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桑 水
第1节 光_的_干_涉
对应学生用书P61
双 缝 干 涉
[自读教材·抓基础]
1801年，英国物理学家托马斯·杨成功地观察到了光的干涉现象。(如图5－1－1所示)
图5－1－1
1．实验过程
让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个光源，它们的振动情况总是相同的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加。
2．实验现象
在屏上得到明暗相间的条纹。
3．实验结论 实验证明光是一种波。 1.用单色光做双缝干涉实验时，屏上出现明暗相间的条纹，用白光做双缝干涉实验时，屏上出现彩色条纹。
2．屏上某点到双缝的距离之差Δr＝±kλ时，该点为明条纹，屏上某点到双缝的距离之差Δr＝±(2k－1)λ2时，该点为暗条纹。
3．干涉图样中，相邻两明条纹或暗条纹的间距相同。
4．薄膜干涉是膜的前后两表面的反射光的干涉，观察薄膜干涉时，观察者应与光源在薄膜的同侧。 —————————— 新学期 新成绩 新目标 新方向 ——————————
桑 水 [跟随名师·解疑难]
1．双缝干涉实验的装置示意图
实验装置如图5－1－2所示，有光源、单缝、双缝和光屏。
图5－1－2
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。杨氏那时没有激光，因此他用强光照射一条狭缝，通过这条狭缝的光再通过双缝产生相干光。
3．双缝屏的作用
红色平行光照射到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束振动情况完全一致的相干光。
4．屏上某处出现亮、暗条纹的条件
频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加，如亮条纹处某点同时参与的两个振动总是同相；暗条纹处总是振动反相。具体产生亮、暗条纹的条件为：
(1)亮条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半波长的偶数倍。即：
1 几个著名的干涉实验
一、杨氏干涉实验
托马斯·杨在1801年以极其简单的装置和巧妙的构思，做到了用普通光源来实现光的干涉。这一实验设计，不仅是许多其它光的干涉实验的装置原型，在理论上还可以从中得到许多重要的概念和启发。杨氏干涉实验装置如图所示。让光源照射到开有小孔S的不透明的遮光板（称为光阑）上，后面置有另一块光阑，开有两个小孔S1和S2。从针孔S1和S2中发出的两组球面光波互相干涉，结果在屏幕D上形成一个对称而强度有变化的图样。若用单色光作光源，则在屏幕上可以观察到干涉图样。当时杨氏利用了惠更斯对光的传播所提出的次波假设（即惠更斯原理）解释了这个实验。后来为了提高干涉的亮度，实验中S、S1、S2用三个相互平行的狭缝，即称之为杨氏双缝干涉。并且可以用目镜代替屏幕进行直接观测。在激光出现后，用激光作光源进行实验，则在屏幕可观察到稳定清晰的干涉条纹，还可用目镜放大或用照相机摄像。在杨氏实验装置中一般要求双孔间距d在0.1mm～1mm之间，横向观测范围在1cm～10cm之间，幕与双孔屏的间隔在1cm～10cm之间。从杨氏实验中可以得出，从同一列波的波面上取出的两个次波源，总是相干的，后来的一切分波阵面干涉装置的设计思想都是源于杨氏这一精巧的构思。杨氏在分析干涉条纹的特征时推得：双孔干涉条纹的间距dlx，即光的波长为xld，杨氏由此式算出了光的波长，这是人类历史上第一次由实验测得的光的波长。而且杨氏干涉实验在光学发展上是一个决定性的判决实验，由此导致了光的波动理论复兴的开端。
二、菲涅耳双棱镜实验
1817年法国物理学家菲涅耳设计进行了著名的菲涅耳双棱镜实验，缝光源S发出的光经过一个顶角α很小（约1°左右）的薄棱镜P，借助于棱镜的折射，将自S发出的光束分为两束ac和bd，并沿不同方向传播，这两束光好像自图中虚光源S1和S2发出的一样，在两束光重叠的bc区域产生干涉条纹。测量出由双棱镜所产生的干涉条纹宽度△x，然后计算出光波的波长，接着菲涅耳又完成了两束光干涉的双面镜实验。
光的干涉
【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．理解杨氏干涉实验中亮暗条纹产生的原因．
3．了解相干光源，掌握产生干涉的条件．
4．明确《用双缝干涉测量光的波长》实验原理．
5．知道实验操作步骤．
6．会进行数据处理和误差分析．
【要点梳理】
要点一、光的干涉
1．光的干涉
（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．
如图所示，让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝1S和2S的挡板上，狭缝1S和2S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．
（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，相干光源可用同一束光分成两列而获得，称为分光法．
2．屏上某处出现明、暗条纹的条件 2 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，出现亮条纹的条件是路程差：k，012k，，，
出现暗条纹的条件是路程差：(21)2k，012k，，，
如图所示，若P＇是亮条纹，则21rrk－（012k，，，）．
由图知：22212drLx，
22222drLx，22212rrdx，
由于d很小，212rrL，所以21drrxL，
1 光的干涉
【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．理解杨氏干涉实验中亮暗条纹产生的原因．
3．了解相干光源，掌握产生干涉的条件．
4．明确《用双缝干涉测量光的波长》实验原理．
5．知道实验操作步骤．
6．会进行数据处理和误差分析．
【要点梳理】
要点一、光的干涉
1．光的干涉
（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．
如图所示，让一束平行的单色光投射到一个有两条狭缝1S和2S的挡板上，狭缝1S和2S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．
（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，相干光源可用同一束光分成两列而获得，称为分光法．
2．屏上某处出现明、暗条纹的条件 2 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，出现亮条纹的条件是路程差：k，012k，，，
出现暗条纹的条件是路程差：(21)2k，012k，，，
如图所示，若P＇是亮条纹，则21rrk－（012k，，，）．
由图知：22212drLx，
22222drLx，22212rrdx，
由于d很小，212rrL，所以21drrxL，
