物理光学『夯实基础知识』一.光的干涉和衍射1.双缝干涉干涉是波独有的特征。如果光是一种波,就应该能观察到光的干涉现象。1801年,托马斯杨利用双缝,终于成功地观察到了光的干涉现象。(1)两列光波在空间相遇时发生叠加,在某些区域总加强,在另外一些区域总减弱,从而出现亮暗相间的条纹的现象叫光的干涉现象。(2)产生干涉的条件两个振动情况总是相同的波源叫相干波源,只有相干波源发出的光互相叠加,才能产生干涉现象,在屏上出现稳定的亮暗相间的条纹。形成相干波源的方法有两种:⑴利用激光(因为激光发出的是单色性极好的光)。⑵设法将同一束光分为两束(这样两束光都来源于同一个光源,因此频率必然相等)。下面4个图分别是利用双缝、利用楔形薄膜、利用空气膜、利用平面镜形成相干光源的示意图。
bS1S2cSSdbS1S2
(3)双缝干涉实验规律①双缝干涉实验中,光屏上某点到相干光源S1、S2的路程之差为光程差,记为。若光程差是波长的整倍数,即
(
0,1,2,3…)P点将出现亮条纹;若光程差是半波长的奇数倍2
1
2
(
0,1,2,3…),P点将出现暗条纹。
②屏上和双缝S1、S2距离相等的点P,若用白光实验该0,若用单色光实验该点是亮条纹(中央条纹)点是白色的亮条纹。③若用单色光实验,在屏上得到明暗相间的条纹;若用白光实验,中央是白色条纹,两侧是彩色条纹。④屏上明暗条纹之间的距离总是相等的,其距离大小x与双缝之间距离d、双缝到屏的距离l及光的波长λ有关,即x
l。在l和d不变的情况下,x和波长λ成正比,应用该式可测光波的波长λ。d
⑤用同一实验装置做干涉实验,红光干涉条纹的间距x红最大,紫光干涉条纹间距x紫最小,故可知
红大于紫红小于紫。
1
f2.薄膜干涉(1)薄膜干涉的成因:由薄膜的前、后表面反射的两列光波叠加而成,劈形薄膜干涉可产生平行相间的条纹。(2)薄膜干涉的应用①增透膜:透镜和棱镜表面的增透膜的厚度是入射光在薄膜中波长的14。②检查平整程度:待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜,用单色光进行照射,入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波,形成干涉条纹,待检平面若是平的,空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上,干涉条纹是平行的;反之,干涉条纹有弯曲现象。3.光的衍射(1)光的衍射现象光在遇到障碍物时,偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射。衍射也是r