13章光学干涉

实验十九用双缝干涉实验测量光的波长学习目标 1.掌握由Δx ＝Ldλ测光的波长的原理，并能测单色光波长。

2.观察单色光的双缝干涉图样，掌握测量头测量条纹间距的方法。

实验原理实验操作注意事项如图1所示，相邻两条亮(暗)条纹间的距离Δx与入射光波长λ，双缝S1、S2间距离d及双缝与屏的距离L满足关系式Δx＝Ldλ，因此，只要测出Δx、d、L即可测出波长λ。

图11.安装仪器(如图2)图2(1)将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上。

(2)接好光源，打开开关，使白炽灯正常发光。

调节各部件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏。

(3)安装单缝和双缝，中心位于遮光筒的轴线上，使双缝和单缝的缝平行。

2.观察与记录(1)调单缝与双缝间距为5～10 cm时，观察白光的干涉条纹。

(2)在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹。

(3)调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条明条纹的中心，1.调节双缝干涉仪时，要注意调整光源的高度，使它发出的光束能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮。

2.放置单缝和双缝时，缝要相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上。

3.调节测量头时，应使分划板中心刻线和明条纹的中心对齐。

4.不要直接测Δx，要测多条明条纹的间距再计算得到Δx，这样可以减小误差。

记下手轮上的读数x1；转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数x2，则相邻两明条纹间的距离Δx ＝|x1－x2| n－1。

(4)换用不同的滤光片，测量其他色光的波长。

数据处理1.条纹间距：Δx＝x n－x1n－1。

2.波长：λ＝dLΔx。

3.测量多组数据，求λ的平均值。

误差分析1.双缝到屏的距离L的测量存在误差。

2.测条纹间距Δx带来的误差如下：(1)干涉条纹没有调整到最清晰的程度。

(2)误认为Δx为明(暗)条纹的宽度。

(3)分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心。

(4)测量多条明条纹间的距离时读数不准确，此间距中的条纹数未数清。

第十三章 光的干涉13–1 在双缝干涉实验中，两缝分别被折射率为n 1和n 2的透明薄膜遮盖，二者的厚度均为e ，波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上，在屏中央处，两束相干光的位相差 。

解：加入透明薄膜后，两束相干光的光程差为n 1e –n 2e ，则位相差为e n n e n e n )(2)(22121-=-=∆λλλλφ13–2 如图13-1所示，波长为λ的平行单色光垂直照射到两个劈尖上，两劈尖角分别为21θθ和，折射率分别为n 1和n 2，若二者分别形成的干涉条纹的明条纹间距相等，则21,θθ，n 1和n 2之间的关系是 。

解：劈尖薄膜干涉明条纹间距为θλθλn n L 2sin 2≈=（ 很小） 两劈尖干涉明条纹间距相等221122θλθλn n =，所以 2211θθn n =或1221n n =θθ13–3 用一定波长的单色光进行双缝干涉实验时，欲使屏上的干涉条纹间距变大，可采用的方法是： ； 。

解：因为干涉条纹的间距与两缝间距成反比，与屏与双缝之间的距离成正比。

故填“使两缝间距变小；使屏与双缝之间的距离变大。

”13–4 用波长为λ的单色光垂直照射如图13-2示的劈尖膜（n 1＞n 2＞n 3），观察反射光干涉，从劈尖顶开始算起，第2条明条纹中心所对应的膜厚度e = 。

解：劈尖干涉（n 1＞n 2＞n 3）从n 1射向n 2时无半波损失，产生明条纹的条件为2n 2e = k ，k = 0,1,2,3…在e = 0时，两相干光相差为0，形成明纹。

第2条明条纹中心所对应的膜厚度为k = 1，即2n 2e = ，则22n e λ=。

13–5 若在迈克耳孙干涉仪的可动反射镜移动0.620mm 的过程中，观察到干涉条纹移动了2300条，则所用光波的波长为 。

解：设迈克耳孙干涉仪空气膜厚度变化为e ，对应于可动反射镜的移动，干涉条纹每移动一条，厚度变化2λ，现移动2300条，厚度变化mm 620.022300=⨯=λ∆e ，则 = 。

光学中的干涉原理光学是研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象的科学。

干涉是光学中的一个重要现象，指两束或多束光线相遇时互相影响的现象。

光的干涉是利用光波的波动性质，通过相消或者相长等运动状态，实现对光强度或者相位的调节。

在光学中，干涉原理是重要而基础的概念之一。

一、光的干涉原理（一）干涉光束形成条件在光的干涉现象中，需要满足两束或多束光线相遇时，其光程差相等的条件，才能达到扰动的合成或抵消。

光程差是指两束光线从不同的发射点到达相遇点所走的路径长度之差。

（二）厚膜干涉原理当一个薄膜或者透明介质被光照射时，光线在薄膜两侧的介质中传播时，波长和速度的差异导致了光程差，从而引起干涉现象。

对于平行垂直于入射面的两束光线，其光程差可以用以下公式表示：d=2tcosθ其中，d是光程差，t是薄膜的厚度，θ是两束光线入射角。

（三）牛顿环干涉原理牛顿环是一种环形干涉条纹图案，由牛顿于17世纪利用两片光学仪器中的透镜与凸面镜制作而成。

在这种干涉现象中，通过一个凸透镜和一个玻璃平面之间留下的空气隙，光线在空气与玻璃之间的反射和透射过程中产生干涉现象，从而形成环形条纹。

二、干涉现象在实际应用中的意义（一）光学干涉仪光学干涉仪是一种利用光的干涉现象测量物体表面形状的仪器。

光学干涉仪利用干涉仪对光的相位及其变化进行检测，利用光程差的变化，可以测量物体表面形状、薄膜厚度、光学元件的表面形态等。

（二）激光干涉测量激光干涉测量是一种利用激光的光波干涉原理，对物体表面上形状及表面透明度的变化进行测量的科学方法。

由于激光光源具有高亮度、单色性等特点，能够在远距离进行高精度的测量，因此在工业生产领域得到广泛应用。

（三）衍射干涉衍射干涉是女士光学中的一种重要的干涉现象，指光线通过物体出现衍射现象并且发生干涉。

这种干涉现象在显微镜、分光镜等装置中得到了广泛应用。

三、结语在现代光学中，干涉现象已经被广泛应用在各种领域，例如测量、显微镜、光学元件、激光制造等方面。

第13章 光的干涉与衍射训练题（含答案）一、选择题1. 如图所示，折射率为n 2、厚度为e 的透明介质薄膜的上方和下方的透明介质的折射率分别为n 1和n 3，已知n 1< n 2> n 3。

若用波长为λ的单色平行光垂直入射到该薄膜上，则从薄膜上、下两表面反射的光束(用①与②示意)的光程差是[ ] (A ) e n 22 (B) 222λ-e n(C) λ-e n 22 (D) 2222n e n λ-2.真空波长为λ的单色光，在折射率为n 的均匀透明介质中从A 点沿某一路径传播到B 点，路径的长度为l 。

若l 等于下列各选项给出的值，A 、B 两点光振动位相差记为ϕ∆，则[ ] (A) 3, 32l λϕπ=∆= (B) πϕλn nl 3,23=∆=(C) πϕλ3,23=∆=nl (D) πϕλn nl 3,23=∆=3. 在双缝干涉实验中，两缝隙间距离为d ，双缝与屏幕之间的距离为)(d D D >>。

波长为λ的平行单色光垂直照射到双缝上。

屏幕上干涉条纹中相邻暗纹之间的距离是 [ ] (A)d D λ2 (B) D dλ (C) λdD (D) dDλ4. 如图所示，用波长为λ的单色光照射双缝干涉实验装置，若将一折射率为n 、劈角为α的透明劈尖b 插入光线2中，则当劈尖b 缓慢向上移动时(只遮住S 2)，屏C 上的干涉条纹[ ] (A) 间隔变大，向下移动。

(B) 间隔变小，向上移动。

(C) 间隔不变，向下移动。

(D) 间隔不变，向上移动。

5. 把一平凸透镜放在平玻璃上，构成牛顿环装置。

当平凸透镜慢慢地向上平移时，由反射光形成的牛顿环[ ] (A) 向中心收缩，条纹间隔变小。

Sλ3(B) 向中心收缩，环心呈明暗交替变化。

(C) 向外扩张，环心呈明暗交替变化。

(D) 向外扩张，条纹间隔变大。

6. 根据惠更斯－菲涅耳原理，若已知光在某时刻的波阵面为S ，则S 的前方某点P 的光强度决定于波阵面S 上所有面积元发出的子波各自传到P 点的 [ ] (A) 振动振幅之和。

思 考 题13-1.单色光从空气射入水中，则（ ）（A ）频率、波长和波速都将变小 （B ）频率不变、波长和波速都变大 （C ）频率不变，波长波速都变小 （D ）频率、波长和波速都不变 答：频率ν不变，nλλ=，vcn =，而水空气n n <，故选（C ） 13-2.如图所示，波长为λ的单色平行光垂直入射到折射率为n 2、厚度为e 的透明介质薄膜上，薄膜上下两边透明介质的折射率分别为n 1和n 3，已知n 1<n 2， n 2>n 3，则从薄膜上下两表面反射的两光束的光程差是( )(A)2en 2。

(B) 2en 2+2λ。

(C) 2en 2-λ。

(D) 2en 2+22n λ。

答：由n 1<n 2， n 2>n 3可知，光线在薄膜上下两表面反射时有半波损失，故选(B)。

13-3 来自不同光源的两束白光，例如两束手电筒光，照射在同一区域内，是不能产生干涉花样的，这是由于（ ）(A) 白光是由许多不同波长的光构成的。

(B) 来自不同光源的光，不能具有正好相同的频率。

(C) 两光源发出的光强度不同。

(D) 两个光源是独立的，不是相干光源。

答：普通的独立光源是非相干光源。

选（D ）。

13-4在双缝干涉实验中，为使屏上的干涉条纹间距变大，可以采取的办法是(A)使屏靠近双缝。

(B)使两缝的间距变小。

(C)把两个缝的宽度稍微调窄。

(D)改用波长较小的单色光源。

答：由条纹间距公式af x λ2=∆，可知选（B ）。

13-5.在杨氏双缝实验中，如以过双缝中点垂直的直线为轴，将缝转过一个角度α，转动方向如图所示，则在屏幕上干涉的中央明纹将( )(A)向上移动 (B)向下移动 (C)不动 (D)消失答：中央明纹出现的位置是光通过双缝后到屏幕上光程差为0的地方，故选（A ） 13-6.在双缝干涉实验中，入射光的波长为λ，用玻璃纸遮住双缝中的一条缝，若玻璃纸中的光程比相同厚度的空气的光程大2.5λ，则屏上原来的明纹处（ ）(A) 仍为明条纹思考题13-5图(B) 变为暗条纹(C) 既非明条纹，也非暗条纹(D) 无法确定是明条纹还是暗条纹 答：明条纹和暗条纹光程差2λ，故选(B)。

光学光的干涉知识点总结光的干涉是指两个或多个光波相互干涉形成明暗交替的现象，在光学研究中具有重要的意义。

本文将对光的干涉中的相关知识点进行总结和概述，包括干涉的原理、干涉的类型、干涉图案的形成以及应用等方面。

一、干涉的原理1. 干涉是基于光的波动性的现象，要求干涉光波必须是相干波。

相干检测方法常用的有干涉仪、自发辐射以及激光器等。

2. 干涉是光的波动性在空间中叠加干涉而表现出的现象，倍波源发出的光波在空间中相遇叠加，形成干涉现象。

3. 干涉光的波动特性包括振幅、相位、波长等，这些特性的差异决定了干涉图样的形态和干涉的结果。

二、干涉的类型1. 多普勒干涉：当光源或接收器相对于介质运动或产生相对运动时，引起光的频率和波长发生变化，导致多普勒效应而产生光的干涉。

2. 空气薄膜干涉：光在两个介质交界面上反射和折射时产生相位差，由此形成空气薄膜干涉现象。

应用广泛，如油渍上的彩虹。

3. 条纹干涉：当两束或多束光线相遇并发生干涉时，在空间中产生交替显示明暗条纹的现象。

包括等倾条纹、等厚条纹等。

4. 动态干涉：采用光的干涉原理实现对物体表面纹理、形貌和微位移的测量或分析的技术。

5. 光栅干涉：利用光栅的衍射和干涉作用，将光束分解成若干相干子光束，并产生衍射和干涉图样。

三、干涉图样的形成1. 明纹和暗纹：光的干涉现象会形成明纹和暗纹，明纹是波峰叠加形成的亮区，暗纹是波峰和波谷叠加形成的暗区。

2. 干涉条纹：光的干涉现象在空间中形成了交替排列的明暗条纹。

常见的干涉条纹有等厚条纹、等倾条纹等。

3. 干涉环：干涉环是由同心圆环状的干涉条纹构成的图案。

常见的干涉环有牛顿环和菲涅尔环。

四、干涉的应用1. 干涉仪：干涉仪是一种技术性的仪器，利用光的干涉现象实现对光学参数、物体表面的测量和分析。

2. 波前重建：利用光的干涉原理恢复物体波前信息，实现三维图像的重建和显示。

3. 表面形貌测量：通过干涉技术可以实现对物体表面形貌的非接触式测量，广泛应用于机械加工、光学加工等领域。

光学中的干涉和衍射现象光学是研究光的传播和性质的科学领域，而光的干涉和衍射现象则是光学中的两个重要现象。

本文将从干涉和衍射的定义、原理和应用等方面进行论述，以帮助读者更好地理解光学中的这两个现象。

一、干涉现象干涉是指发生在两个或多个波相交的地方，波的振幅会相互叠加或抵消的现象。

这种干涉现象在光学中尤为突出。

干涉分为两类：构造干涉和干涉条纹。

1. 构造干涉构造干涉又称为相干干涉，是指来自同一光源的两束或多束相干光在空间的某一点发生干涉。

当两束光的光程差为波长的整数倍时，相干光会产生增强，形成亮度最大的区域，这被称为亮纹。

而当光程差为半波长的奇数倍时，相干光会产生抵消，形成亮度最小的区域，这被称为暗纹。

2. 干涉条纹干涉条纹是指干涉现象在某一场景上产生的条纹状图案。

这种现象可以通过两束光的干涉或通过干涉仪（如杨氏双缝干涉仪）来观察。

干涉条纹的间距和颜色是由光的波长和光程差决定的。

例如在干涉仪中，两个狭缝之间的干涉条纹间距可由以下公式计算：d*sinθ = mλ，其中d是两个狭缝的间距，θ是入射光和狭缝之间的夹角，m是整数，λ是光的波长。

二、衍射现象衍射是指光通过一个有限大小的孔或物体边缘时，会发生弯曲和扩散的现象。

衍射通常与光的波动性有关，当波长与孔的尺寸或物体的边缘接近甚至相当时，衍射现象会十分显著。

衍射现象可以通过一条直线形状狭缝后方面的光强分布模式来观察。

对于单缝衍射，光的振幅会沿着中央最强的主极大区域逐渐衰减，形成一系列弱极大和极小的明暗条纹。

对于双缝衍射，光通过两个狭缝后形成的干涉图样会在后方的屏幕上出现衍射条纹。

三、干涉和衍射的应用干涉和衍射现象在光学中有着广泛的应用。

以下是一些常见的应用领域：1. 干涉测量干涉测量利用相干光的干涉条纹进行测量，可以实现高精度的测量。

例如使用激光干涉仪测量物体的形状和表面的粗糙度。

2. 干涉显微镜干涉显微镜可以利用干涉图样来观察透明材料的细微结构和形貌，常用于生物医学和材料科学领域。

光学光的干涉现象及干涉条纹解释光的干涉现象是指当两束或多束光波相交时，由光波的叠加而产生明暗相间的条纹现象。

这是光的波动性质所导致的，根据不同的光源和干涉方式，干涉现象可以具有不同的特点和应用。

1. 干涉现象的基本原理干涉现象基于光的波动性质，可以通过光的传播速度和光的相位差来解释。

当两束光波相交时，如果它们的相位差为整数倍的波长，那么它们的振幅将叠加，光强增强，形成明条纹；相位差为奇数个半波长时，振幅将相互抵消，光强减弱，形成暗条纹。

2. 干涉实验中的光源干涉实验中光源的选择对于产生干涉现象起着重要的作用。

常用的光源有自然光、单色光和相干光。

自然光由多个不同波长的光波组成，因此产生多种干涉条纹；单色光只包含某一特定波长的光波，能够产生清晰且稳定的干涉条纹；而相干光是一种光波在多次反射和折射后形成的，具有高度的一致性和稳定性，可用于精密干涉测量。

3. 干涉实验中的干涉方式干涉实验中常见的干涉方式有双缝干涉、薄膜干涉和牛顿环干涉。

双缝干涉是利用两个狭缝间的光波干涉产生的明暗条纹。

薄膜干涉是通过光在不同折射率的介质中传播时产生的干涉现象，例如油膜和气泡表面的干涉条纹。

牛顿环干涉利用透明介质和光的反射干涉形成的干涉圆环。

4. 干涉条纹解释干涉条纹的解释可以通过光程差和相位差来理解。

光程差是指两束光波在到达观察点之前所走的光路长度之差，而相位差则是光波振动状态的差异。

当光程差为整数倍波长时，相位差为0，光波振动状态一致，明条纹出现；当光程差为半波长时，相位差为π，光波振动状态相反，暗条纹出现。

5. 干涉现象的应用干涉现象在科学研究和技术应用中具有广泛的应用。

例如，干涉测量可以用于测量薄膜厚度、折射率和表面形貌；干涉显示可以用于制造三维显示和光学元件；干涉光谱学可以用于分析物质的光学性质和结构等。

总结起来，光学光的干涉现象是光的波动性质所引起的现象，通过光的波长、相位差和光程差的关系解释了干涉条纹的出现。

光学干涉原理
光学干涉原理是指当光波传播过程中，遇到不同的障碍或介质界面时，会发生波的叠加现象，从而产生干涉现象。

干涉是由于光波的特性——波动性所引起的，其原理可以用波动理论和光的相干性来解释。

光学干涉现象通常表现为明暗相间的干涉条纹。

这些条纹的产生是因为，当两个或多个光波相遇时，它们会叠加在一起形成一个新的波。

如果两个波的相位差为整数倍的波长，它们就会相干叠加，形成增强的干涉波，此时产生明条纹；如果相位差为半个波长的奇数倍，则会出现相消干涉，形成暗条纹。

光学干涉可分为两种主要类型：光的波前干涉和光的波长干涉。

波前干涉是指光波通过不同路径到达观察者处时，由于不同路径上的光程差而产生的干涉现象。

这种干涉常见于双缝干涉、薄膜干涉等实验中。

波长干涉是指光波在同一路径上不同位置的干涉。

例如，当光波通过狭缝时，会出现衍射现象，光波在狭缝后方形成圆形衍射图案，这是波长干涉的一种典型现象。

光学干涉原理在实际应用中具有广泛的意义。

它被广泛应用于光学仪器、光学传感器、干涉测量、光栅、光学检测等领域。

通过研究和利用光学干涉现象，可以实现对光的测量、成像和调控，进而推动光学技术的发展。

物理光学的干涉现象干涉现象是物理光学中一个重要的现象，它揭示了光波的波动性质，并为我们理解光的传播和性质提供了深入的见解。

本文将介绍干涉现象的基本概念、原理和应用。

一. 干涉现象的基本概念干涉是指两个或多个光波相互叠加而产生的现象。

当两个光波相遇时，它们的振幅和相位会相互影响，进而改变光波的强度和方向。

干涉现象的关键在于光的波动性，只有当光波以波动的形式传播时，才能发生干涉现象。

二. 干涉现象的原理干涉现象的原理可以用两个光波的叠加原理来解释。

当两个光波相遇时，它们的电场强度会相加并形成新的光波，其振幅和相位取决于原始光波的振幅和相位。

根据叠加原理，当两个光波的相位一致时，它们的振幅叠加会增强光强，称为构成干涉的两个光波为相干光波；当两个光波的相位相差半个波长时，它们的振幅叠加会减弱光强，称为相消干涉。

三. 干涉现象的分类干涉现象可以根据光波的来源和干涉的性质来进行分类。

根据光波的来源，干涉可以分为自行干涉和外行干涉。

自行干涉是指来自同一光源的两束光波相互干涉，例如杨氏干涉的实验；外行干涉是指来自不同光源的光波相互干涉，例如望远镜的干涉。

根据干涉的性质，干涉可以分为等厚干涉和非等厚干涉。

等厚干涉是指光波通过具有等厚度的介质产生的干涉现象，例如牛顿环；非等厚干涉是指光波通过具有不同厚度的介质产生的干涉现象，例如楞次干涉。

四. 干涉现象的应用干涉现象在许多实际应用中发挥着重要作用。

以下列举了几个常见的应用：1. 干涉仪：干涉仪是一种利用干涉现象测量光的波长、厚度和折射率等物理量的仪器。

它可以利用干涉现象来实现高精度的测量和检测。

2. Michelle干涉光谱仪：Michelle干涉光谱仪是一种基于干涉现象测量光谱的仪器。

它通过光的干涉来分析光的频谱成分，广泛应用于光谱学和光学研究领域。

3. 光学薄膜：光学薄膜是一种利用干涉现象精确控制光的传播和反射的薄膜。

它在光学器件和光学成像等领域具有重要的应用价值。

初中物理光学之干涉与衍射的解析光学是研究光的传播和光现象的科学，而物理学是研究物质和能量之间相互关系的科学。

在物理学的教学过程中，光学是一个重要的分支，而干涉与衍射则是光学中的重要概念。

本文将对初中物理光学中的干涉与衍射进行解析。

一、干涉现象干涉是光学中一种重要的现象，它是指两束或多束光波相互叠加后，在某些空间区域内会出现明暗相间的干涉条纹。

干涉可以分为两种类型：光的同源干涉和光的非同源干涉。

同源干涉是指来自同一光源的两束或多束光波在空间中相互叠加而产生干涉现象。

同源干涉中，常见的干涉现象有劈尖干涉和等厚干涉。

劈尖干涉是指一束光波通过一个劈尖状物体并在后方进行干涉的现象。

在这个过程中，光波会被劈尖物体分成两束，然后在某些地方相互叠加形成明暗相间的条纹。

劈尖干涉广泛应用于实验和仪器，例如分光计。

等厚干涉是指光线通过等厚的透明薄片后产生的干涉现象。

这种干涉现象常见于油膜、气泡等等物体上。

通过测量不同条纹间的距离，我们可以获得有关物体性质的信息。

非同源干涉是指来自不同光源的两束或多束光波在空间中相互叠加而产生干涉现象。

非同源干涉中，常见的干涉现象有薄膜干涉和牛顿环。

薄膜干涉是指光线经过一个或多个非均匀的薄膜后产生的干涉现象。

这种干涉现象广泛应用于光学镀膜、反光镜等领域。

通过控制薄膜的厚度和折射率，可以获得所需光学性能。

牛顿环是指由透明凸透镜和平面玻璃片之间存在的干涉现象。

通过观察牛顿环的形态，可以得到透镜的表面形状信息。

二、衍射现象衍射是光通过物体边缘或孔口时，光的传播方向受到物体边缘或孔口的影响而发生偏折的现象。

衍射是一种广泛存在于日常生活中的光学现象，例如声波的传播，电视信号的传播等都涉及到衍射。

在光学中，常见的衍射现象有单缝衍射和双缝衍射。

单缝衍射是指通过一个狭缝时光的传播方向发生改变的现象。

单缝衍射模型是研究其他衍射现象的基础，通过实验可以获得单缝衍射的条纹图案。

双缝衍射是指通过两个平行缝时光的传播方向发生改变的现象。