有关光的干涉的计算知识点

1.高中物理,关于光的干涉,衍射的知识点

一、考点理解

1.双缝干涉

(1)两列光波在空间相遇时发生叠加,在某些区域总加强,在另外一些区域总减弱,从而出现亮暗相间的条纹的现象叫光的干涉现象。

(2)产生干涉的条件

两个振动情况总是相同的波源叫相干波源,只有相干波源发出的光互相叠加,才能产生干涉现象,在屏上出现稳定的亮暗相间的条纹。

(3)双缝干涉实验规律

①双缝干涉实验中,光屏上某点到相干光源、的路程之差为光程差,记为 。

若光程差 是波长λ的整倍数,即(n=0,1,2,3…)P点将出现亮条纹;若光程差 是半波长的奇数倍

(n=0,1,2,3…),P点将出现暗条纹。

②屏上和双缝、距离相等的点,若用单色光实验该点是亮条纹(中央条纹),若用白光实验该点是白色的亮条纹。

③若用单色光实验,在屏上得到明暗相间的条纹;若用白光实验,中央是白色条纹,两侧是彩色条纹。

④屏上明暗条纹之间的距离总是相等的,其距离大小与双缝之间距离d。双缝到屏的距离及光的波长λ有关,即 。在和d不变的情况下,和波长λ成正比,应用该式可测光波的波长λ。

⑤用同一实验装置做干涉实验,红光干涉条纹的间距最大,紫光干涉条纹间距最小,故可知大于 小于。

2.薄膜干涉

(1)薄膜干涉的成因:

由薄膜的前、后表面反射的两列光波叠加而成,劈形薄膜干涉可产生平行相间的条纹。

(2)薄膜干涉的应用

①增透膜:透镜和棱镜表面的增透膜的厚度是入射光在薄膜中波长的。

②检查平整程度:待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜,用单色光进行照射,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,待检平面若是平的,空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上,干涉条纹是平行的;反之,干涉条纹有弯曲现象。

3.光的衍射

(1)光的衍射现象

光在遇到障碍物时,偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射。

(2)光发生明显衍射现象的条件

当孔或障碍物的尺寸比光波波长小,或者跟波长差不多时,光才能发生明显的衍射现象。

(3)衍射图样

①单缝衍射:中央为亮条纹,向两侧有明暗相间的条纹,但间距和亮度不同。白光衍射时,中央仍为白光,最靠近中央的是紫光,最远离中央的是红光。

②圆孔衍射:明暗相间的不等距圆环。

③泊松亮斑:光照射到一个半径很小的圆板后,在圆板的阴影中心出现的亮斑,这是光能发生衍射的有力证据之一。

2.光的干涉相关公式(十万火急)

薄膜干涉的光程差公式:

式中n为薄膜的折射率;d为入射点的薄膜厚度;θt为薄膜内的折射角;+λ/2为由于两束相干光在性质不同的两个界面(一个是光疏-光密界面,另一是光密-光疏界面)上反射而引起的附加光程差。

薄膜干涉原理广泛应用于光学表面的检验、微小的角度或线度的精密测量、减反射膜和干涉滤光片的制备等。

扩展资料

光同时具备以下四个重要特征:

1、在几何光学中,光以直线传播。笔直的“光柱”和太阳“光线”都说明了这一点。

2、在波动光学中,光以波的形式传播。光就像水面上的水波一样,不同波长的光呈现不同的颜色。

3、光速极快。在真空中为3.0*10⁸m/s,在空气中的速度要慢些。在折射率更大的介质中,譬如在水中或玻璃中,传播速度还要慢些。

4、在量子光学中,光的能量是量子化的,构成光的量子(基本微粒),称其为“光量子”,简称光子,因此能引起胶片感光乳剂等物质的化学变化。光线越强所含的光子越多。

参考资料来源:百度百科——等倾干涉

3.关于光的衍射和和干涉,要掌握哪些知识点,我要全面点的

如果采用单色平行光,则衍射后将产生干涉结果。

相干波在空间某处相遇后,因位相不同,相互之间产生干涉作用,引起相互加强或减弱的物理现象。 衍射的结果是产生明暗相间的衍射花纹,代表着衍射方向(角度)和强度。

根据衍射花纹可以反过来推测光源和光栅的情况。 为了 衍射图样使光能产生明显的偏向,必须使“光栅间隔”具有与光的波长相同的数量级。

用于可见光谱的光栅每毫米要刻有约500条线 。 1913年,劳厄想到,如果晶体中的原子排列是有规则的,那么晶体可以当作是X射线的三维衍射光栅。

X射线波长的数量级是10^-8cm,这与固体中的原子间距大致相同。果然试验取得了成功,这就是最早的X射线衍射。

显然,在X射线一定的情况下,根据衍射的花样可以分析晶体的性质。但为此必须事先建立X射线衍射的方向和强度与晶体结构之间的对应关系。

编辑本段光的衍射 光在传播路径中,遇到不透明或透明的障碍物或者小孔(窄缝),绕过障碍物,产生偏离直线传播的现象称为光的衍射。衍射时产生的明暗条纹或光环,叫衍射图样。

定义:光波遇到障碍物以后会或多或少地偏离几何光学传播定律的现 衍射示意图象。 包括:单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射及泊松亮斑 产生衍射的条件是:由于光的波长很短,只有十分之几微米,通常物体都比它大得多,但是当光射向一个针孔、一条狭缝、一根细丝时,可以清楚地看到光的衍射。

用单色光照射时效果好一些,如果用复色光,则看到的衍射图案是彩色的。 任何障碍物都可以使光发生衍射现象,但发生明显衍射现象的 菲涅尔衍射条件是“苛刻”的。

当障碍物的尺寸远大于光波的波长时,光可看成沿直线传播。注意,光的直线传播只是一种近似的规律,当光的波长比孔或障碍物小得多时,光可看成沿直线传播;在孔或障碍物可以跟波长相比,甚至比波长还要小时,衍射就十分明显。

由于可见光波长范围为4*10-7m至7.7*10-7m之间,所以日常生活中很少见到明显的光的衍射现象。编辑本段惠更斯-菲涅尔原理 惠更斯提出,媒质上波阵面上的各点,都可以看成是发射子波的波源,其后任意时刻这些子波的波迹,就是该时刻新的波阵面。

惠更斯-菲涅尔原理能定性地描述衍射现象中光的传播问题。 衍射菲涅尔充实了惠更斯原理,他提出波前上每个面元都可视为子波的波源,在空间某点P的振动是所有这些子波在该点产生的相干振动的叠加,称为惠更斯-菲涅尔原理。

编辑本段衍射的种类 (1)菲涅尔衍射:光源和观察点距障碍物为有限远的衍射称为菲涅尔衍射。 单缝夫朗和费衍射(2)夫琅和费衍射:光源和观察点距障碍物为无限远,即平行光的衍射为夫琅和费衍射。

包括:单缝衍射、圆孔衍射、圆板衍射及泊松亮斑(1)狭缝衍射 让激光发出的单色光照射到狭缝上,当狭缝由很宽逐渐减小,在光屏上出现的现象怎样? 当狭缝很宽时,缝的宽度远远大于光的波长,衍射现象极不明显,光沿直线传播,在屏上产生一条跟缝宽度相当的亮线;但当缝的宽度调到很窄,可以跟光波相比拟时,光通过缝后就明显偏离了直线传播方向,照射到屏上相当宽的地方,并且出现了明暗相间的衍射条纹,狭缝越小,衍射范围越大,衍射条纹越宽,。但亮度越来越暗。

试验:可以用游标卡尺调整到肉眼可辨认的最小距离,再通过此缝看 衍射仪光源(2)小孔衍射 当孔半径较大时,光沿直线传播,在屏上得到一个按直线传播计算出来一样大小的亮光圆斑;减小孔的半径,屏上将出现按直线传播计算出来的倒立的光源的像,即小孔成像;继续减小孔的半径,屏上将出现明暗相间的圆形衍射光环。编辑本段衍射的几何理论 应用射线概念分析电磁波衍射特性的渐近理论,简称 GTD。

几何理论是单色波场方程的解在频率趋于无限时的极限,因而也是适合于高频情形的渐近解,而这种理论的基本思想是把均匀平面波在无限平界面上的反射和折射、在半无限楔形导体边缘上的衍射和沿圆柱导体表面的爬行波严格解的渐近式,应用于从点源发出的球面波或线源发出的柱面波在圆滑界面上的反射和折射、在弧形导体刃口上的衍射和沿导体凸表面的爬行,并把它作为问题的0阶段近解。 衍射的几何理论 ② 反射系数、衍射系数和爬行线的衰减系数采用无限直刃和无限长圆柱上严格解的渐近结果。

③ 投射波、反射波和衍射波的场强各与其主曲率半径的几何平均数成反比,而确定反射波和衍射波曲率矩阵的原则是相位匹配。所谓相位匹配,如图3,设A是衍射点,A┡是其邻点,则,A、A┡两点所在的衍射波面的相位差与 A、A┡两点所在的投射波面的相位差应当相同。

衍射的几何理论最早是由J.B.凯勒于1957年提出来的,后来经许多人的工作而日趋完善,在处理很多异形物体的散射问题以及用数值计算解散射和衍射问题中得到应用。但是,因为严格解的渐近式在阴影区与照明区的过渡区域不能成立,所以在这个区域,GTD 不能应用,为了弥补这一缺陷,J.波斯马等人后来提出一致渐近理论 (UAT)。

这个理论的基本思想是,给投射波乘以人为因子,使这因子在照明区内近于1而在阴影区内近于0,在过渡区内则随着场点趋近于照明区边界而无限增大。

4.有关光的干涉、光的衍射、光的偏振、光的颜色、色散

一、考情分析考试大纲考纲解读光的干涉、衍射和偏振现象 Ⅰ光的干涉、衍射现象及条件为Ⅰ级要求的考点,多以选择题形式出现.二、考点知识梳理 (一)、光的干涉 学科网1.光的干涉条件:_____________的两光源发出的光在空间相遇。

形成相干波源的方法有两种: 学科网⑴利用激光(因为激光发出的是单色性极好的光)。 学科网⑵设法将同一束光分为两束(这样两束光都来源于同一个光源,因此频率必然相等)。

13-4-12.两个典型的干涉实验①双缝干涉:若用单色光,则在屏上形成___________、_____________的干涉条纹,条纹间距与波长、屏到双缝的距离和双缝间距有关,满足___________ 。若用白光,除中央亮条纹为_______外,两侧为___________,它是不同波长的光干涉条纹的间距不同而形成的。

②薄膜干涉:薄膜的___________表面反射的两列光叠加而成。同一条明条纹(或暗条纹)应出现在膜的_______相同的地方。

13-4-2(1)透镜增透膜:透镜增透膜的厚度应是透射光在薄膜中波长的1/4倍。使薄膜前后两面的反射光的光程差为波长的一半,(ΔT=2d=½λ,得d=¼λ),故反射光叠加后减弱,从能量的角度分析E入=E反+E透+E吸。

在介质膜吸收能量不变的前提下,若E反=0,则E透最大。增强透射光的强度。

(2)“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,如果被检测平面是光滑的,得到的干涉图样必是等间距的。 如果某处凸起来,则对应明纹(或暗纹)提前出现,如图甲所示;如果某处凹下,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。 )氟化镁薄膜的厚度应为光在氟化镁中波长的1/4,两个表面的反射光的路程差为半波长的奇数倍时,两列反射光相互抵消。

所以,膜厚为光在氟化镁中波长的1/4,是最薄的膜。3.干涉区域内产生的亮、暗纹条件 学科网⑴亮纹:屏上某点到双缝的光程差等于波长的_______,即δ= nλ(n=0,1,2,……) 学科⑵暗纹:屏上某点到双缝的光程差等于半波长的___________,即δ= (n=0,1,2,……) 学科网相邻亮纹(暗纹)间的距离 。

用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时,由于白光内各种色光的波长不同,干涉条纹间距不同,所以屏的中央是白色亮纹,两边出现彩色条纹。

学科网(二)、衍射 学科网注意关于衍射的表述一定要准确。(区分能否发生衍射和能否发生明显衍射) 1.光的衍射现象是光离开直线路径而_____________________的现象.2.泊松亮斑:当光照到不透光的极小圆板上时,在圆板的__________出现的亮斑。

当形成泊松亮斑时,圆板阴影的边缘是模糊的,在阴影外还有不等间距的明暗相间的圆环。3. 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。

4.产生明显衍射的条件:___________________________________________.小结:光的干涉条纹和衍射条纹都是光波叠加的结果,但存在明显的区别:单色光的衍射条纹与干涉条纹都是明暗相间分布,但衍射条纹中间亮纹最宽,两侧条纹逐渐变窄变暗,干涉条纹则是等间距,明暗亮度相同。 白光的衍射条纹与干涉条纹都是彩色的。

5.衍射图样a.单缝衍射:中央为___________,向两侧有明暗相间的条纹,但间距和亮度______________。白光衍射时,中央仍为白光,最靠近中央的是_________,最远离中央的是__________。

b.圆孔衍射:明暗相间的___________圆环。c.泊松亮斑:光照射到一个半径很小的圆板后,在圆板的___________出现的亮斑,这是光能发生衍射的有力证据之一。

(三)、光的偏振1.光的偏振也证明了光是一种____,而且是_______波。各种电磁波中电场E的方向、磁场B的方向和电磁波的传播方向之间,两两互相垂直。

学科网2.光波的感光作用和生理作用主要是由电场强度E引起的,因此将E的振动称为光振动。 学科网3.自然光。

太阳、电灯等普通光源直接发出的光,包含垂直于传播方向上沿一切方向振动的光,而且沿各个方向振动的光波的强度都相同,这种光叫自然光。 学科网4.偏振光。

自然光通过偏振片后,在垂直于传播方向的平面上,只沿一个特定的方向振动,叫偏振光。自然光射到两种介质的界面上,如果光的入射方向合适,使反射和折射光之间的夹角恰好是90°,这时,反射光和折射光就都是偏振光,且它们的偏振方向互相垂直。

我们通常看到的绝大多数光都是偏振光。三、考点知识解读考点1. 双缝干涉的现象及其分析 剖析: 双缝干涉中出现明、暗条纹是由屏上某点P到两缝的路程差来决定的,而条纹间距则由双缝到屏的距离、双缝之间的距离和光的波长共同决定。

明确双缝干涉中条纹特点和分布情况、掌握出现的明条纹和暗条纹的条件是解决这类问题的关键。对双缝干涉可以理解为两个单缝衍射的叠加结果,但不是两个单缝衍射的简单相加,而是在满足一定条件下的能量再分配,要满足相干条件才产生干涉条纹。

【变式训练1】在双缝干涉实验中以白光为光源,在屏幕上观察到了彩色干涉条纹,若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光),另一缝前放一绿色滤光片(只能。

5.求光的干涉公式△x = Lλ/d的推导

如图所示,

△r= kλ,△r表示二者的光程差,k取整数。

在蓝色的直角三角形中(实际上,红色的虚线和蓝色的虚线是严格垂直的,而蓝色线构成的是个近似的直角三角形),

因为Θ很小有,

tanΘ≈sinΘ=△r/d= kλ/d

在红色的三角形中又有,

tanΘ=x/L

因此有,

x/L= kλ/d

得,x= kλL /d

则,x'=( k+1) λL /d

得到,△x= x'- x=λL /d

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