第五章光的干涉、衍射和偏振 知识点总结-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

新教材 鲁科版2019版 物理选择性必修第一册 第5章知识点清单 目录 第5章　光的干涉、衍射和偏振 第1节 光的干涉 第2节 科学测量：用双缝干涉测光的波长 第3节 光的衍射 第4节 光的偏振 第5节 激光与全息照相 2 / 2 第5章　光的干涉、衍射和偏振 第1节 光的干涉 一、光的干涉及其产生条件 1. 要使两列光波相遇时产生干涉现象，两列光波必须具有相同的频率和振动方向。 2. 由干涉现象得出的结论：干涉是波特有的一种现象，光确实具有波的特性。 3. 相干条件：人们把频率相同、振动方向相同和相位差恒定这三个条件称为光的相干条件，符合这三个条件的光源称为相干光源。 二、光的双缝干涉公式 1. 在双缝干涉实验中，相邻两条亮(或暗)条纹中心间距Δy=λ。其中，l表示双缝到光屏的距离，d表示双缝间的距离，λ表示光波的波长。 三、薄膜干涉及其应用 1. 薄膜干涉：由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象。 2. 成因：竖直放置的肥皂薄膜受到重力作用，下面厚，上面薄，因此在膜上不同的位置，来自前后两个面的反射光所走的路程不同。这两列波在一些地方叠加后相互加强，出现亮条纹；在另一些地方叠加后相互削弱，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。 四、双缝干涉的理解和应用 1. 双缝干涉的装置示意图 (1)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。托马斯·杨那时没有激光，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、振动情况完全一致的相干光。 2. 屏上某处出现亮、暗条纹的条件 频率相同的两列光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：|PS1-PS2|=kλ=2k· (k=0，1，2，3，…)。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：|PS1-PS2|=(2k-1)· (k=1，2，3，…)。k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，…) ②暗条纹：Δt=(2n+1)· (n=0，1，2，3，…) 式中Δt表示两列光波到同一点的时间差；T为光波的周期。 3. 双缝干涉公式的应用 根据双缝干涉中相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距Δy=λ，得λ=Δy。已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离l和相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距Δy，就可以求得光波的波长。 4. 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，两相邻亮条纹(或暗条纹)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，各种色光都在屏中央形成亮条纹，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。 说明    用白光做干涉实验，从红光到紫光其波长由长到短，它们的干涉条纹间距从大到小，屏中央各色光都得到加强，复合成白色，但两侧因条纹间距不同而分开成彩色，而且同一级亮条纹内紫外红。 五、薄膜干涉的原理与应用 1. 薄膜干涉的成因与应用 (1)干涉法检查平面平整度 如图甲所示，两平面之间形成一个楔形空气薄层，用单色光从上向下照射，如果被测表面是光滑的，得到的干涉图样必是等间距的直线。如果被测表面某处凹陷，则对应亮条纹(或暗条纹)向左弯曲，如图乙中P所示；如果某处凸起，则对应条纹向右弯曲，如图乙中Q所示。 (2)增透膜 ①增透膜的厚度为入射光在薄膜中波长的 (k=0，1，2…)倍。一般镀膜的厚度都为最小值，即膜中波长的。 ②增透膜原理：因增透膜的厚度为入射光在薄膜中波长的，膜的上表面与玻璃表面反射的光的路程差为，