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- 2021-05-25 发布
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第五章 光的波动性
章末总结
一、光的干涉
1.产生干涉的条件
两列频率相同、相位差恒定、振动情况相同的光.
2.产生亮、暗条纹的条件
当Δr=kλ(k=0,1,2,3,…)时出现亮条纹;当Δr=(2k-1)(k=1,2,3,…)时出现暗条纹.
相邻亮(或暗)条纹间距:Δx=λ.
3.双缝干涉图样的特点
4
单色光照射时为间距相同的明暗相间的条纹,白光照射时为彩色条纹.
4.用双缝干涉测量光的波长
相邻亮(或暗)条纹间距Δx=λ,得:λ=Δx.
5.薄膜干涉及特点
(1)薄膜干涉中的条纹是从薄膜前、后两个表面反射的光在光源这一侧干涉形成的.
(2)同一条纹上的点厚度相同,所以若用肥皂薄膜做实验,条纹为水平条纹.
例1 如图1所示为双缝干涉实验,甲图为用绿光照射时的结果,a为中央亮条纹,a′为相邻亮条纹;乙图为换用另一种单色光照射的结果,a为中央亮条纹,a′为相邻亮条纹,两次实验中双缝间距和双缝到屏的距离相等,以下说法正确的是( )
图1
A.乙图可能是用红光照射,表明红光波长较长
B.乙图可能是用紫光照射,表明紫光波长较长
C.乙图可能是用紫光照射,表明紫光波长较短
D.乙图可能是用红光照射,表明红光波长较短
答案 C
解析 题图甲中条纹间距大,由Δx=λ可知,在l和d相同的情况下,Δx大,则λ大;Δx小,则λ小;所以题图乙中所用单色光波长较短,因紫光比绿光波长短,故选项C正确.
例2 劈尖干涉是一种薄膜干涉,其装置如图2甲所示.将一块平板玻璃放置在另一块平板玻璃上,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的劈形空气薄膜后,从上往下看到的干涉条纹( )
4
图2
A.变疏B.变密C.不变D.消失
答案 A
解析 由薄膜干涉的原理和特点可知,干涉条纹是由膜的上、下表面反射的光叠加干涉而形成的,某一亮条纹或暗条纹的位置就由上、下表面反射光的路程差决定,且相邻亮条纹或暗条纹对应的路程差是恒定的,而该路程差又决定于条纹下对应膜的厚度,即相邻亮条纹或暗条纹下面对应的膜的厚度也是恒定的.当抽去一纸片后,劈形空气膜的劈尖角(上、下表面所夹的角)变小,相同的厚度差对应的水平距离变大,所以相邻的亮条纹或暗条纹间距变大,即条纹变疏.A正确.
二、单缝衍射与双缝干涉的比较
区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法
(1)根据条纹的宽度区分:双缝干涉的条纹是等宽的,条纹间的距离也是相等的;而单缝衍射的条纹,中央亮条纹最宽,两侧的条纹变窄.
(2)根据亮条纹的亮度区分:双缝干涉条纹,从中央亮条纹往两侧亮度变化很小;而单缝衍射条纹中央亮条纹最亮,两侧的亮条纹逐渐变暗.
例3 a、b两种单色光通过同一个双缝干涉仪器形成的干涉图样分别如图3中的甲、乙所示,下列说法正确的是( )
图3
A.让a、b两种单色光通过相同的单缝衍射实验装置,衍射图样中,中央亮条纹a光比b光宽
B.让a、b两种单色光通过相同的单缝衍射实验装置,衍射图样中,中央亮条纹b光比a光宽
C.由于a光的波长比b光长,所以它们在真空中的传播速度a光较大
D.虽然b光的频率比a光高,但它们在同种介质中的传播速度一样大
4
答案 A
解析 根据双缝干涉相邻条纹间距公式Δx=λ可得在其他条件不变的情况下,相干光的波长越长,条纹间距越大,由题图可知a光的波长大于b光的波长;让a、b两种单色光通过相同的单缝衍射实验装置,衍射图样中,波长越长的条纹间距越宽,因此中央亮条纹a光比b光宽,故A正确,B错误;因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,它们在同种介质中的传播速度不一样大,但在真空中a光的速度等于b光的速度,故C、D错误.
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