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光的干涉、用雙縫干涉測(cè)波長(zhǎng)、衍射現(xiàn)象
一、知識(shí)點(diǎn)梳理
1、光的干涉現(xiàn)象：
頻率相同，振動(dòng)方向一致，相差恒定（步調(diào)差恒定）的兩束光， 在相遇的區(qū)域出現(xiàn)了穩(wěn)定相間的加強(qiáng)區(qū)域和減弱區(qū)域的現(xiàn)象。
（1）產(chǎn)生干涉的條：
①若S1、S2光振動(dòng)情況完全相同，則符合 ，（n=0、1、2、3…）時(shí)，出現(xiàn)亮條紋；
②若符合 ，（(n=0，1，2，3…)時(shí)， 出現(xiàn)暗條紋。相鄰亮條紋（或相鄰暗條紋）之間的中央間距為 。
（2）熟悉條紋特點(diǎn)
中央為明條紋，兩邊等間距對(duì)稱分布明暗相間條紋。
2． 用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)
原理：兩個(gè)相鄰的亮紋或暗條紋的中心間距是Δx＝lλ/d
測(cè)波長(zhǎng)為：λ＝d•Δx /l
（1）觀察雙縫干涉圖樣：
只改變縫寬，用不同的色光做，改變屏與縫的間距看條紋間距的變化
單色光：形成明暗相間的條紋。
白光：中央亮條紋的邊緣處出現(xiàn)了彩色條紋。這是因?yàn)榘坠馐怯刹煌�顏色的單色光�?fù)合而成的，而不同色光的波長(zhǎng)不同，在狹縫間的距離和狹縫與屏的距離不變的條下，光波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，各條紋之間的距離越大，條紋間距與光波的波長(zhǎng)成正比。各色光在雙縫的中垂線上均為亮條紋，故各色光重合為白色。

（2）測(cè)定單色光的波長(zhǎng)：
雙縫間距是已知的，測(cè)屏到雙縫的距離 ，測(cè)相鄰兩條亮紋間的距離 ，測(cè)出 個(gè)亮紋間的距離 ，則兩個(gè)相鄰亮條紋間距：

3．光的色散：
不同的顏色的光，波長(zhǎng)不同在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，各種顏色的光都會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，用不同色光做實(shí)驗(yàn)，條紋間距是不同的，說(shuō)明：不同顏色的光，波長(zhǎng)不同。
含有多種顏色的光被分解為單色光的現(xiàn)象叫光的色散。
　各種色光按其波長(zhǎng)的有序排列就是光譜。
　從紅光→紫光，光波的波長(zhǎng)逐漸變小。
4．薄膜干涉中的色散現(xiàn)象
如圖：把這層液膜當(dāng)做一個(gè)平面鏡，用它觀察燈焰的像：是液膜前后兩個(gè)反射的光形成的，與雙縫干涉的情況相同，在膜上不同位置，自前后兩個(gè)面的反射光用圖中實(shí)虛線代表兩列光，所走的路程差不同。
在某些位置疊加后加強(qiáng)，出現(xiàn)了亮紋，在另一些位置，疊加后相互削弱，于是出現(xiàn)了暗紋。
注意：
關(guān)于薄膜干涉要弄清的幾個(gè)問(wèn)題：
（1）是哪兩列光波發(fā)生干涉；
（2）應(yīng)該從哪個(gè)方向去觀察干涉圖樣；
（3）條紋會(huì)向哪個(gè)方向側(cè)移

5．應(yīng)用
（1）照相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡的鏡頭表面的增透膜。
（2）檢查工表面是否平整。

6．光的衍射現(xiàn)象
光偏離直線傳播繞過(guò)障礙物進(jìn)入陰影區(qū)域里的現(xiàn)象。
產(chǎn)生明顯衍射的條：障礙物或孔（縫）的尺寸與波長(zhǎng)可比（相差不多）或更小。
單色光單縫衍射圖象特點(diǎn)：中央條紋最寬最亮，兩側(cè)為不等間隔的明暗相間的條紋。
應(yīng)用：用衍射光柵測(cè)定光波波長(zhǎng)。

二、精選例題：
【例１】（1997年高考全國(guó)卷）在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片（只能透過(guò)紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只能透過(guò)綠光），這時(shí)（ C ）
A．只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其它顏色的雙縫干涉條紋消失
B．紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在
C．任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮
D．屏上無(wú)任何光亮

【例2】（如圖所示）.單色光發(fā)出的光經(jīng)一狹縫，照射到光屏上，則可觀察到的圖象是　�。ˋ）

【例3】如圖（a）所示是利用雙縫干涉測(cè)定單色光波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)裝置，濾光片的作用是_____，單縫的作用是_______________，雙縫的作用是______________，單縫和雙縫之間的方向關(guān)系是_______________．某同學(xué)在做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，第一次分劃板中心刻度對(duì)齊A條紋中心時(shí)（圖1），游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖3所示，第二次分劃板中心刻度對(duì)齊B條紋中心時(shí)（圖2），游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖4所示，已知雙縫間距為0.5mm，從雙縫到屏的距離為1m，則圖3中游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)_________mm．圖4游標(biāo)卡尺的示數(shù)為_(kāi)______________mm．實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)量多條干涉條紋寬度的目的是______________，所測(cè)單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)__________m．

答案：獲得單色光，產(chǎn)生線光，產(chǎn)生相干光，平行，
11.5mm，16.7mm，減小實(shí)驗(yàn)誤差，6.5×10－7．

【例4】劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖16-1-4所示，將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個(gè)劈形空氣膜，當(dāng)光垂直入射后，從上往下看的干涉條紋如圖乙所示，干涉條紋有如下特點(diǎn)：（１）任意一條明紋或暗紋所在位置下面的薄膜厚度相等（２）任意相鄰明紋或暗紋所對(duì)應(yīng)的薄膜厚度恒定；現(xiàn)若在圖甲裝置中抽去一張紙片，則當(dāng)光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋：（　A　�。�
Ａ．變疏Ｂ．變密Ｃ．不變Ｄ．消失

【例5】如圖所示是用干涉法檢查某塊厚玻璃板的上表面是否平整的裝置，所用單色光是用普通光加濾光片產(chǎn)生的。檢查中所觀察到的干涉條紋是由下列哪兩個(gè)表面反向的光疊加而成的（ 　C ）
A．a(chǎn)的上表面、b的下表面
B．a(chǎn)的上表面、b的上表面
C．a(chǎn)的下表面、b的上表面
D.a的下表面、b的下表面D.
【例6】現(xiàn)代光學(xué)裝置中的透鏡，棱鏡的表面常涂上一層薄膜（一般用氟化鎂），當(dāng)薄膜的厚度是入射光在薄膜中波長(zhǎng)的1/4時(shí)，可以大大減少入射光的反射損失，從而增強(qiáng)透射光的強(qiáng)度，這種作用是應(yīng)用了光的（C）
A．色散現(xiàn)象 B．全反射現(xiàn)象
C．干涉現(xiàn)象 D．衍射現(xiàn)象

（ 舉一反三）、登運(yùn)動(dòng)員在登雪時(shí)要注意防止紫外線的過(guò)度照射，尤其是眼睛更不能長(zhǎng)時(shí)間被紫外線照射，否則將會(huì)嚴(yán)重地?fù)p壞視力。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛的傷害的眼鏡。他選用的薄膜的折射率為n=1.5，所要消除的紫外線的頻率為8.1×1014Hz，那么它設(shè)計(jì)的這種“增反膜”的厚度至少是多少？

【例7】（2001年全國(guó)高考）在如圖中所示,A、B兩幅圖是由單色光
分別入射到圓孔而成成的的圖像，其中圖A是光的 衍射
（填干涉或衍射）圖像，由此可以判斷出圖A所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑 小于 （填大于或小于）圖B所對(duì)應(yīng)的圓孔的孔徑。

【例8】在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果將雙縫中的一條擋住，其它都不改變，那么在光屏上觀察到的現(xiàn)象將是 （答案C）

A.仍然是均勻分布的明暗相間的條紋，只是亮紋的亮度變暗了
B.仍然是均勻分布的明暗相間的條紋，只是由于擋住一條縫，所以光屏上只有一半?yún)^(qū)域內(nèi)有干涉條紋，另一半?yún)^(qū)域內(nèi)將沒(méi)有干涉條紋
C.仍然有明暗相間的條紋，只是條紋的寬窄和亮度分布不再是均勻的了
D.由于只有單縫，不能形成相干光，所以不會(huì)發(fā)生光的干涉現(xiàn)象，光屏上將沒(méi)有任何條紋出現(xiàn)
【例9】.如右圖所示，L為水平放置的點(diǎn)亮的8w日光燈，T為一藤椅的豎直靠背，橫藤條與日光燈管平行，豎藤條相互垂交織，它們之間是透空方格，P是與藤條靠背平行的白屏�，F(xiàn)將屏從緊貼椅背處慢慢向遠(yuǎn)處(圖中右方)平移，從屏上將依次看到( 答案C 　 )
A.橫藤條的影，橫豎藤條的影?
B.豎藤條的影，橫豎藤條的影?
C.橫豎藤條的影，豎藤條的影，沒(méi)有藤條的影?
D.橫豎藤條的影，橫藤條的影，沒(méi)有藤條的影?
三、過(guò)關(guān)測(cè)試
1．如圖所示是光的雙縫干涉的示意圖,下列說(shuō)法中正確的是( )
①單縫S的作用是為了增加光的強(qiáng)度.
②雙縫S1、S2的作用是為了產(chǎn)生兩個(gè)頻率相同的線狀光.
③當(dāng)S1、S2發(fā)出兩列光波到P點(diǎn)的路程差為光的波長(zhǎng)λ的1.5 倍時(shí),產(chǎn)生第二條暗條紋。
④當(dāng)S1、S2發(fā)出的兩列光波到P點(diǎn)的路程差為長(zhǎng)λ時(shí),產(chǎn)生中央亮條紋.
A.①　　　　B.①②　　　C.②④　　　D.②③
2.在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,雙縫到光屏上P點(diǎn)的距離之差△x=0.6 ,若分別用頻率為f1=5.0×1014Hz和f2=7.5×1014Hz的單色光垂直照射雙縫,則P點(diǎn)出現(xiàn)明、暗條紋的情況是()
A.用頻率為f1的單色光照射時(shí),出現(xiàn)明條紋.
B.用頻率為f2的單色光照射時(shí),出現(xiàn)明條紋.
C.用頻率為f1的單色光照射時(shí),出現(xiàn)暗條紋.
D.用頻率為f2的單色光照射時(shí),出現(xiàn)暗條紋.
3．關(guān)于雙縫干涉條紋的以下說(shuō)法中正確的是()
A.用同一種單色光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),能觀察到明暗相間的單色條紋.
B.用同一種單色光經(jīng)雙縫干涉的明條紋到兩縫的距離之差為該色光波長(zhǎng)的整數(shù)倍.
C.用同一種單色光經(jīng)雙縫干涉的明條紋到兩縫的距離之差一定為該色光波長(zhǎng)的奇數(shù)倍.
D.用同種單色光經(jīng)雙縫后干涉的暗條紋到兩縫的距離之差一定為該色光半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍.

4．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，以白光為光，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光片（只能透過(guò)紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只能透過(guò)綠光），這時(shí)（ ）
A．只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其它顏色的雙縫干涉條紋消失
B．紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其它顏色的雙縫干涉條紋依然存在
C．任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮
D．屏上無(wú)任何光亮
D AD ABD C A C AC A BD AC B D B A
5．如圖所示，一束白光從左側(cè)射人肥皂薄膜，下列說(shuō)法中正確的是 （ ）
①人從右側(cè)向左看，可看到彩色條紋
②人從左側(cè)向右看，可看到彩色條紋
③彩色條紋水平排列
④彩色條紋豎直排列
A．②③ B．①②④ C．②④ D．①③

6．用綠光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在光屏上呈現(xiàn)出綠、暗相間的條紋，相鄰兩條綠條紋間的距離為Δx。下列說(shuō)法中正確的有 （ ）
A．如果增大單縫到雙縫間的距離，Δx 將增大
B．如果增大雙縫之間的距離，Δx 將增大
C．如果增大雙縫到光屏之間的距離，Δx將增大
D．如果減小雙縫的每條縫的寬度，而不改變雙縫間的距離，Δx將增大
7．如圖甲所示，在一塊平板玻璃上放置一平凸薄透鏡，在兩者之間形成厚度不均勻的空氣膜，讓一束單一波長(zhǎng)的光垂直入射到該裝置上，結(jié)果在上方觀察到如圖乙所示的同心內(nèi)疏外密的圓環(huán)狀干涉條紋，稱為牛頓環(huán)，以下說(shuō)法正確的是 （ ）
A．干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡下表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的
B．干涉現(xiàn)象是由于凸透鏡上表面反射光和玻璃上表面反射光疊加形成的
C．干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸炔皇蔷鶆蜃兓��?br>D．干涉條紋不等間距是因?yàn)榭諝饽ず穸仁蔷鶆蜃兓��?br>

8．在一發(fā)光的小電珠和光屏之間放一個(gè)大小可以調(diào)節(jié)的圓形孔屏，在圓屏從較大調(diào)到完全閉合的過(guò)程中，在屏上看到的現(xiàn)象是：（ ）
Ａ．先是圓形亮區(qū)，再是圓形亮環(huán)，最后完全黑暗
Ｂ．先是圓形亮區(qū)，最后完全黑暗
Ｃ．先是圓形亮環(huán)，最后完全黑暗
Ｄ．先是圓形亮環(huán)，再是圓形亮區(qū)，最后完全黑暗

9．關(guān)于光學(xué)裝置上的增透膜，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是：（ ）
Ａ．照相機(jī)的鏡頭上涂增透膜后，可提高成像質(zhì)量
Ｂ．光學(xué)鏡頭上涂增透膜，是為了使入射光的各種色光都不發(fā)生反射
Ｃ．增透膜的厚度應(yīng)是入射光在介質(zhì)中波長(zhǎng)的四分之一
Ｄ．涂有增透膜的鏡頭，看上去呈淡紫色，說(shuō)明增透膜增加了鏡頭對(duì)紫光的透射程度

10.在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果只改變一個(gè)條，以下說(shuō)法中正確的是：（ ）
Ａ．使雙縫間距變小，則條紋間距變寬
Ｂ．使屏與雙縫距離變小，則條紋間距變寬
Ｃ．將入射光由綠光改為紅光，則條紋間距變寬
Ｄ．將入射光由綠光改為紫光，則條紋間距變寬

11．如圖所示的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置中，當(dāng)使用波長(zhǎng)為 的橙光做實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏中心點(diǎn)Ｐ點(diǎn)及其上方的P１點(diǎn)形成兩條相鄰的亮紋；若換用波長(zhǎng)為 的紫光重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，在Ｐ和P1點(diǎn)形成的亮、暗紋情況是（ ）
Ａ．Ｐ和P1都是亮紋　　
Ｂ．Ｐ是亮紋，P1是暗紋
Ｃ．Ｐ是暗紋，P1是亮紋
Ｄ．Ｐ和P1都是暗紋

12．下面哪些屬于光的干涉現(xiàn)象：（ ）
Ａ．雨后美麗的彩虹
Ｂ．對(duì)著日光燈從兩鉛筆的縫中看到的彩色條紋
Ｃ．光通過(guò)三棱鏡產(chǎn)生的彩色條紋
Ｄ．陽(yáng)光下肥皂膜上的彩色條紋

13．關(guān)于光的衍射現(xiàn)象，以下說(shuō)法中正確的是：（ ）
Ａ．縫的寬度 越小，衍射圖案越亮
Ｂ．縫的寬度 越小，衍射現(xiàn)象越明顯
Ｃ．縫的寬度 越小，光的傳播路線越接近直線
Ｄ．入射光的波長(zhǎng)越短，衍射現(xiàn)象越明顯
14．雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，綠光通過(guò)單縫S后，投射到具有雙縫的擋板上，雙縫S1和S2與單縫的距離相等，光通過(guò)雙縫后在與雙縫平行的屏上形成干涉條紋。屏上O點(diǎn)距雙縫S1和S2的距離相等，P點(diǎn)是距O點(diǎn)最近的第一條亮條紋。如果將入射的單色光換成紅光或藍(lán)光，討論屏上O點(diǎn)及其上方的干涉條紋的情況是：①O點(diǎn)是紅光的亮條紋；②紅光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方；③O點(diǎn)不是藍(lán)光的亮條紋；④藍(lán)光的第一條亮條紋在P點(diǎn)的上方。其中正確的是
A.只有①②正確 B.只有①④正確 C.只有②③正確 D.只有③④正確

15．在用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中：⑴已知雙縫到光屏之間的距離是600mm，雙縫之間的距離是0.20mm，單縫到雙縫之間的距離是100mm，某同學(xué)在用測(cè)量頭測(cè)量時(shí)，先將測(cè)量頭目鏡中中看到的分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)某條亮紋（記作第1條）的中心，這時(shí)手輪上的示數(shù)如左圖所示。然后他轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線對(duì)準(zhǔn)第7條亮紋的中心，這時(shí)手輪上的示數(shù)如右圖所示。這兩次示數(shù)依次為_(kāi)______mm和______mm。由此可以計(jì)算出本實(shí)驗(yàn)所用的單色光的波長(zhǎng)為_(kāi)______nm。

參考答案：
1.D
2.AD
3. ABD
4. C
5. A
6. C
7. AC
8.A
9. BD
10.AC
11. B
12. D
13. B
14.A
15.0.641　　10.296，　536

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