1、 光的干涉基本概念1、普通光源發光的特點2、相干光的條件每個分子或原子的發光具有間歇性及隨機性，每次發出的波列有一定的長度，各個分子或原子的發光是各自獨立的，各波列互不相干。兩束光的振動頻率相同振動方向相同位相相同或位相差恒定5、半波損失 1）反射光 2）從光疏到光密6、光的干涉3、相干光的獲得分波陣面法 分振幅法4、光程與光程差把由光源上同一點發出的光設法分成兩部分，再疊加起來。處理光的干涉的方法1、干涉加強與減弱的條件2、楊氏雙縫干涉的基本公式光程差 dsin d tan條紋寬度(條紋間距) x=D/d3、薄膜干涉的基本公式光程差(1)e 不變 i 變-等傾干涉等傾干涉條紋是一組明暗相間的

2、同心圓環(2) i 不變 e變-等厚干涉劈尖干涉 牛頓環干涉邁克耳遜干涉儀光的衍射 本章提要1、惠更斯菲涅耳原理 同一波陣面上各點發出的次波都可以認為是相干波，它們經過傳播后在空間各點相遇時的疊加為各子波的相干疊加。 光是衍射是同一束光中無數子波在遇到障礙物后疊加而相干的結果。2、衍射分類： 菲涅耳衍射 夫瑯和費衍射3、單縫夫瑯和費衍射(用菲涅耳半波帶法處理)單色光垂直入射(1)屏幕上明暗條紋的位置由下式決定(2)屏幕上條紋間距中央明條紋的角寬度中央明條紋的線寬度相鄰條紋中心間距5、圓孔夫瑯和費衍射愛里斑的半角寬度最小分辨角光學儀器分辨率 判據：兩個點光源A、B，若A衍射中央最亮處剛好與B衍射

3、第一暗處重合，這兩點恰能分辨。6、光柵衍射 (1)光柵衍射是單縫衍射與多縫干涉的綜合效應，其特點是：明紋亮而細窄，兩明紋之間形成一片暗區。(2)屏幕上主極大明紋位置由光柵公式決定(a+b)sin =k k=0,1, 2, 3 (3)暗紋條件傾斜入射時的光柵公式(a+b)(sin sin)=k k=0,1, 2, 3 (4)缺級現象，當同時滿足(a+b)sin =k 明紋asin =k 衍射暗紋III1245-1-2-4-5綜合：如果只有衍射：如果只有干涉：干涉、衍射均有之：缺級缺級-1-212-227、X射線的衍射布喇格公式： 2dsin =k k=1,2,3 注意問題1、區分雙縫干涉與單 縫

4、衍射2、衍射效應顯著的條件3、處理光柵衍射時注意有無缺級現象2、馬呂斯定律3、布儒斯特定律4.光的雙折射 尋常光線（o光）：恒遵守通常折射定律的光線。非常光線（e光）：不遵守通常折射定律的光線。自然光以 入射到兩種介質的交界面時，反射光為僅含垂直反射面振動的線偏振光，且反射線垂直折射線。I0是通過P1的線偏振光的光強。5、波晶片當光線垂直入射到光軸與表面平行的雙折射晶體時，o光與e光在傳播方向上不分開，但在相位上分開。若光線穿過晶體的厚度為d，則o光和 e光的相位差為 四分之一波片圓偏振光自然光自然光線偏振光 偏振片（轉動）線偏振光 I不變線偏振光I變, 有消光以入射光方向為軸 四分之一波片橢

5、圓偏振光部分偏振光線偏振光 偏振片（轉動）線偏振光I變, 有消光 部分偏振光光軸平行最大光強或最小光強方向放置或光軸平行橢圓偏振光的長軸或短軸放置線偏振光I變, 無消光6. 偏振光的干涉d晶片C偏振片P2偏振化方向 偏振片P1偏振化方向光軸方向單色自然光P2P1CA1AeAoA2oA2e-相長干涉，亮-相消干涉，暗（k=1,2,3 -） 若單色光入射，且d不均勻， 則屏上出現等厚干涉條紋。若白光入射，且d不均勻， 則屏上出現彩色 條紋。若白光入射，而d 均勻，則屏上由于某種顏色干涉相消，另一些顏色干涉相長，而呈現它的互補色。 如紅色（或藍色）相消顯綠色（或黃色），這叫（顯）色偏振.1.在夫瑯和

6、費單縫衍射中，對于給定的入射光，當縫寬度變小時，除中央亮紋的中心位置不變外，各級衍射條紋。 (A) 對應的衍射角變小；(B) 對應的衍射角變大；(C) 對應的衍射角也不變；(D) 光強也不變。 B 3.波長 l = 500 nm 的單色光垂直照射到寬度 a = 0.25 mm 的單縫上，單縫后面放置一凸透鏡， 在凸透鏡的焦平面上放置一屏幕，用以觀測衍射條紋，今測得屏幕上中央明條紋一側第三個暗條紋和另一側第三個暗條紋的暗條紋之間的距離為d =12 mm ，則透鏡的焦距 f 為： (A) 2m (B) 1m (C) 0.5m (D) 0.2m (E) 0.1m B 4.某元素的特征光譜中含有波長分

7、別為 l1 = 450 nm 和 l2 = 750 nm (1nm=10-9m)的光譜線，在光柵光譜中，這兩種波長的譜線有重疊現象，重疊處的譜線的級數將是： (A) 2,3,4,5 (B) 2,5,8,11 (C) 2,4,6,8 (D) 3,6,9,12 D 6.兩偏振片堆疊在一起，一束自然光垂直入射其上時沒有光線透過。當其中一偏振片慢慢轉動180 時透射光強度發生的變化為:（A）光強單調增加；（B）光強先增加，后有減小至零；（C）光強先增加，后減小，再增加；（D）光強先增加，然后減小，再增加再減小至零。 B 7.一束光強為 I0 的自然光垂直穿過兩個偏振片，且此兩偏振片的偏振化方向成 45

8、 角，若不考慮偏振片的反射和吸收，則穿過兩個偏振片后的光強為：（A）（B）（C）（D） B 8.一束自然光自空氣射向一塊平板玻璃(如圖)，設入射角等于布儒斯特角i0，則在界面 1、2 的反射光 （A）光強為零；（B）是完全偏振光且光矢量的振動方向垂直于入射面； （C）是完全偏振光且光矢量的振動方向平行于入射面；（D）是部分偏振光。 B 9.一束光是自然光和線偏振光的混合光，讓它們垂直通過一偏振片，若以此入射光束為軸旋轉偏振片，測得透射光強度最大值是最小值的 5 倍，那么入射光束中自然光與線偏振光的光強比值為： (A) 1/2 ; (B) 1/5; (C) 1/3; (D) 2/3. A 10.

9、用劈尖干涉法可檢測工件表面缺陷，當波長為 的單色平行光垂直入射，若觀察到的干涉條紋如圖所示，每一條紋彎曲部分的頂點恰好與其左邊條紋的直線部分的連線相切，則工件表面與條紋彎曲處對應的部分：空氣劈尖工件平面玻璃（A）凸起，且高度為 /4；（B）凸起，且高度為 /2；（C）凹陷，且深度為 /2；（D）凹陷，且深度為 /4。空氣劈尖工件平面玻璃 C 左側原本厚度小，卻與右側厚度大的為同一級-凹陷空氣劈尖工件平面玻璃相鄰條紋厚度差11.如圖，用單色光垂直照射在觀察牛頓環的裝置上，設其平凸透鏡可以在垂直的方向上移動，在透鏡離開平玻璃過程中，可以觀察到這些環狀干涉條紋。（A）向右平移；（B）向中心收縮；（C

10、）向外擴張；（D）靜止不動；（E）向左平移。 單色光空氣 B 12.在雙縫干涉實驗中，為使屏上的干涉條紋間距變大，可以采取的辦法是（A）使屏靠近雙縫。（B）使兩縫的間距變小。（C） 把兩個縫的寬度稍微調窄。（D） 改用波長較小的單色光源。 B 13.根據惠更斯-菲涅耳原理，若已知光在某時刻的波陣面為 S，則 S 的前方某點 P 的光強度決定于波陣面 S 上所在面積元發出的子波各自傳到 P 點的（A）振動振幅之和；（B）光強之和；（C）振動振幅之和的平方；（D）振動的相干疊加。 D 14.在真空中波長為 l 的單色光,在折射率為 n 的透明介質中從 A 沿某路徑傳播到 B ,若 A、B 兩點位相

11、差為 3，則此路徑 AB的光程為( A ) 1.5( B ) 1.5 n( C ) 3 ( D ) 1.5 /n A ( A ) .( B ) /2.( C ) 3 /2.( D ) 2 .15.一束波長為的平行單色光垂直入射到一單縫 AB 上，裝置如圖，在屏幕 D 上形成衍射圖樣，如果 P 是中央亮紋一側第一個暗紋所在的位置，則 的長度為 A 16.在雙縫干涉實驗中，若單色光源 S 到兩縫 S1S2 距離相等，則觀察屏上中央明條紋位于圖中 O 處，現將光源 S 向下移動到示意圖中的 S 位置，則：（A）中央明條紋也向下移動，且條紋間距不變；（B）中央明條紋向上移動，且條紋間距增大；（C）中央

12、明條紋向下移動，且條紋間距增大；（D）中央明條紋向上移動，且條紋間距不變。 D 17.在雙縫干涉實驗中，雙縫間距為 2mm，雙縫與屏的間距為 300cm，入射光的波長為 600nm，在屏上形成的干涉圖樣的明紋間距為 (1nm=10-9m)。 （A）4.5mm； （B）0.9mm；（C）3.1mm； （D）1.2mm。 B 28.在某個單縫衍射實驗中，光源發出的光含有兩種波長 l1 和 l2 ，并垂直入射于單縫上，假如 l1 的第一級衍射極小與 l2 的第二級衍射極小相重合，試問：（1）這兩種波長之間有何關系？（2）在這兩種波長的光所形成的衍射圖樣中，是否還有其他極小相重合？解：（1）由單縫衍射

13、的暗紋公式：代入可得由題意知（2）19.以波長 0.11nm 的 X 射線照射巖鹽晶面，實驗測得在 X 射線與晶面的夾角(掠射角) 為 11o30 時獲的第一級極大的反射光。問：（1）巖鹽晶體原子平面之間的間距d 為多大？ （2）如以另一束待側的 x 射線照巖鹽晶面，測得 X 射線與晶面的夾角為17 o30時獲得第一級極大反射光，則待測 X 射線的波長是多少？20.（1）在單縫夫瑯和費衍射實驗中，垂直入射的光有兩種波長 l1=400nm ， l2 =760nm.已知單縫寬度a=1.010-2cm透鏡焦距 f =50 cm，求兩種光第一級衍射明紋中心之間的距離。（2）若用光柵常數 d =1.01

14、0-3cm 的光柵替換單縫，其他條件和上一問相同，求兩種光第一級主極大之間的距離。兩第一級明紋間 的距離為21.薄鋼片上有兩條緊靠的平行細縫，用波長 =5461 的平面光波正入射到鋼片上。屏幕距雙縫的距離為 D =2.00m ，測得中央明條紋兩側的第五級明條紋間的距離為 x =12.0mm.(1)求兩縫間的距離。(2)從任一明條紋(記作0)向一邊數到第20條明條紋，共經過多大距離？解:(1)此處k=5(2)共經過20個條紋間距，即經過的距離22.波長為 589.0nm 的鈉光，照射在雙縫上，在縫后的光屏上，產生角距離為 1 的干涉條紋，試求兩縫的距離？解：由可得：根據題意rad23.白色平行光

15、垂直入射到間距為 d=0.25mm 的雙縫上，距縫 50cm 處放置屏幕，分別求第一級和第五級明紋彩色帶的寬度。（設白光的波長范圍是從400.0nm 到 760.0nm）。 解：由公式可知波長范圍為 時，明紋彩色寬度為當 k =1 時，第一級明紋彩色帶寬度為k=5 第五級明紋彩色帶寬度為24.在 Si 的平面上形成了一層厚度均勻的 SiO2 的薄膜，為了測量薄膜厚度，將它的一部分腐蝕成劈形（示意圖中的 AB 段）。現用波長為 600.0nm 的平行光垂直照射，觀察反射光形成的等厚干涉條紋。SiO2膜在圖中 AB 段共有 8 條暗紋，且 B 處恰好是一條暗紋，求薄膜的厚度。（ Si 折射率為 3

16、.42， SiO2 折射率為 1.50 ）。解：上下表面反射都有半波損失，計算光程差時不必考慮附加的半波長，設膜厚為 eB處暗紋B 處第 8 條暗紋對應上式SiO2膜25.兩塊平板玻璃構成一空氣劈尖，長L=4cm，一端夾住一金屬絲，如圖所示，現以波長為 =589.0 nm 的鈉光垂直入射， （1）若觀察到相鄰明紋（或暗紋）間距離 l =0.1mm，求金屬絲的直徑 d =？（2）將金屬絲通電，受熱膨脹，直徑增大，在此過程中，從玻璃片上方離劈棱距離為 L/2 的固定觀察點上發現干涉條紋向左移動 2 條，問金屬絲的直徑膨脹了多少？解：（1）相鄰明紋間對應的厚度差為/2，如圖所示。（2）在劈尖中部（距劈棱處），干涉條紋向左移兩個條紋，說明在該處厚度增加2/2，因劈尖上表面不是在保持q 不變情況下的平移，所以根據兩個直角三角形的相似關系可知金屬直徑處增加 2，即：26.入射光I0為自然光，四片偏振片分別順時針轉300，求透射光強。解：自然光經過第一偏振片后，光強為：經過第二偏振片后，光強為：經過第三偏振片后，光強為：經過第四偏振片后，光強為：透射光強是入射光強的 21% 。27.以氦放電管發出的光垂直照射到某光柵上,測得波長1=0.668m 的譜線的衍射角為 =20.如果在同