光的干涉和衍射实验改进

一、实验装置

二、仪器用途

  观察双缝干涉图样，单缝衍射图样，培养学生的物理实验能力。

三、仪器特点

（1）       取材简单，操作方便。可激发学生的学习兴趣，亲身体验物理。

（2）       不用到暗室进行实验，在教室就可观察实验现象，屏可用黑板、课桌、书本等代替

（3）       同学课后可自行操作体验。

（4）       激光具有相干性，平行度好，亮度高，单色性好的特点，有利于观察。

四、制作

  材料：易拉罐、 激光笔、剪刀、小刀、直尺

  制作：（1）在易拉罐盒用剪刀剪下二片小长方形块（3cm*2cm）

（2）取一小块放在桌上，用直尺压着，使小刀沿着直尺不停的划材料，直到有一条隐约可见的小缝为止，再用小刀刮出小缝（使缝尽量的窄）。

（3）用同样的方法，再另一小块上取两小缝 ，两缝之间的距离尽量的小。

五、使用方法

  原理：我们知道，光具有波粒二象性。当两列波在空间相遇叠加波形成有规律的光强的分布现象叫光的干涉。发生干涉现象两列波必须满足振动方向（或说偏振方向）相同，频率相等，位相差恒定，△=常数，不随时间变化，而激光完全满足这些条件。

   当光通过一狭缝，狭缝窄到一定程度时，光束就扩散展开来，超过了几何光学计算的光束宽度，这个现象就称为衍射。 双缝很细，相距也很近时，在屏上也可以看到明暗相距的条纹。且正对双缝中央的位置，屏上始终是亮纹。中央附近的条纹清晰。边缘的条纹阴暗，对比度下降直到消失。

  使用：用激光平行照射有一条狭缝的挡板，调节缝到屏的距离，直到条纹的亮度和宽度达到最佳为止，即可观察到如图（1）的现象。

用激光平行照射有两 条狭缝的挡板，调节缝到屏的距离，直到条纹的亮度和宽度达到最佳为止，即可观察到如图（2）的现象。

六、制作注意事项

（1）       在划小缝的时候，小缝的宽度要足够尽量的小。

（2）       小缝要尽量的直，宽度要尽量均匀。

（3）       激光笔不要对着人的眼睛照射。

（4）       由于制作时小缝的宽度不完全均匀，在观察的时候有可能看到的条纹粗细不均的现象。

 

第二篇：光的干涉 衍射

1308光的干涉  衍射

【知识梳理】

一、光的干涉

1．条件

(1)两列光的频率相同，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象．

(2)将同一列光波分解为两列光波，可以获得相干光源．双缝干涉和薄膜干涉都是用此种方法获得相干光源．

2．杨氏双缝干涉

(1)原理如图所示．

(2)明、暗条纹的条件．

①单色光：

a．光的路程差r2－r1＝kλ(k＝0,1,2…)光屏上出现明条纹．

b．光的路程差r2－r1＝(2k＋1)·    ，(k＝0,1,2…)光屏上出现暗条纹．

②白光：光屏上出现彩色条纹．

(3)条纹间距公式：Δx＝    λ.

3．薄膜干涉

(1)原理：薄膜厚度上薄下厚，入射光照在薄膜的同一位置，来自前后两个面的反射光路程差不同，叠加后出现明条纹或暗条纹．

(2)应用：

①增透膜

②利用光的干涉检查平整度．

二、光的衍射

1．定义：光离开直线路径绕到障碍物阴影里去的现象叫光的衍射，衍射产生的明暗条纹或光环叫衍射图样．

2．衍射图样

(1)单缝衍射

①单色光：明暗相间的不等距条纹，中央亮纹最宽最亮，两侧条纹具有对称性．

(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环，圆环远远超过孔的直线照明的面积．

(3)圆盘衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑称为泊松亮斑(证实波动性)．

3．产生明显衍射条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多．

1．薄膜干涉

(1)当光照在薄膜上时，从膜的前后表面各反射回一列光波，这两列波即是频率相同的相干光波，由于薄膜的厚度不同，这两列光波的路程差不同．当路程差为光波波长的整数倍时，则为波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇，使光波的振动加强，形成亮条纹；当光波的路程差为半波长的奇数倍时，则波峰与波谷相遇，光波的振动减弱，形成暗条纹．

(2)相干光为薄膜前后两个界面的反射光．

(3)图样特点：若单色光入射，出现亮暗相间的条纹(薄膜厚度相等的地方对应同

 一级条纹)；若白光入射，出现彩色条纹，在同一级条纹中，从紫色到红色对应

的薄膜厚度从薄到厚．

2．衍射与干涉的比较

【针对训练】

1. 如图2－1－7是双缝干涉实验装置的示意图，S为单缝，S1、S2为双缝，P为光屏．用绿光从左边照射单缝S时，可在光屏P上观察到干涉条纹．下列说法正确的是(　　)

A．减小双缝间的距离，干涉条纹间的距离减小

B．增大双缝到屏的距离，干涉条纹间的距离增大

C．将绿光换为红光，干涉条纹间的距离减小

D．将绿光换为紫光，干涉条纹间的距离增大

2．如图所示，A、B两幅图是由单色光分别入射到圆孔而形成的图样，其中图A是光的________(填“干涉”或“衍射”)图样．由此可以判断出图A所对应的圆孔的孔径________(填“大于”或“小于”)图B所对应的圆孔的孔径．

【典型例题】如图所示，在双缝干涉实验中，S1和S2为双缝，P是光屏上的一点，已知P点与S1、S2距离之差为2.1×10－6 m，分别用A、B两种单色光在空气中做双缝干涉实验，问P点是亮条纹还是暗条纹？

(1)已知A光在折射率为n＝1.5的介质中波长为4×10－7 m.

(2)已知B光在某种介质中波长为3.15×10－7 m，当B光从这种介质射向空气时，临界角为37°.

(3)若用A光照射时，把其中一条缝遮住，试分析光屏上能观察到的现象．

【变式训练】用氦氖激光器发出的红光进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d＝0.1 mm，双缝到屏的距离L＝6.0 m，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是3.8 cm.

(1)氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？

(2)如果把整个装置放入折射率是的水中，这时屏上的条纹间距是多少？

【随堂训练】

1．(2009·广东，14)(2)如图为声波干涉演示仪的原理图，两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔．声波从左侧小孔传入管内，被分成___________的波．当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅________；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅________．

2．如图所示，是研究激光相干性的双缝干涉示意图，挡板上有两条狭缝S1、S2，由S1、S2发出的两列波到达屏上时会产生干涉条纹，已知入射激光的波长是λ，屏上的P点到两狭缝S1、S2的距离相等，如果把P处的亮条纹记作0号条纹，由P向上数，与0号亮纹相邻的亮纹依次是1号条纹、2号条纹……则P1处的亮纹恰好是10号亮纹．设直线S1P1的长度为L1，S2P1的长度为L2，则L2－L1等于多少？