高中物理——（一）光的本性、（二）双缝干涉、（三）薄膜干涉
[知识要点]
一、人类对光的本性的认识过程
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学说名称 |
提出代表者 |
内容 |
实验基础 |
能解释的现象 |
困难 |
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微粒说 |
牛顿 |
光是沿直线传播的粒子流 |
光的直线传播 |
光的直进 光的反射 |
无法解释同时发射反射和折射 |
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波动说 |
惠更斯 |
光是某种振动，以波的形式从光源向周围传播 |
光的干涉和衍射 |
光的反射、折射、干涉和衍射 |
难以解释光的直进，真空中光的传播介质 |
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光的电磁说 |
麦克斯韦 |
光是一种电磁波 |
赫兹的电磁波实验 |
许多光的现象 |
无法解释光电效应 |
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光子说 |
爱因斯坦 |
光是一种能量子 |
光电效应 |
各种光学现象 |
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二、光的双缝干涉现象
1．光的干涉：频率相同的两列波在空中相遇时发射叠加，在某些区域光总是互相加强，在另一些区域光总是互相抵消或削弱，而出现明暗相间的条纹或者时彩色条纹的现象叫光的干涉现象。
2．产生稳定的干涉现象的条件：两列光的频率相同且振动情况相同。
3．双缝干涉中出现的明条纹和暗条纹的条件：设光波波长为
，屏上某点P到两缝的路程差为
，则
= r（n=
），两列光波传到P时互相加强，出现亮条纹。
（n=
），两列波传到P点时互相削弱，出现暗条纹。
4．光的波长、波速和频率的关系：
；光的颜色由光的频率决定，不同色光的频率是不同的，红光的频率最低，紫光的频率最高。
三、光的薄膜干涉现象
1．干涉现象：用单色光照射时在薄膜上形成明暗相间的条纹，用白光照射时形成彩色条纹。
2．产生的原因：在薄膜的某一厚度处，两列波反射回来恰好是波峰和波峰的叠加，波谷和波谷叠加，使光波的振动加强，出现亮条纹。而在另一厚度处，两列波的波峰和波谷叠加，使光波的振动互相抵消，出现暗条纹。由于在不同的厚度处产生不同的条纹，所示光照射薄膜时，产生明暗相间的条纹。
[能力要求]
1、知道人类对光的本质的认识过程
（1）知道17世纪光的微粒说的主要代表人，知道微粒说可以解释的现象以及它遇到的困难。
（2）知道17世纪光的波动说的主要代表人和他的观点，知道它可以解释的现象及问题。
（3）知道19世纪初光的波动说成功的实验依据和理论成就。
（4）知道19世纪末光的波动说遇到的困难及现在对光的本性的认识。
（5）了解科学发展的曲折、辩证过程。
2、了解光的干涉现象及其应用
（1）知道光的双缝干涉和薄膜干涉现象。
（2）知道光的干涉现象证明光是一种波
（3）理解光的双缝干涉现象是如何产生的，知道出现明暗条纹的条件，会简单计算何处出现明条纹，何处出现暗条纹。
（4）知道其它条件相同时，不同波长的光产生的双缝干涉条纹与波长成正比。
（5）知道薄膜干涉是如何产生的。
（6）知道光的干涉现象在技术中的应用实例。
*（7）了解双缝干涉条纹间距公式
及其简单应用。
[例题]
1、在真空中波长为6000
的是黄光，波长为4000 的是紫光，现有一束频率为5×1014H2的单色光它在折射率n=1.5的无色透明玻璃中的波长是多少？它在玻璃中呈什么颜色？
分析：先根据
求出该色光在真空中的波长λo，然后由
，求出在玻璃中的波长λ
解：该色光在真空中的波长
，是黄光
由
可得在玻璃中的波长为
=4000
该色光在真空中为黄光，进入玻璃后频率不变，因而仍为黄光。
注意：光的颜色完全由光的频率决定，而光在不同介质中传播时频率是不变的。
2、双缝干涉实验中用波长为5.0×10-7m的单色光照射单缝S，在屏中央O处观察到亮条纹，P处观察到O点上方的
第二条暗条纹，若改用7.5×10-7m的单色光
做实验，可观察到
（A）O为亮条纹，P为暗条纹
（B）O、P都是亮条纹
（C）O、P都是暗条纹
（D）O为暗条纹，P为亮条纹
解：双缝S1、S2到屏中央O的距离相等，无论光的波长是多少，由双缝发出的两列光波到O点的路程差都为零。O为亮条纹，由题意可知，两列光波到P点的路程差
=
即对波长为
的单色光来说，两列光波到P点的路程差刚好为一个波长，满足产生明条纹条件，所以选项B正确。
3、在双缝干涉实验中，已知屏上一点P到双缝的路程差是
。若P点是亮纹，且在中央亮纹和P点之间的亮纹不超过两条，光的波长可能是多少米？若P点是暗纹，且从中央亮纹到P点之间还有一条亮纹，光的波长又可能是多少米？
分析：在双缝干涉实验中，当双缝到屏上任一点的路程差等于波长的整数倍时，出现亮条纹，路程差等于半波长的奇数倍时出现暗条纹，即
S2P-S1P=
nλ 明条纹 n=0,±1,±2,±3 …
暗条纹 n=0,±1,±2,±3 …
由题意可知，当P点为亮纹且中央亮纹和P点之间的亮纹不超过两条时，路程差可能是λ，2λ，或3λ；当P点为暗纹，且从中央亮纹都P点之间还有一条亮纹时，P点是第二条暗纹，路程差为
。把以上分析结果代入明暗条纹条件，就可以求出波长。
解：（1）当P为明条纹时，双缝到P点的路程差满足条件 S2P-S1P= nλ
由于O、P之间亮条纹数不超过两条，n的取值范围是n=1、2、3
当n=1时
S2P-S1P=
λ1=
当n=2时
S2P-S1P=
2λ2=
λ2=
当n=3时
S2P-S1P=
=
其中
已超出可见光范围，所以光的波长是
。
（2）当P为暗条纹时
*4、在杨氏干涉实验中，若已知两狭缝间距为1mm，双缝到屏的距离为20cm，屏上得到的干涉图样如图，请根据图中的测量数据。求出该单色光的波长和频率。
分析：据图中的测量结果，可求出相
邻亮纹间距
由
，即可求出λ及v。
解：
∴ 
=5000
则 
[练习]
1、关于光的干涉，下列说法中正确的是
A、两列不同颜色的光不可能发生干涉
B、两列强度不同的光不可能发生干涉
C、两列强度不同的光可能发生干涉
D、两列颜色相同的光不可能发生干涉
2、如图，用频率为f的单色光垂直照射双缝，在光屏上的P点出现第3条暗纹，已知光速为C，则P点到双缝的距离之差
应为：
A、
B、
C、
D、
3、在双缝干涉实验中，以下四个结论哪个正确
A、把入射光由黄光换成紫光，相邻两明条纹间距离变宽
B、使两缝间距离变小，则相邻两明条纹间的距离变窄
C、若把双缝中的一缝遮住，屏幕上出现一条亮线
D、使屏远离双缝，干涉条纹间距离变宽
4、用白光做双缝干涉实验时，观察到的干涉图样中央为白色明纹，两侧出现彩色的条纹。这是因为：
A、各种色光的波长不同
B、各种色光的传播速度不同
C、各种色光的色散不同
D、各种色光的温度不同
5、为了减少光在透镜表面的损失，可在透镜表面涂上一层增透膜，一般用折射率为1.38的氟化镁，为了使波长为0.552×10-6米的绿光在垂直表面入射时不发生反射，所涂膜的厚度应是：
A、1.0×10-7米
B、1.38×10-7米
C、2.76×10-7米
D、2.0×10-7米
6、在双缝干涉实验中，要增大相邻两条明纹的间距，需要：
A、增大入射光的频率 B、增大入射光的强度
C、减小入射光的频率 D、减小入射光的强度
7、在双缝干涉实验中，当使用6×10-7m的橙光做实验时，光屏中心O点及其上方的P点形成两条相邻的亮纹。若换用4×10-7m的紫光重复上述实验，则
（A）O和P都是亮纹
（B）O是亮纹，P是暗纹
（C）O是暗纹，P是亮纹 （D）O和P都是暗纹
8、在双缝干涉实验中，当用波长为λ1的单色光照射时，观察到屏上P点处恰为从光屏中心O点数起第三条亮纹，当换用波长为
的单色光做实验时，从O点数起第三条亮纹的位置
（A）在P点下方
（B）仍在P点
（C）在P点上方
（D）条件不足，无法确定
9、取两块平行玻璃板，合在一起用于捏紧，会在玻璃板上看到彩色条纹，这个干涉现象来自：
（