第1节 光的干涉
1.认识光的干涉现象及光发生干涉的条件.（重点） 2.理解光的干涉条纹的形成原因及干涉现象的本质，认识干涉条纹的特征.（重点＋难点） 3.了解光的干涉条纹的特点，理解用双缝干涉测光波波长的原理.（重点）
4.知道薄膜干涉是如何获得相干光源的，了解薄膜干涉产生的原因，知道薄膜干涉在技术上的应用.（难点）
一、光的干涉及其产生条件
1.干涉现象：若两束光波在空间传播时相遇，将在相遇区域发生叠加，如果在某些区域光被加强，而在另一些区域光被减弱，且加强区域和减弱区域相互间隔，这种现象称为光的干涉. 2.由干涉现象得出的结论：光具有波的特性，光是一种波.
3.相干条件：要使两列光波相遇时产生干涉现象，两光源必须具有相同的频率和振动方向，还要满足相位差恒定.
（1）频率不相同的两束光不能发生干涉.（ ） （2）两个相同的灯泡发出光能够发生干涉.（ ） （3）杨氏实验中，通过两狭缝的光是相干光.（ ） 提示：（1）√ （2）× （3）√ 二、科学探究——测定光的波长
l1.在双缝干涉实验中，相邻两条亮（或暗）纹之间的距离：Δy＝λ，其中，l表示两缝到光
d屏的距离，d表示两缝间的距离，λ表示光波的波长.
2.测量光屏上亮（暗）条纹的宽度，为了减小误差，测出n个条纹间的距离a，然后取平均a值求出Δy，则Δy＝. n－1
1.实验中为什么不直接测量相邻亮纹间的距离，而是测n条亮纹间的距离？ 提示：测n条亮纹间的距离，然后取平均值可减小实验误差. 三、薄膜干涉及其应用
1.薄膜干涉中相干光的获得：光照射到薄膜上，在薄膜的前后两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象.
2.薄膜干涉的原理：光照在厚度不同的薄膜上时，在薄膜的不同位置，前后两个面的反射光的路程差不同，在某些位置两列波叠加后相互加强，于是出现亮条纹；在另一些位置，两列波相遇后被相互削弱，于是出现暗条纹. 3.薄膜干涉的应用
（1）劈尖干涉是一种劈形空气薄膜干涉，可用于检查平面的平整程度；
（2）在照相机、望远镜等高质量的光学仪器中，在其镜头的表面镀上透明的增透膜，用来增加透射光的能量.
2.在演示竖直放置的薄膜干涉实验时，应从哪个角度观察干涉条纹？
提示：由于薄膜干涉是两列反射光叠加而成的，因此观察干涉条纹时，眼睛应和光源在薄膜的同一侧.
对光的双缝干涉的理解
1.双缝干涉的装置示意图
实验装置如图所示，有光源、单缝、双缝和光屏.
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，因此他用强光照亮一条狭缝，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：平行光照射到单缝S上，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和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振动的叠加，如亮条纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致，即振动方向总是相同；暗条纹处振动步调总相反.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：
λ
|PS1－PS2|＝kλ＝2k·（k＝0，1，2，3，…）
2
k＝0时，PS1＝PS2，此时P点位于屏上的O处，为亮条纹，此处的条纹叫中央亮条纹或零级亮条纹.k为亮条纹的级次.
（2）暗条纹的条件：屏上某点P到两条缝S1和S2的路程差正好是半波长的奇数倍.即： λ
|PS1－PS2|＝（2k－1）·（k＝1，2，3，…）
2k为暗条纹的级次，从第1级暗条纹开始向两侧展开. （3）时间上的关系
①亮条纹：Δt＝nT（n＝0，1，2，3，…）
T
②暗条纹：Δt＝（2n＋1）·（n＝0，1，2，3，…）
21
式中Δt表示两列光波到同一点的时间差；T＝为光波的周期.
f
（1）双缝干涉的条件是必须有相干光源，且双缝间的间距必须很小.
（2）由于不同光源发出的光频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定具有相同的频率和恒定的相位差，故一般情况下不易观察到光的干涉现象，所以杨氏双缝干涉实验采用将一束光“一分为二”的方法获得相干光源.
如图所示为双缝干涉实验装置，当使用波长为6×107 m的橙色光做实验时，光屏P点及上方的P1点形成相邻的亮条纹.若使用波长为4×107 m的紫光重复上述实验，在P和P1点形成的亮、暗条纹的情况是（ ） A.P和P1都是亮条纹 B.P是亮条纹，P1是暗条纹 C.P是暗条纹，P1是亮条纹 D.P和P1都是暗条纹
－
－
[解题探究] （1）光屏上P点及P1点形成相邻亮条纹的条件是什么？ （2）用不同波长的光做实验时，P和P1两点一定形成亮条纹吗？ λ橙6×107 m3
[解析] ＝＝1.5＝. －7
2λ紫4×10 mP1点对橙光：Δr＝n·λ橙，
λ紫3
对紫光：Δr＝nλ橙＝n·λ紫＝3n·
22因为P1与P相邻，所以n＝1，P1点是暗条纹. 对P点，因为Δr＝0，所以仍是亮条纹，B正确. [答案] B
判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源（双缝）的路程差（光程差）与波长的比值，要记住光程差等于波长的整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处为暗条纹.还要注意这一结论成立的条件是两个光源情况完全相同.
双缝干涉图样的特点
1.单色光的干涉图样
如图所示，若用单色光作光源，则干涉条纹是明暗相间的条纹，且条纹间距相等.中央为亮条纹，两相邻亮纹（或暗纹）间距离与光的波长有关，波长越长，条纹间距越大. 2.白光的干涉图样
若用白光作光源，则干涉条纹是彩色条纹，且中央亮条纹是白色的.这是因为：
（1）从双缝射出的两列光波中，各种色光都能形成明暗相间的条纹，各种色光都在中央亮条纹处形成亮条纹，从而复合成白色条纹.
（2）两侧条纹间距与各色光的波长成正比，即红光的亮条纹间距宽度最大，紫光的亮条纹间距宽度最小，即除中央条纹以外的其他条纹不能完全重合，这样便形成了彩色干涉条纹.
用白光做干涉实验，从红光到紫光其波长由大到小，它们的干涉条纹间距也是
从大到小，屏中央各色光都得到加强，复合成白色，而两侧因条纹间距不同而分开成彩色，而且同一级条纹内紫外红.
在双缝干涉实验中，分别用红色和绿色的激光照射同一双缝，在双缝后的屏幕上，红光的干涉条纹间距Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比，
Δx1 Δx2（填“>”“＝”或“<”）.若实验中红光的波长为630 nm，双缝与屏幕的距离为
－
1.00 m，测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm，则双缝之间的距离为 mm.
[解题探究] （1）在双缝干涉实验中，光的波长越长，其干涉条纹间距 （选填“越大”或“越小”）.
（2）如何由条纹间距求双缝间的距离？
l
[解析] 根据Δx＝λ，因为红光的波长比绿光的长，所以红光的干涉条纹间距Δx1比绿光的
dx10.5－
干涉条纹间距Δx2大；由题意得相邻亮条纹的间距为Δx＝＝ mm＝2.1×103 m，再由Δx
55l
＝λ可以解得d＝0.300 mm. d
[答案] ＞ 0.300
1.一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧
还有彩色条纹，是因为（ ）
A.各色光的波长不同，因而各色光产生的干涉条纹间距不同 B.各色光的速度不同，造成条纹间距不同 C.各色光的强度不同
D.各色光通过双缝的距离不同
解析：选A.双缝干涉条纹的间距与波长成正比，各色光的波长不同，则条纹间距不同，故选项A正确.
薄膜干涉的理解及应用
1.薄膜干涉的理解
（1）眼睛应与光源在同一侧才能看到干涉条纹，因为条纹是由从膜前、膜后两表面反射的光发生干涉形成的，不是由通过膜的光形成的； （2）每一条纹呈水平状态排列；
（3）由于各种色光干涉后相邻两亮纹中心的距离不同，所以若用白光做这个实验，会观察到彩色干涉条纹.
（4）两列光的路程差是膜厚度的两倍. 2.薄膜干涉的应用
（1）增透膜：照相机、望远镜的镜头表面常镀一层透光的膜，膜的上表面与玻璃表面反射的光发生干涉，由于只有一定波长（一定颜色）的光干涉时才会相互加强，所以镀膜镜头看
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