第4章 4. 光的干涉-【志鸿优化训练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册笔记(教科版)

☑笔记&必记 (4)医学上用光导纤维制成内窥镜，用来检查人体的胃、肠等器官内部，如图所示。 物镜接光源传光束 光导纤维 传像束 日镜 控制钮 【典例】关于全反射，下列说法正确的是() A.发生全反射时，仍有折射光线，只是折射光线非常弱，因此可以认为不存在折射光 线而只有反射光线 B.光线从光密介质射向光疏介质时，一定会发生全反射 C.光线从光密介质射向光疏介质时，不一定会发生全反射 D.光线从光疏介质射向光密介质时，不可能发生全反射 【解析】A.光从光密介质射向光疏介质时，当入射角增大到某一角度后，折射光线完 全消失，只剩下反射光线的现象叫全反射，A错误；BC.光线从光密介质射向光疏介质时， 入射角必须大于或等于临界角才能发生全反射，B错误，C正确：D.光线从光疏介质射向 光密介质时，不可能发生全反射，D正确。 【答案】CD 4光的干涉 1.双缝干涉 (1)双缝千涉示意图 单色光 S,双缝 P S 单色光→ 明暗相间的条纹 屏 挡板 屏 (2)双缝的作用：将一束光分成两束频率相同且振动情况完全一致的相干光（能发生 干涉的两束光称为相干光)。 2.光产生干涉的条件 两束光的频率相同、相位差恒定、振动方向相同。 32 ·物理 第四章光及其应用 3.干涉图样 (1)单色光的干涉图样：干涉条纹是等间距的明暗相间的条纹。 (2)白光的干涉图样：中央条纹是白色的，两侧干涉条纹是彩色条纹。 4.薄膜干涉 (1)薄膜干涉的成因 如图所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用使下面厚、上面薄，因此在薄膜 上不同的地方，从膜的前、后表面反射的两列光波叠加，若两列波叠加后互相加强，则出 现亮纹：在另一些地方，叠加互相减弱，则出现暗纹。故在单色光照射下，就出现了明暗 相间的干涉条纹：若在白光照射下，则出现彩色干涉条纹。 肥皂液膜 明A 暗00X00X0 (2)薄膜干涉中应注意的三个问题 ①观察的是从膜前、后两表面反射回来的光，不是透过膜的光，眼睛与光源在膜的同 一侧。 (2)用单色光和白光分别照射同一膜，观察到的现象是不同的。用白光照射膜时，某 一位置红光得到加强，其他颜色的光就被削弱，故在此位置看到的是红色，而另一位置则 会看到黄色等其他颜色，因此，用白光做这个实验看到的将是彩色条纹：而在单色光照射 下，则会出现明、暗相间的条纹。 (3)每一条纹呈现水平分布，各条纹按竖直方向排列。 5.薄膜干涉在技术上的应用 (1)用干涉法检查平面 如图所示，两板之间形成一层空气膜，用单色光从上向下照射，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。如果被检测平面是光滑的，得到的干涉图样必 是等间距的。如果某处凹下，则对应明条纹（或暗条纹）提前出现，如图甲所示：如果某处 凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙所示（注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指 由左向右的顺序位置上)。 单色光 标准样板 口薄片 被检查平面 物理· 33 ☑笔记&必记 (2)增透膜的应用 在光学仪器中，为了减少光在光学元件（透镜、棱镜）表面的反射损失，可用薄膜干涉 相消来减少反射光，如照相机、测距仪、潜望镜上用的光学元件表面为了减少光的反射损 失都镀上了一层介质薄膜（氟化镁），使薄膜的厚度是入射光在薄膜中波长的这样反射回 来的两列光波经过的路程差恰好等于半个波长，它们叠加后相互抵消，从而减少了光学 元件表面反射造成的光能损失，增强了透射光的能量，故称为增透膜。 【典例】在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6m,若分别用频 率f=5.0×31014Hz和f2=7.5×10Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现明、暗条 纹的情况是，单色光f,照射时出现 条纹，单色光为照射时出现 条纹。 【解析】本题考查双缝干涉实验中屏上出现明、暗条纹的条件。根据波的叠加知识， 可知与两个狭缝的光程差是波长的整数倍处出现亮条纹，与两个狭缝的光程差是半波长 3×108 的奇数倍处出现暗条纹。据入三可得入无=。0×0m=0.6X10m0.6m h=c 3×10 方，=7,5交0m=0.4×108m=0.4m…即，1之入2。 【答案】明暗 【方法指导】双缝干涉中亮条纹或暗条纹的判断方法 (1)判断屏上某点为亮条纹还是暗条纹，要看该点到两个光源（双缝）的光程差与波 长的比值： (2)出现明条纹的条件是光程差等于波长的整数倍： (3)出现暗条纹的条件是光程差等于半波长的奇数倍，而不是整数倍。 5实验：用双缝千涉测量光的波长 一、实验原理 如图所示，两缝之间的距离为d,每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。 两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P。,双缝到屏的距离OP。=1。则相邻两 个亮条纹或暗条纹的中心间距：△r=子入。 若已知双缝间距，再测出双缝到屏的距离（和条纹间距△x就可以求得光波的波长。