可以成为部分偏振光或完全偏振光．(4)偏振光的应用：加偏振滤光片的照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等．(5)光的偏振现象说明光是一种横波．1．阳光下茂密的树林中，地面上的圆形亮斑是光的衍射形成的．(×)2．泊松亮斑是光的衍射形成的．(√)3．光遇到障碍物时都能产生衍射现象．(√)4．自然光是偏振光．(×)1．单缝衍射与双缝干涉的比较单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相同相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2．光的干涉和衍射的本质从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，光的干涉和衍射都属于光波的叠加，干涉是从单缝通过两列频率相同的光波在屏上叠加形成的，衍射是由来自单缝上不同位置的光在屏上叠加形成的．考向1单缝衍射与双缝干涉的比较例4如图所示的4种明暗相间的条纹分别是红光、蓝光各自通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样以及黄光、紫光各自通过同一个单缝形成的衍射图样(黑色部分表示亮条纹)．在下面的4幅图中从左往右排列，亮条纹的颜色依次是()A．红黄蓝紫B．红紫蓝黄C．蓝紫红黄D．蓝黄红紫答案 B解析双缝干涉条纹是等间距的，而单缝衍射条纹除中央亮条纹最宽、最亮之外，两侧条纹亮度、宽度都逐渐减小，因此1、3为双缝干涉条纹，2、4为单缝衍射条纹．相邻亮条纹间距Δx＝lλ，红光波长比蓝光波长长，则红光干涉条纹间距大于蓝光干涉条纹间距，即1、3d分别对应红光和蓝光．而在单缝衍射中，当单缝宽度一定时，波长越长，衍射越明显，即中央条纹越宽越亮，黄光波长比紫光波长长，即2、4分别对应紫光和黄光．综上所述，1、2、3、4四个图中亮条纹的颜色依次是：红、紫、蓝、黄，B正确．考向2光的偏振例5奶粉的碳水化合物(糖)的含量是一个重要指标，可以用“旋光法”来测量糖溶液的浓度，从而鉴定含糖量．偏振光通过糖的水溶液后，偏振方向会相对于传播方向向左或向右旋转一个角度α，这一角度α称为“旋光度”，α的值只与糖溶液的浓度有关，将α的测量值与标准值相比较，就能确定被测样品的含糖量了．如图所示，S是自然光源，A、B是偏振片，转动B，使到达O处的光最强，然后将被测样品P置于A、B之间．(1)偏振片A的作用是_______________________________________．(2)偏振现象证明了光是一种________．(3)以下说法中正确的是________．A．到达O处光的强度会减弱B．到达O处光的强度不会减弱C．将偏振片B转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片B转过的角度等于αD．将偏振片A转动一个角度，使得O处光强度最强，偏振片A转过的角度等于α答案(1)把自然光变成偏振光(2)横波(3)ACD解析(1)自然光通过偏振片后变为偏振光．(2)偏振现象证明光是一种横波．(3)偏振片只能让一定偏振方向的光通过，没有样品时，要使到达O处的光最强，偏振片A、B的透光方向应相同；当放入样品时，由于样品的“旋光度”是α，即偏振方向不再与B的透光方向平行，到达O处光的强度会减弱，A正确，B错误；偏振片B转过的角度等于α，并与偏振光的方向平行时，光到达O处的强度将再次最大，C正确；同理，D正确．考点三电磁振荡电磁波1．电磁振荡(以LC振荡电路为例)(1)产生：在LC振荡电路中，电容器不断地充电和放电，就会使电容器极板上的电荷量q、电路中的电流i、电容器内的电场强度E、线圈内的磁感应强度B发生周期性的变化，这种现象就是电磁振荡．(2)周期和频率周期：T＝2πLC频率：f＝12πLC(其中L指自感系数，C指电容)．2．电磁波(1)麦克斯韦电磁场理论变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场．(2)电磁波①电磁场在空间由近及远地向周围传播，形成电磁波．②电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速)．③不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小．④v＝λf，f是电磁波的频率．(3)电磁波的发射与接收①发射电磁波需要开放的高频振荡电路，并对电磁波根据信号的强弱进行调制(两种方式：调幅、调频)．②接收电磁波需要能够产生电谐振的调谐电路，再把信号从高频电流中解调出来，调幅波的解调也叫检波．(4)电磁波谱按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱．按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线．1．LC振荡电路中，电容器放电完毕时，回路中电流最小．(×)2．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场．(×)3．电磁波既可以传递能量，也可以用来传递信息．(√)1．对麦克斯韦电磁场理论的理解2．电磁波与机械波的比较名称项目电磁波机械波产生由周期性变化的电场、磁场产生由质点(波源)的振动产生传播介质不需要介质(在真空中仍可传播)必须有介质(真空中不能传播) 波的种类横波既有横波也有纵波速度特点由介质和频率决定，在真空中等于光速(c＝3×108 m/s)仅由介质决定能量都能携带能量并传播能量速度公式v＝λf遵循规律都能发生反射、折射、干涉、衍射等现象例6(2020·浙江1月选考·8)如图所示，单刀双掷开关S先打到a端让电容器充满电．t＝0时开关S打到b端，t＝0.02 s时LC回路中电容器下极板带正电荷且电荷量第一次达到最大值．则()A．LC回路的周期为0.02 sB．LC回路的电流最大时电容器中电场能最大C．t＝1.01 s时线圈中磁场能最大D．t＝1.01 s时回路中电流沿顺时针方向答案 C例7(多选)关于电磁波和电磁振荡，下列说法正确的有()A．在LC振荡电路中，电流最大时，线圈L中的磁通量最大B．产生电磁波的条件是只要空间某个区域有变化的电场或磁场C．雷达是利用波长较短的微波来测定物体位置的无线电装置D．电磁波从发射电路向空间传播时电磁振荡一停止，产生的电磁波立即消失E．常用的电视遥控器是利用发出红外线来变换频道的答案ACE解析在LC振荡电路中，电流最大时，电容器放电完毕，电场能转化为磁场能，磁通量最大，故A正确；均匀变化的电场周围产生恒定的磁场，恒定磁场的周围不会产生电场，不能产生电磁波，故B错误；雷达是利用波长较短的微波来测定物体位置的无线电装置，故C正确；电磁波从发射电路向空间传播时电磁振荡停止，产生的电磁波不会立即消失，故D错误；常用的电视遥控器是利用发出的波长较长的红外线来变换频道的，故E正确．例8(多选)关于物理知识在生活中的应用，下列说法正确的是()A．机场、车站所用的测量人体温度的测温仪应用的是紫外线B．雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的无线电设备C．γ射线可以用来治疗某些癌症D．医院给病人做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强答案BCD解析一切物体均发出红外线，温度不同，辐射强度不同，测量人体温度的测温仪应用的是红外线，A错误；雷达是利用无线电波中的微波来测定物体位置的，B正确；γ射线可以摧毁病变的细胞，用来治疗某些癌症，C正确；给病人做的脑部CT应用的是X射线的穿透本领较强，D正确．课时精练1．(2020·北京卷·1)以下现象不属于干涉的是()A．白光经过杨氏双缝得到彩色图样B．白光照射肥皂膜呈现彩色图样C．白光经过三棱镜得到彩色图样D．白光照射水面油膜呈现彩色图样答案 C解析选项A是双缝干涉，选项B是薄膜干涉，选项C是光的色散，选项D是薄膜干涉．故选C.2．(多选)(2020·江苏卷·13B(1))电磁波广泛应用在现代医疗中．下列属于电磁波应用的医用器械有()A．杀菌用的紫外灯B．拍胸片的X光机C．治疗咽喉炎的超声波雾化器D．检查血流情况的“彩超”机答案AB3．(多选)以下说法正确的是()A．真空中蓝光的波长比红光的波长长B．分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验，用红光时得到的条纹间距更宽C．光纤通信利用了光的全反射原理D．太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相同E．红外体温计是依据人体温度越高，辐射的红外线强度越大来测体温的答案BCE解析从电磁波谱中可以知道，蓝光的频率比红光大，蓝光的波长比红光短，故A错误；双缝干涉实验中，条纹间距的表达式Δx＝Lλ，其他条件不变的前提下，条纹间距与入射光的波d长成正比，红光的波长长，用红光得到的条纹间距更宽，故B正确；一般所说的光纤是由纤芯和包层组成，相对来讲，包层是光疏介质，纤芯是光密介质，当光以一定角度从纤芯射向包层的分界面时，会发生全反射，这就可以将光信号封闭在纤芯中传输，故C正确；可见光是电磁波，在真空中的传播速度是3×108 m/s，超声波是一种机械波，在空气中20℃时速度大约340 m/s，故D错误；人体的红外热辐射聚焦到检测器上，检测器将辐射功率转换为电信号，该电信号在被补偿环境温度之后可以以摄氏度(或华氏度)为单位显示．人体温度越高，辐射红外线的功率越大．故E正确．4．(多选)下列说法正确的是()A．光可以像无线电波那样，作为载体来传递信息，从而实现光纤通信B．两束光振动方向相同，即使频率不同也可以发生明显干涉现象C．摄影师为更加清晰地拍摄玻璃橱窗里的陈列物，需在照相机镜头前装一特殊镜片，这是利用了光的偏振现象D．观看立体电影(3D电影)时，观众需戴上一副特殊的眼镜，这是利用了光的干涉现象E．激光精准测距，是利用了激光的平行度较高，且在传播很远的距离后仍能保持一定的强度的特点答案ACE解析光可以像无线电波那样，作为载体来传递信息，从而实现光纤通信，所以A正确；两束光振动方向相同，频率不同则不可以发生明显干涉现象，所以B错误；摄影师为更加清晰地拍摄玻璃橱窗里的陈列物，需在照相机镜头前装一特殊镜片，这是利用了光的偏振现象，所以C正确；观看立体电影(3D电影)时，观众需戴上一副特殊的眼镜，这是利用了光的偏振现象，所以D错误；激光精准测距，是利用了激光的平行度较高，且在传播很远的距离后仍能保持一定的强度的特点，所以E正确．5．(多选)如图，光源S从水下向空气中射出一束由红光、黄光和蓝光组成的复色光，在水面上的P点分裂成a、b、c三束单色光，下列说法正确的是()A．c光为红色光B．在水中传播时a光速度最大，c光波长最小C．逐渐增大入射角，a光最先发生全反射D．b光比c光更容易发生明显的衍射现象E．a、b、c三种色光分别用同一双缝干涉实验装置发生干涉，a光相邻亮条纹间距最大答案BDE解析由光路图可知，c光的偏折程度最大，折射率最大，故c光为蓝光，a光的偏折程度最可知，a光的折射率最小，小，折射率最小，a光为红光，则b光为黄光，A错误；由v＝cn可知，c光的频率最高，光速最小，故波长最小，B正确；在水中传播的光速最大，由λ＝vf由sin C＝1可知，c光的临界角最小，逐渐增大入射角，c光最先发生全反射，C错误；b光n的波长比c光的波长大，故b光比c光更容易发生明显的衍射现象，D正确；由Δx＝Lλ，可d知a、b、c三种色光分别用同一双缝干涉实验装置发生干涉，a光波长最大，相邻亮条纹间距最大，E正确．6．用如图甲所示装置做圆孔衍射实验，在屏上得到的衍射图样如图乙所示，实验发现，光绕过孔的边缘，传播到了相当大的范围．下列说法正确的是()A．此实验说明了光沿直线传播B．圆孔变小，衍射图样的范围反而变大C．圆孔变小，中央亮斑和亮纹的亮度反而变大D．用不同波长的光做实验，衍射图样完全相同答案 B解析此实验说明了光的衍射现象，故A错误；圆孔变小，衍射现象更明显，透光强度变小，中央亮斑和亮纹的亮度变弱，衍射图样的范围反而变大，故B正确，C错误；用不同波长的光做实验，衍射图样并不相同，因为波长越长，对同一圆孔而言，衍射现象越明显，故D错误．7．雪深雷达是2020珠峰高程测量主力设备之一，该系统主要利用天线发射和接收高频电磁波来探测珠峰峰顶冰雪层厚度，如图所示．下列说法正确的是()A．雷达利用电磁波的干涉特性工作B．电磁波发射时需要进行调谐和解调C．电磁波从空气进入雪地，频率减小，波长增大D．在电磁波中，电场和磁场随时间和空间做周期性变化答案 D解析电磁波同声波一样，遇到障碍物反射，雷达利用电磁波的反射特性工作，故A错误；电磁波发射时需要调制，接收时需要调谐和解调，故B错误；电磁波的频率由波源决定，与介质无关，故C错误；电磁波电场和磁场随时间和空间做周期性变化，故D正确．8．(2019·北京卷·14)利用图示的装置(示意图)，观察光的干涉、衍射现象，在光屏上得到如图中甲和乙两种图样．下列关于P处放置的光学元件说法正确的是()A．甲对应单缝，乙对应双缝B．甲对应双缝，乙对应单缝C．都是单缝，甲对应的缝宽较大D．都是双缝，甲对应的双缝间距较大答案 A解析由题图中给出的甲、乙两种图样可知，甲是单缝衍射的图样，乙是双缝干涉的图样，A项正确，B、C、D项错误．9．(2021·山东卷·7)用平行单色光垂直照射一层透明薄膜，观察到如图所示明暗相间的干涉条纹．下列关于该区域薄膜厚度d随坐标x的变化图像，可能正确的是()答案 D解析从薄膜的上下表面分别反射的两列光是相干光，其光程差为Δx＝2d，即光程差为薄膜厚度的2倍，当光程差Δx＝nλ时此处为亮条纹，故相邻亮条纹之间的薄膜的厚度差为1λ，在2题图中相邻亮条纹(或暗条纹)之间的距离变大，则薄膜的厚度逐渐变小，因条纹宽度逐渐变宽，则厚度不是均匀变小，故选D.10．(多选)LC振荡电路中，某时刻的磁场方向如图所示，则下列有关结论正确的是()A．若磁场正在减弱，则电容器上极板带正电B．若电容器正在充电，则电容器下极板带正电C．若电容器上极板带正电，则线圈中电流正在增大D．若电容器正在放电，则自感电动势正在阻碍电流增大E．若电容器正在放电，则线圈中电流正在减小答案BCD解析若该时刻电容器上极板带正电，则可知电容器处于放电阶段，电流增大，则C正确，A错误；若该时刻电容器下极板带正电，可知电容器处于充电状态，电流在减小，故B正确；若电容器正在放电，则线圈中电流增大，由楞次定律可判定自感电动势正在阻碍电流增大，故D正确，E错误．11．将一矩形玻璃板水平固定，另一矩形玻璃板一端放在水平玻璃板M端上，另一端与水平玻璃板N端之间插入两张纸片，侧视如图所示．用单色平行光a从上方竖直射入，从上方可以观察到明暗相间的条纹．换用单色平行光b从上方竖直射入，观察到条纹间距变小，下列说法正确的是()A ．明暗条纹与MN 平行B ．抽去一张纸片，条纹间距变小C ．a 光的频率大于b 光的频率D ．遇到相同障碍物时，a 光比b 光产生的衍射现象更明显答案 D解析 薄膜干涉的光程差Δr ＝2d (d 为薄膜厚度)，厚度相同处产生的条纹明暗情况相同，因此明暗条纹应垂直MN ，而不是与MN 平行，故A 错误；抽去一张纸片后，条纹间距变大，故B 错误；换用b 光，条纹间距变小，说明a 光的波长大于b 光的波长，则a 光的频率小于b 光的频率，遇到相同障碍物时，波长大的衍射现象更明显，故D 正确，C 错误．12．某一质检部门为检测一批矿泉水的质量，利用干涉原理测定矿泉水的折射率．方法是将待测矿泉水填充到特制容器中，放置在双缝与荧光屏之间(之前为真空)，如图所示，特制容器未画出，通过对比填充后的干涉条纹间距x 2和填充前的干涉条纹间距x 1就可以计算出该矿泉水的折射率．单缝S 0、双缝中点O 、屏上的P 0点均位于双缝S 1和S 2的中垂线上，屏上P 点处是P 0上方的第3条亮条纹(不包括P 0点处的亮条纹)的中心．已知入射光在真空中的波长为λ，真空中的光速为c ，双缝S 1与S 2之间距离为d ，双缝到屏的距离为L ，则下列说法正确的是( )A ．来自双缝S 1和S 2的光传播到P 点处的时间差为3λcB ．x 2>x 1C ．该矿泉水的折射率为x 1x 2D ．仅将单缝S 0向左(保持S 0在双缝的中垂线上)移动的过程中，P 点处能观察到暗条纹 答案 C解析 第三条亮条纹对应路程差s ＝3λ，但光在介质中的传播速度小于c ，故A 错误；由x ＝L d λ，n ＝c v ＝λλ0可知(λ0为光在矿泉水中的波长)，光在矿泉水中的波长小于真空中的波长，所以x 2<x 1，故B 错误；由n ＝c v ＝λλ0，x 1＝L d λ，x 2＝L d λ0，得n ＝x 1x 2，故C 正确；由Δx ＝L dλ可知，向左移动S0对观察结果没有影响，故D错误．。

迈克尔逊干涉光程差公式摘要：一、干涉现象简介1.干涉现象的定义2.干涉现象的分类二、迈克尔逊干涉简介1.迈克尔逊干涉的原理2.迈克尔逊干涉的应用三、光程差公式1.光程差的定义2.光程差公式推导3.光程差公式的应用四、迈克尔逊干涉实验1.实验装置2.实验过程3.实验结果与分析正文：一、干涉现象简介干涉现象是指两个或多个光波在空间某一点叠加所产生的现象，包括波峰与波峰叠加、波谷与波谷叠加以及波峰与波谷叠加三种情况。

干涉现象可以分为单色光干涉和复色光干涉两种类型，其中单色光干涉是指同一频率的光波之间的干涉，而复色光干涉则是指不同频率的光波之间的干涉。

二、迈克尔逊干涉简介迈克尔逊干涉是一种典型的干涉现象，它是由美国物理学家阿尔伯特·迈克尔逊和爱德华·莫雷于1881年首次观察到的。

迈克尔逊干涉的原理是利用两束光线在空间某一点叠加，通过调整光路中的光程差，使得两束光线干涉相消或干涉相长，从而得到干涉条纹。

迈克尔逊干涉在物理学、光学、天文学等领域具有广泛的应用，例如用于测量光的波长、干涉仪的研制等。

三、光程差公式光程差是指光波在传播过程中，由于传播路径的不同而产生的相位差。

光程差公式是描述光程差与传播路径之间关系的公式，通常表示为：光程差= 2 × 传播路径差× sin(θ/2)其中，传播路径差是指两个光线在空间某一点的路径长度之差，θ是指两个光线之间的夹角。

光程差公式可以用于计算不同光路中的光程差，从而进一步分析干涉现象。

四、迈克尔逊干涉实验迈克尔逊干涉实验是一种经典的干涉实验，通过调整光路中的光程差，观察干涉条纹的变化，从而验证光的波动性。

实验装置主要包括两束光线、两个平面镜、一个光源等。

实验过程如下：1.将一束光线垂直于平面镜，光线经过平面镜反射后形成一束反射光线。

2.将另一束光线倾斜入射平面镜，光线经过平面镜反射后形成一束反射光线。

3.调整两个平面镜之间的距离，使得反射光线相遇并干涉。

专题实验:迈克尔逊干涉仪【摘要】100多年前迈克尔逊制作的干涉仪，在今天仍有很多用处。

它的结构设计巧妙，用途广泛。

在迈克尔逊干涉仪专题实验中，可以学到许多有关光的知识和实验技巧。

【关键词】迈克尔逊干涉仪光的干涉折射率钠光白光法布里-珀罗干涉仪【正文】迈克尔逊干涉仪是典型的用分振幅法产生双光束干涉的仪器。

它的设计精巧、用途广泛。

迈克尔逊和他的合作者用它完成了三项著名的试验：迈克耳孙-莫雷实验，为狭义相对论的建立铺平了道路；发现了镉红线并测定了镉红线波长，实现了长度单位的标准化；由干涉条纹可见度随光程变化的规律，可推断光谱线的精细结构，迈克尔逊由此发现了氢光谱的精细结构以及水银和铊光谱的超精细结构，这一发现在现代原子理论中起了重大作用。

10 平面镜M1及倾角螺丝4 平面镜M2的倾角螺丝3 平面镜M2迈克尔逊干涉仪的结构如上图所示。

一个机械台面固定在较重的铸铁底座上，底座上有三个调节螺钉，用来调节台面的水平。

在台面上装有螺距为1mm的精密丝杠，丝杠的一端与齿轮系统相连接，转动粗调手轮或微调手轮都可使丝杠转动，从而使骑在丝杠上的反射镜沿着导轨移动，镜的位置及移动的距离可从装在台面一侧的毫米标尺（图中未画出）、读数窗及微调手轮上读出。

粗调手轮分为100分格，它每转过1分格，镜就平移0.01mm（由读数窗读出）。

微调手轮每转一周，粗调手轮随之转过1分格。

微调手轮又分为100格，因此，微调手轮转过1格，镜平移 0.0001mm，这样，最小读数可估计到0.00001 mm。

M1是可沿导轨移动的反射镜，M2是固定在镜台上的反射镜。

二镜的后面各有三个螺钉，可调节镜面的倾斜度。

镜台下面还有一个水平方向的拉簧螺丝和一个垂直方向的拉簧螺丝，其松紧使镜台产生一极小的形变，从而可以对镜的倾斜度作更精细的调节。

SE迈克尔逊干涉仪的原理光路如上图所示，从光源S发出的一束光经分光板G2 G1后半反半透分成两束光强近似相等的光束。

由于G1与反射镜M1和M2均成45°角，所以反射光近于垂直地入射到M1后经M1反射沿原路返回，然后透过G1而到达E。