第2讲 光的干涉、衍射和偏振 实验:用双缝干涉测量光的波长 【学习目标】 1.理解光的干涉和衍射是光具有波动性的决定性证据;知道光的偏振说明光是横波;理解干涉图样中的明暗条纹分别对应着光叠加后能量加强和减弱的区域;能正确组装和调试双缝干涉实验装置;能由实验结果计算出光的波长;能尝试设计测量光的波长的不同方案。 2.能定量分析双缝干涉中明暗条纹形成的条件;能比较干涉和衍射图样的区别与联系,并设计简单的实验或装置来观察这些现象;能通过“用双缝干涉测量光的波长”实验归纳出条纹间距与波长的关系公式。 3.了解干涉、衍射和偏振在现代技术中的广泛应用;能运用所学知识解释生活中常见的光学现象;能在实验中保持严谨、细致、耐心的科学态度,并能进行有效分工与合作,共同完成实验任务;体会实验在物理学发展中的重要作用,激发探索自然规律的内在动力。 [footnoteRef:0] [0: 1.(2025·广东潮州阶段练习)下列对光学现象的解释正确的是( ) A.全息照相利用了光的衍射原理 B.光的色散现象利用了光的衍射原理 C.光在光纤中传播利用了光的全反射原理 D.照相机镜头表面镀有增透膜利用了光的偏振原理 2.下列有关光的干涉现象的描述,正确的是( ) A.在光的双缝干涉实验中,将入射光由绿光改为紫光,则条纹间距变宽 B.白光经肥皂膜前后表面反射后,反射光发生干涉形成彩色条纹 C.在光的双缝干涉实验中,若缝S1射入的是绿光,S2射入的是紫光,则干涉条纹是彩色的 D.光的干涉现象不能说明光是一种波] 考点一 光的干涉现象 如图所示,波长为λ的单色光照射到双缝上。两缝中心的距离为d,两缝S1、S2连线的中垂线与屏的交点为P0,双缝到屏的距离OP0=l,点P1为屏上的另一个亮点。试推导相邻两个亮条纹的中心间距的表达式。 1.双缝干涉 (1)条纹间距公式Δx=λ,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)如图所示,两相干光源到屏上P点的路程差Δr=kλ(k=0,1,2,…)时,P处出现亮条纹;当Δr=(2k+1)(k=0,1,2,…)时,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,在膜的前表面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)薄膜干涉的应用———检查平面的平整度。 如图所示,两板之间形成一楔形空气膜,用单色光从上向下照射,如果被检查平面是平整光滑的,我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹;若被检查平面不平整,则干涉条纹发生 弯曲。 [例1] 【明暗条纹的判断】 (2025·江苏模拟)如图所示是双缝干涉实验装置,使用波长为 400 nm的紫色光源照射单缝S,在光屏中央P处观察到亮条纹,在位于P点上方的P1点出现第5条暗条纹。现换用波长为600 nm的橙色光源照射单缝,则( ) A.P1处为亮条纹,P和P1之间有三条暗条纹 B.P1处为亮条纹,P和P1之间有两条暗条纹 C.P1处为暗条纹,P和P1之间有三条暗条纹 D.P1处为暗条纹,P和P1之间有两条暗条纹 [例2] 【条纹间距公式的应用】 (多选)(2025·陕晋青宁卷,9)在双缝干涉实验中,某实验小组用波长为440 nm的蓝色激光和波长为660 nm 的红色激光组成的复合光垂直照射双缝,双缝间距为0.5 mm,双缝到屏的距离为500 mm,则屏上( ) A.蓝光与红光之间能发生干涉形成条纹 B.蓝光相邻条纹间距比红光相邻条纹间距小 C.距中央亮条纹中心1.32 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠 D.距中央亮条纹中心1.98 mm处蓝光和红光亮条纹中心重叠 [例3] 【薄膜干涉】 (2025·山西吕梁二模)如图甲所示是利用干涉技术检测材料表面缺陷的原理示意图,图乙为某种单色光下观测到的图样,下列说法正确的是( ) A.图甲中上板是待检查的光学元件,下板是标准样板 B.若换用波长更长的单色光,其他条件不变,则图乙中的干涉条纹变密 C.若出现图 ... ...
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