光的干涉应用、衍射.ppt

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1、薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用（一）薄膜干涉的应用（一）检查表面的平整程度检查表面的平整程度取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面取一个透明的标准样板，放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片，使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，用单色光从上面照射，入射光从空气层的与被检查的平面间形成一个楔形空气膜，用单色光从上面照射，入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹上下表面反射出两列光形成相干光，从反射光中就会看到干涉条纹标准样板标准样板待检部件待检部件空气薄层空气薄层楔性空气薄层楔性空气薄层标准样板标准样板标准

2、样板标准样板被检测平面被检测平面被检测平面被检测平面光在空气层的上下表面发光在空气层的上下表面发光在空气层的上下表面发光在空气层的上下表面发生反射生反射生反射生反射,这两束反射光发生这两束反射光发生这两束反射光发生这两束反射光发生干涉干涉干涉干涉.如果被检测表面的平整的如果被检测表面的平整的如果被检测表面的平整的如果被检测表面的平整的,将看到与底线平行的将看到与底线平行的将看到与底线平行的将看到与底线平行的干涉条纹干涉条纹干涉条纹干涉条纹.原因是厚度相等的地方，光程差一样、干涉情原因是厚度相等的地方，光程差一样、干涉情原因是厚度相等的地方，光程差一样、干涉情原因是厚度相等的地方，光程差一样、干

3、涉情况一样，即某一处反射回来的两列波叠加，若况一样，即某一处反射回来的两列波叠加，若况一样，即某一处反射回来的两列波叠加，若况一样，即某一处反射回来的两列波叠加，若光振动加强，产生亮点，那些与此处厚度相等光振动加强，产生亮点，那些与此处厚度相等光振动加强，产生亮点，那些与此处厚度相等光振动加强，产生亮点，那些与此处厚度相等的地方都是亮点，这些亮点组成彼此平行的亮的地方都是亮点，这些亮点组成彼此平行的亮的地方都是亮点，这些亮点组成彼此平行的亮的地方都是亮点，这些亮点组成彼此平行的亮纹纹纹纹,反之反之反之反之是暗纹是暗纹是暗纹是暗纹薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用（二）（二）增透膜增透膜镀层镀层薄膜薄

4、膜在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜在透镜或棱镜的表面上涂上一层薄膜(一般用氟化镁一般用氟化镁)。当。当薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程度恰好薄膜的厚度适当时，在薄膜的两个表面上反射路程度恰好等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损等于半个波长，因而互相抵消，这就大大减小光的反射损失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫失，增强了透射光的强度，这种薄膜叫增透膜增透膜。增透膜增透膜由能量守恒可知，入射光总强度由能量守恒可知，入射光总强度=反射光总强度反射光总强度+透射光总强度。透射光总强度。光的强度由光的振幅决定。当满光的强度由光的振幅决定。当满足增透膜厚度足增透膜厚度d=d=介介

5、/4/4时，两束反时，两束反射光恰好实现波峰与波谷相叠加，射光恰好实现波峰与波谷相叠加，实现干涉相消，使其合振幅接近于实现干涉相消，使其合振幅接近于零，即反射光的总强度接近于零，零，即反射光的总强度接近于零，从总效果上看，相当于光几乎不发从总效果上看，相当于光几乎不发生反射而透过薄膜，因而大大减少生反射而透过薄膜，因而大大减少了光的反射损失，增强了透射光的了光的反射损失，增强了透射光的强度。强度。1、增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？、增透的条件是什么？即镀层薄膜的厚度至少多大？2、是否对所有颜色的光都有增透的作用？、是否对所有颜色的光都有增透的作用？薄膜的厚度至少是入射光在薄膜的厚

6、度至少是入射光在薄膜薄膜中波长的中波长的1/41/4。（why?why?）因为人眼对绿光最敏感，所以一般增因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿光的透射，即强绿光的透射，即薄膜的厚度是绿光薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的在薄膜中波长的1/41/4。由于其它色光不。由于其它色光不能被有效透射，故反射较强，这样的能被有效透射，故反射较强，这样的镜头呈淡紫色。镜头呈淡紫色。薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用（二）（二）增透膜增透膜为什么一般的照相机的镜头成淡紫色？为什么一般的照相机的镜头成淡紫色？增透膜只对人眼或感光胶片上最敏感的绿光增透膜只对人眼或感光胶片上最敏感的绿光起增透作用。当白光照到起增透作用。当白

7、光照到(垂直垂直)增透膜上，绿光增透膜上，绿光产生相消干涉，反射光中绿光的强度几乎是零。产生相消干涉，反射光中绿光的强度几乎是零。这时其他波长的光这时其他波长的光(如红光和紫光如红光和紫光)并没有被完全并没有被完全抵消。因此，增透膜呈绿光的互补色抵消。因此，增透膜呈绿光的互补色淡紫淡紫色。色。薄膜干涉的应用薄膜干涉的应用（二）（二）增透膜增透膜水波的衍射S1 13.513.5光的衍射光的衍射l既然光是一种波,为什么我们日常生活中观察不到光的衍射现象,而常常看到的是光沿着直线传播的呢?光的直线传播S光的衍射S定义：定义：光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去光离开直线传播路径绕到障碍物阴影里去的现

8、象。的现象。2.小孔衍射小孔衍射光通过小孔光通过小孔(小到一定程度小到一定程度)在屏上会出现：在屏上会出现：中中间较亮，周围明暗相间的圆环间较亮，周围明暗相间的圆环，且亮且亮度小度小这些圆环达到的范围远远超过根据光的直这些圆环达到的范围远远超过根据光的直线传播所应照明的面积。线传播所应照明的面积。单缝衍射实验单缝衍射实验波长一定时，单缝越窄，现象越波长一定时，单缝越窄，现象越明显，中央亮纹越宽越暗。明显，中央亮纹越宽越暗。单缝衍射实验单缝衍射实验光的明显衍射条件：障碍物或孔的尺寸小于波长障碍物或孔的尺寸小于波长或者和波长差不多。或者和波长差不多。衍射现象衍射现象三三泊松亮斑泊松亮斑 不不只只是

9、是狭狭缝缝和和圆圆孔孔，各各种种不不同同形形状状的的物物体体都都能能使使光光发发生衍射，历史上曾有一个著名的衍射图样生衍射，历史上曾有一个著名的衍射图样泊松亮斑泊松亮斑实验：在光束中放一个不透明圆实验：在光束中放一个不透明圆盘盘现象：在不透明圆盘的阴影后面，现象：在不透明圆盘的阴影后面，出现了一个亮斑。出现了一个亮斑。泊松亮斑在其影子的中心有一个亮斑单缝衍射实验单缝衍射实验分析归纳三幅衍射图样分析归纳三幅衍射图样单缝不变，波长越大，衍射单缝不变，波长越大，衍射越明显，中央亮纹越宽。越明显，中央亮纹越宽。条纹不等间距，中央条纹条纹不等间距，中央条纹亮而宽，两侧条纹较暗较亮而宽，两侧条纹较暗较窄，

10、对称分布。窄，对称分布。白光的衍射图样中央是白白光的衍射图样中央是白色的亮条纹，两边是彩色色的亮条纹，两边是彩色的条纹，中央亮条纹最宽的条纹，中央亮条纹最宽最亮。最亮。单单色色激激光光束束屏屏等间距等间距双缝干涉图样双缝干涉图样图样有何特征？图样有何特征？S1S2亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线亮条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线暗条纹的中心线双缝双缝中央亮条纹中央亮条纹明暗相间明暗相间 为什么平时隔墙可以听见别人的声音却为什么平时隔墙可以听见别人的声音却看不到人？看不到人？声音的波长比光的波长大的多，更容易声音的波长比光的波长大的多，更容易发生明显衍射，即更容易

11、绕过障碍物向发生明显衍射，即更容易绕过障碍物向前传播。前传播。比较:双缝干涉与单缝衍射图样l相同点：由于光的叠加而产生的，明暗相间的。相同点：由于光的叠加而产生的，明暗相间的。l不同点：双缝的条纹是等间距的，各条纹的亮度差不同点：双缝的条纹是等间距的，各条纹的亮度差别较小，条纹条数较多。别较小，条纹条数较多。l 衍射衍射条纹不等间距，中央条纹亮而宽，两侧条纹较条纹不等间距，中央条纹亮而宽，两侧条纹较暗较窄，对称分布。暗较窄，对称分布。衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点：衍射现象和干涉现象条纹的不同点和相同点：单缝衍射的条纹比较宽，而且距离中央亮条纹单缝衍射的条纹比较宽，而且距离中央亮条纹比

12、较远，亮度也很低，所以往往不能达到实用要求。比较远，亮度也很低，所以往往不能达到实用要求。如果增加狭缝的个数，衍射条纹宽度变窄，亮度将如果增加狭缝的个数，衍射条纹宽度变窄，亮度将增加。增加。衍射光栅衍射光栅(a)N=1(b)N=2(c)N=3(d)N=4 透射光棚透射光棚:在玻璃片上刻有许多等宽而又间距相等的平在玻璃片上刻有许多等宽而又间距相等的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于透行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于透光的狭缝光的狭缝,一般每毫米有几十到几千个狭缝。一般每毫米有几十到几千个狭缝。反射光栅反射光栅:在高反射率的金属上刻痕在高反射率的金属上刻痕.练习

13、1 用单色光照射双缝，在像屏上观察到明暗相用单色光照射双缝，在像屏上观察到明暗相间的干涉条纹，现用遮光板将其中的一个缝挡住，间的干涉条纹，现用遮光板将其中的一个缝挡住，则像屏上观察到则像屏上观察到A、宽度均匀的明暗相间的条纹。宽度均匀的明暗相间的条纹。B、中央亮而宽，两边窄而暗条纹。中央亮而宽，两边窄而暗条纹。C、一条亮纹。一条亮纹。D、一片亮光。一片亮光。【B】2.某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成某同学以线状白炽灯为光源，利用游标卡尺两脚间形成的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点：的狭缝观察光的衍射现象后，总结出以下几点：A.若狭缝与灯丝平行，衍射条纹与狭缝平行若狭缝与灯

14、丝平行，衍射条纹与狭缝平行B.若狭缝与灯丝垂直，衍射条纹与狭缝垂直若狭缝与灯丝垂直，衍射条纹与狭缝垂直C.衍射条纹的疏密程度与狭缝宽度有关衍射条纹的疏密程度与狭缝宽度有关D.衍射条纹的间距与光的波长有关衍射条纹的间距与光的波长有关【ACD】3.在观察光的衍射现象的实验中在观察光的衍射现象的实验中,通过紧靠眼睛的卡尺测通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝脚形成的狭缝,观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝(灯灯管或灯丝都要平行于狭缝管或灯丝都要平行于狭缝),可以看到可以看到 A.黑白相间的直条纹黑白相间的直条纹B.黑白相间的弧形条纹黑白相间的弧形条纹C.彩色的直条纹彩色的直

15、条纹D.彩色的弧形条纹彩色的弧形条纹.【C】练习练习3：动手实验回答问题：动手实验回答问题4.如图所示是用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日光如图所示是用游标卡尺两测脚间的狭缝观察日光灯光源时所看到的四个现象灯光源时所看到的四个现象.当游标卡尺两测脚间当游标卡尺两测脚间的狭缝宽度从的狭缝宽度从0.8mm逐渐变小时逐渐变小时,所看到的四个图所看到的四个图像的顺序是像的顺序是 .abcd例例5：下列现象属于光的衍射现象的是：下列现象属于光的衍射现象的是：lA.雨后天空出现绚丽的彩虹雨后天空出现绚丽的彩虹lB.阳光下肥皂膜上的彩色条纹阳光下肥皂膜上的彩色条纹lC.太阳光通过三棱镜产生的彩色条纹太阳光通过三

16、棱镜产生的彩色条纹lD.对着日光灯从铅笔缝里看到的彩色条纹对着日光灯从铅笔缝里看到的彩色条纹lE.在两块相互压紧的平行玻璃板面上看到的在两块相互压紧的平行玻璃板面上看到的彩色条纹彩色条纹lF.激光防伪商标看起来是彩色的激光防伪商标看起来是彩色的l 答案：答案：D6 6用黄色光照射不透明的圆板时在用黄色光照射不透明的圆板时在圆板的背影中恰能观察到黄色光斑，圆板的背影中恰能观察到黄色光斑，若分别用红色光若分别用红色光,绿色光和紫色光照射绿色光和紫色光照射圆板一定能观察到光斑的是：圆板一定能观察到光斑的是：A A红色光红色光B B绿色光绿色光C C紫色光紫色光DD三种色光都能三种色光都能A巩固练习1

17、 1、下列现象属于薄膜干涉的有、下列现象属于薄膜干涉的有:（）A.A.在水面上的油膜呈现的彩色花纹在水面上的油膜呈现的彩色花纹;B.B.雨后天空中呈现的彩虹雨后天空中呈现的彩虹;C.C.阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹阳光下通过三棱镜得到的彩色条纹D.D.肥皂泡上呈现的彩色条纹。肥皂泡上呈现的彩色条纹。2 2、用单色光照射肥皂薄膜、用单色光照射肥皂薄膜:（）A.A.看到的干涉图样是明暗相间的条纹看到的干涉图样是明暗相间的条纹;B.B.从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉从光源发出的光与肥皂膜表面反射的光发生干涉,形成形成干涉图样。干涉图样。C.C.一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别反射出

18、来一束入射光从薄膜的前表面和后表面分别反射出来,形形成两列波成两列波,这两列波频率相同这两列波频率相同,所以可以产生干涉所以可以产生干涉;D.D.若改用白光照射则看不到干涉条纹。若改用白光照射则看不到干涉条纹。巩固练习3.3.2002（上海卷）（上海卷）如图所示为一显示薄如图所示为一显示薄膜干涉现象的实验装置，膜干涉现象的实验装置，P P是附有肥是附有肥皂膜的铁丝圈，皂膜的铁丝圈，S S是一点燃的酒精灯。是一点燃的酒精灯。往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察往火焰上洒些盐后，在肥皂膜上观察到的干涉图象应是下图中的（到的干涉图象应是下图中的（）A B C D 巩固练习4.(4.(9393年高考题年高

19、考题)如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上如右图是用干涉法检查某种厚玻璃的上表面是否平的装置，所用单色光是用普通光源加滤光表面是否平的装置，所用单色光是用普通光源加滤光片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由哪两个表片产生的，检查中所观察到的干涉条纹是由哪两个表面反射的光叠加而成的面反射的光叠加而成的()()A Aa a的上表面和的上表面和b b的下表面的下表面B Ba a的上表面和的上表面和b b的上表面的上表面C Ca a的下表面和的下表面和b b的上表面的上表面D Da a的下表面和的下表面和b b的下表面的下表面5 5、2003（上海卷）（上海卷）劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图劈尖干涉

20、是一种薄膜干涉，其装置如图1 1所示。所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，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。干涉条纹片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。干涉条纹有如下特点：有如下特点：任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；厚度相等；任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形定。现若在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，从上往下观察

21、到的干涉条纹将（空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹将（）A.A.变稀疏变稀疏 B.B.变紧密变紧密 C.C.不变不变 D.D.消失消失巩固练习6 6、有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是：、有关光学仪器上镜头的增透膜，下列说法正确的是：A.A.增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度；增透膜是为了减少光的反射损失而增强透光的强度；B.B.增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的增透膜的厚度等于入射光在真空中波长的1/41/4；C.C.增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波长的1/41/4；D.D.因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度，红因为增透膜厚度一般选适合绿光反射相互抵消的厚度，红光紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的镜头呈光紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的镜头呈淡紫色。淡紫色。7 7、将波长为、将波长为的单色光从空气垂直入射到折射率为的单色光从空气垂直入射到折射率为n n的透的透明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的厚度最少应为明介质膜上，要使透射光得到加强，薄膜的厚度最少应为（）A A，/4n/4n；B B，/2n/2n；C C，/4/4；D D，/2/2巩固练习