5.1 光的干涉 教案

第1节光的干涉
(教师用书独具)
●课标要求
知识与技能
1.知道什么是光的干涉现象，了解光的干涉产生的条件.
2.了解相干光源，相干条件等概念.
3.知道相干光源形成干涉的过程，能进行干涉条纹间距的计算.
4.知道薄膜干涉现象以及相关的应用．
过程与方法
通过观察、实验，并能将观察到的现象与以前学过的机械波的干涉进行类比学习．
情感态度与价值观
通过干涉图样的观察，提高学生在学习中体会物理知识之美.
●课标解读
1．知道光的干涉现象及干涉条件，并能从光的干涉现象中说明光是一种波．
2．了解相干光源，掌握产生干涉的条件．
3．理解杨氏干涉实验中亮(暗)纹产生的原因．
4．理解薄膜干涉及原理，并能解释相关的物理现象．
5．了解用双缝干涉测光的波长的原理，会用双缝干涉测定光的波长．
●教学地位
本节的主要内容是介绍光的特性之一——光的干涉．光的干涉属于近代物理知识，是学生进一步探究光的本性的基础．同时通过建立相位和周期的联系，光程差和相位差的联系，可以培养学生将物理问题数学化，从数学公式中了解物理含义的能力．
(教师用书独具)
●新课导入建议
演示吹肥皂泡的小实验，注意观察肥皂泡上面那变幻不定的奇异色彩？如何解释这一现象呢？通过学习光的干涉便可知道其中的奥妙？
课　标　解　读
重　点　难　点
1.认识光的干涉现象.
2.理解光的干涉产生的条件，知道相干光源.
3.掌握干涉条纹的特征.
4.理解双缝干涉实验的原理，并会用实验测定光的波长．
1.光的干涉及其产生条件．(重点)
2.双缝干涉及利用双缝干涉测定光的波长．(重点)
3.光的干涉条纹的形成原因以及条纹的特点．(难点)
4.薄膜干涉产生的原因．(难点)
光的干涉及其产生条件
1.基本知识
(1)干涉现象
两束光相遇时，如果满足一定的条件，就会产生干涉现象，在屏上出现明暗相间的干涉条纹．
(2)由干涉现象得出的结论
光具有波的特性，光是一种波．
(3)相干条件
要使两列光波相遇时产生干涉现象，两光源必须具有相同的频率和振动方向，还要满足相位差恒定．
2．思考判断
(1)如果两列光波到达某点时，路程差为波长的整数倍，这两列波互相加强，在那里就出现亮条纹．(√)
(2)在干涉条纹中，相邻两条亮纹或暗纹之间的距离是相等的．(√)
(3)光波的波长λ越大，相邻两条纹间的距离越小．(×)
3．探究交流
为什么一般情况下很难观察到光的干涉现象？
【提示】　由于不同光源发出的光的频率一般不同，即使是同一光源，它的不同部位发出的光也不一定有相同的频率和恒定的相位差，在一般情况下，很难找到那么窄的缝和那些特殊的装置，所以一般情况下很难观察到光的干涉现象．
科学探究——测定光的波长
1.基本知识
(1)在双缝干涉实验中，相邻两条亮纹或暗纹之间的距离：Δy＝λ，其中，l表示两缝到光屏的距离，d表示两缝间距离，λ表示光波的波长．
(2)测量光屏上亮(暗)条纹的宽度，为了减小误差，测出n条干涉条纹间的距离a，然后取平均值求出Δy.
2．思考判断
(1)在光的双缝干涉实验中，不需要单缝也能完成该实验．(×)
(2)双缝的作用是产生两列相干光．(√)
3．探究交流
在双缝干涉实验中，如果能够测出光屏上亮(暗)条纹的宽度，就可以利用公式λ＝Δy求出光波的波长．但是，单个条纹的间隔太密，测量很难准确．我们想一想，采用什么办法能够准确地测量出相邻两条亮(暗)纹的间距，进而算出光的波长呢？
【提示】　为了减小误差，应测量多条条纹的宽度，求平均值．
薄膜干涉及其应用
1.基本知识
(1)薄膜干涉
由薄膜两个面反射的光波相遇而产生的干涉现象．
(2)薄膜干涉实例
①色彩斑斓的肥皂泡；
②五颜六色的油膜．
(3)薄膜干涉现象的实用价值
①劈尖干涉是一种劈形空气薄膜干涉，可用于平面平整程度检查；
②在照相机、望远镜等高质量的光学仪器中，在其镜头的表面镀上透明的增透膜，用来增加透射光的能量．
2．思考判断
(1)薄膜干涉是通过两个表面折射的光线产生的．(×)
(2)薄膜干涉条纹应在反射光线一侧观察．(√)
(3)增透膜的厚度应等于光在空气中的波长的四分之一．(×)
3．探究交流
图5－1－1
在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光．把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜．如图5－1－1所示，把这层液膜当做一个平面镜，用它观察灯焰的像．这个像与直接看到的灯焰有什么不同？
【提示】　像上出现明暗相间的条纹．
对光的干涉现象的理解
【问题导思】　
1．屏上出现亮、暗条纹的条件是什么？
2．条纹间距的计算公式是什么？
3．干涉图样有何特点？
1．双缝干涉的示意图(如图5－1－2所示)
图5－1－2
2．双缝屏的作用
平行光照射到单缝S上后，又照到双缝S1、S2上，这样一束光被分成两束频率相同和振动情况完全一致的相干光．
3．屏上某处出现亮、暗条纹的条件
频率相同的两列波在同一点引起的振动的叠加．如亮纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致，即振动方向总是相同；暗条纹处振动步调总相反．具体产生亮、暗条纹的条件为：
(1)亮条纹的条件
屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是波长的整数倍或半个波长的偶数倍．
即：|PS1－PS2|＝kλ＝2k·(k＝0，1，2，3…)
(2)暗条纹的条件
屏上某点P到两缝S1和S2的路程差正好是半个波长的奇数倍，即|PS1－PS2|＝(2k＋1)(k＝0，1，2，3…)
4．干涉图样中条纹间距的计算
在双缝间的距离d和双缝到光屏间的距离l不变的条件下，单色光产生的干涉条纹间距Δy(相邻两条亮条纹中心或相邻两条暗条纹中心间的距离)跟光的波长λ成正比，即Δy＝λ.
图5－1－3
5．干涉图样的特点
(1)单色光的干涉图样特点：中央为亮条纹，两边是明、暗相间的条纹，且相邻亮条纹与亮条纹中心间、相邻暗条纹与暗条纹中心间的距离相等．
(2)白光的干涉图样：若用白光做实验，则中央亮条纹为白色，两侧出现彩色条纹，彩色条纹显示不同颜色光的干涉条纹间距是不同的．
1．当n＝0时，即图中O点，S1和S2到达O点的光程差为零，O点是振动加强点，出现亮条纹，为中央亮纹．
当n＝±1时，为第一条亮纹……可知在O点上、下方有对称的亮条纹．
2．相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离为Δy＝λ，用单色光做实验，红光条纹间距最大，紫光条纹间距最小．
3．用单色光做实验时干涉图样特点为：中央为亮纹，两边是明暗相间的条纹，且亮纹与亮纹间、暗纹与暗纹间的间距相等．
若用白光做实验：中央亮纹为白色，两侧出现彩色条纹，紫光最靠近中央．彩色条纹显示了不同颜色光的干涉条纹，其间距不同．
　在双缝干涉实验中，光屏上某点P到双缝S1和S2的路程差为7.5×10－7
m，如果用频率为6.0×1014Hz的黄光照射双缝，试问：
(1)该黄光的波长是多少？
(2)试通过计算分析P点是出现亮条纹还是暗条纹？
【审题指导】　解答本题应注意以下三点：
(1)双缝干涉中的加强和减弱的条件．
(2)第n条亮纹处对应的Δy＝nλ.
(3)第n条暗纹处对应的Δy＝λ.
【解析】　λ＝＝
m＝5×10－7
m
Δy＝7.5×10－7
m＝λ，所以是暗条纹．
【答案】　5×10－7
m　暗条纹
判断干涉条纹亮、暗的方法
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)的路程差(光程差)与波长的比值．
2．要记住：路程差等于波长整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处出现暗条纹．
图5－1－4
1．在如图5－1－4所示的双缝干涉实验中，使用波长λ为600
nm的橙色光照射，在光屏中心P0点呈现亮条纹．若P0点上方的P点到S1、S2的路程差恰为λ，若改用波长为400
nm的紫光照射，则(　　)
A．P0和P都呈现亮条纹
B．P0为亮条纹，P为暗条纹
C．P0为暗条纹，P为亮条纹
D．P0和P都呈现暗条纹
【解析】　根据干涉知识知，当路程差δ＝·2k＝kλ(k＝0，±1，±2…)时，光屏出现亮纹．屏中心P0处δ＝0，无论用什么光均为亮纹，所以C、D不正确．
对于P点的路程差δ＝λ＝600
nm，用紫光λ1＝400
nm照射时＝3，即δ为半波长的奇数倍，应为暗条纹，所以B正确．
【答案】　B
如何测定光的波长
1.实验目的
(1)观察白光及单色光的双缝干涉图样．
(2)掌握用公式Δy＝λ测定单色光的波长的方法．
2．实验原理
如图5－1－5所示，与两缝之间的距离d相比，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P0，双缝到屏的距离OP0＝l.
图5－1－5
我们考察屏上与P0的距离为y的一点P1，两缝与P1的距离分别为P1S1＝r1、P1、S2＝r2.
在线段P1S2上作P1M＝P1S1，于是S2M＝r2－r1.由于两缝之间的距离远远小于缝到屏的距离，所以可近似认为△S1S2M是直角三角形，根据三角函数的关系，有r2－r1＝d
sin
θ
另一方面y＝l
tan
θ≈l
sin
θ
因此有r2－r1＝d
当两列波的路程差为波长的整数倍，即d＝±kλ(k＝0，1，2，…)时才会出现亮条纹，也就是说，亮条纹中心的位置为y＝±kλ
相邻两个亮纹或暗纹的中心间距是Δy＝λ
根据双缝干涉中条纹间距Δy＝λ得，波长λ＝Δy，已知双缝间距d，再测出双缝到屏的距离l和条纹间距Δy，就可以求得光波的波长．
测量Δy的方法
测量头由分划板、目镜、手轮等构成，如图所示，测量时先转动测量头，让分划板中心刻线与干涉条纹平行，然后转动手轮，使分划板向左(或向右)移动至分划板的中心刻线与条纹的中心对齐，记下此时读数，再转动手轮，用同样的方法测出n个亮纹间的距离a，则可求出相邻两亮纹间的距离Δy＝.
测量头　　　　分划版中心刻线与条纹的中心对称
3．实验器材
双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺．
4．实验步骤
(1)器材的安装与调整：
①先将光源(线状光源)、遮光筒依次放于光具座上，如图5－1－6所示，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮；
图5－1－6
②将单缝和双缝安装在光具座上，使线状光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，如图5－1－7所示，并注意使双缝与单缝相互平行，调节分划板位置到分划板中心刻线位于光屏中央．
图5－1－7
(2)观察双缝干涉图样：
①调节单缝的位置，使单缝和双缝间距离保持在5～10
cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹，若干涉条纹不清晰，可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝，即可使干涉条纹清晰明亮．在屏上就会看到白光的双缝干涉图样：
②将红色(或绿色)滤光片套在单缝前面，通过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹；
③在光源及单缝之间加上一凸透镜，调节光源及单缝的位置，使光源灯丝成像于单缝上，可提高双缝干涉条纹的高度，使条纹更加清晰，如图5－1－8所示．
5－1－8
(3)测定单色光的波长：
①转动手轮，使分划板中心刻线对齐某条亮纹的中央，记下手轮上的读数a1；转动手轮，使分划板中心刻度线移动至另一条亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a2；并记下两次测量的条纹数n，则相邻两亮条纹间距Δy＝；
②用刻度尺测量双缝到光屏的距离l(双缝间距d是已知的)；
③将测得的l、Δy代入Δy＝λ求出光的波长λ；
④多次重复上述步骤，求出波长的平均值；
⑤换用不同的滤光片，重复上述实验．
5．注意事项
(1)放置单缝和双缝时，必须使缝平行．
(2)要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上．
(3)测量头的中心刻线要对应着亮(暗)纹的中心．
(4)要多测几个亮纹或暗纹中心间的距离，再求Δy.
(5)调节的基本依据是：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头、遮光筒不共轴所致；干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行．
　(2012·福建高考)在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图5－1－9)：
图5－1－9
(1)下列说法哪一个是错误的________．(填选项前的字母)
A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝
B．测量某条干涉亮纹位置时，应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐
C．为了减少测量误差，可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝
图5－1－10
(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图5－1－10，其示数为______________
mm.
【审题指导】　解答本题应注意以下三点：
(1)了解双缝干涉仪的构成、作用．
(2)测量条纹宽度，采取“积累法”减小测量误差．
(3)螺旋测微器的原理和读数方法，注意估读．
【解析】　应先调节光源高度、遮光筒中心及光屏中心后再放上单、双缝，A选项不正确．目镜分划板中心应与亮纹中心对齐，使得移动过程测出的条纹间距较为准确，B选项正确．目镜移过n条亮纹，则亮条纹间距Δx＝，C选项正确，故选A.
(2)主尺读数是1.5
mm，螺旋读数是47.0×0.01
mm，因此示数为1.970
mm.
【答案】　(1)A　(2)1.970
2．在“双缝干涉测光的波长”实验中，调节分划板的位置，使分划板的中心刻线对齐中央明条纹的中心，此时螺旋测微器的读数如图5－1－11甲所示，转动手轮，使分划线向一侧移动，使分划板的中心刻线对齐第3条明条纹的中心，此时螺旋测微器的读数如图5－1－11乙所示．已知双缝间距d＝1.5
mm，双缝到屏的距离L＝1.00
m，则被测光的波长为多少？
图5－1－11
【解析】　图甲读数为1.130
mm，图乙读数为1.780
mm.
相邻两条明纹的间距Δx＝
mm＝0.325
mm.
由Δx＝·λ得λ＝
m＝
m＝4.875×10－7
m.
【答案】　4.875×10－7
m
薄膜干涉
【问题导思】　
1．在薄膜干涉中，相干光是怎形成的？
2．增透膜的原理是什么？对膜厚有什么要求？
1．薄膜干涉的成因
图5－1－12
如图5－1－12所示，竖直放置的肥皂薄膜由于受到重力的作用，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，在某些位置，这两列波叠加后互相加强，出现亮条纹；在另一些地方，叠加后互相削弱，出现暗条纹．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．光程差是薄膜厚度的2倍．当光程差等于该光在薄膜中波长的整数倍时，两列反射光叠加会加强．当光程差等于半波长的奇数倍时，两列光叠加会互相减弱．
2．薄膜干涉的应用
(1)增透膜
照相机、望远镜的镜头表面常镀一层透光的膜，膜的上表面与玻璃表面反射的光发生干涉，由于只有一定波长(一定颜色)的光干涉时才会相互加强，所以镀膜镜头看起来是有颜色的．镀膜厚度不同，镜头的颜色也不一样，一般增透膜的厚度是光在薄膜介质中传播的波长的，即d＝.
增透膜的“增透”应理解为：两束反射光相互抵消，反射光的能量减少，由于总的能量是守恒的，反射光的能量被削弱了，透射光的能量就必然得到增强．增透膜是通过“消反”来确保“增透”的．
甲　　　　　　乙
图5－1－13
(2)用干涉法检查平面平整度
如图5－1－13甲所示，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．如果被测表面某处凹下，则对应亮条纹(或暗条纹)提前出现，如图乙中P条纹所示；如果某处凸起来，则对应条纹延后出现，如图乙中Q所示．
(注：“提前”与“延后”不是指在时间上，而是指由左右的位置顺序上)
　劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图5－1－14甲所示，将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜．当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图乙所示，干涉条纹有如下特点：(1)任意一条亮条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；(2)任意相邻亮条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定．现若在图甲装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹(　　)
　　　　　　　　
甲　　　　　　　乙
图5－1－14
A．变疏　　　　　　　
B．变密
C．不变
D．消失
【审题指导】　条纹的疏密也就是干涉条纹宽度的问题，也相当于干涉条纹是否明显的问题，既然是薄膜干涉，越薄应越明显，当然最好回顾一下产生薄膜干涉的原理．
【解析】　光线在空气膜的上、下表面发生反射，并发生干涉，从而形成干涉条纹．设空气膜顶角为θ，d1、d2处为两相邻亮条纹，如图所示，则此两处的光程分别为δ1＝2d1，δ2＝2d2.
因为光程差δ2－δ1＝λ，所以d2－d1＝λ.
设此两相邻亮纹中心的距离为Δl，则由几何关系得＝tan
θ，即Δl＝当抽去一张纸片θ减小，Δl增大，故选A.
【答案】　A
3．如图5－1－15所示是用干涉法检查某块厚玻璃板的上表面是否平整的装置，所用单色光为普通光加滤光片产生的，检查中所观察到的条纹是由下列哪两个表面反射的光线叠加而成的(　　)
图5－1－15
A．a的上表面和b的下表面
B．a的上表面和b的上表面
C．a的下表面和b的上表面
D．a的下表面和b的下表面
【解析】　样板和厚玻璃之间存在楔形空气薄层，用单色光从这个空气薄层上表面照射，入射光从空气薄层的上、下表面反射回两列光波形成干涉条纹．空气薄层的上、下表面就是a的下表面和b的上表面．故正确答案为C.
【答案】　C
【备课资源】(教师用书独具)
镀膜眼镜
千里冰封的白色世界是相当动人的．人们都知道，这样的景色绝不可以尽情地欣赏，如果你想睁大眼睛饱览一下这个银装素裹的景色，那皑皑的白雪会刺得你睁不开眼．时间久了，刺目的寒光不仅会使你头晕目眩，还可能使你终身双目失明，这就是所谓的雪盲．
你一定以为，造成头晕目眩的原因是雪地上的反光太强了，这样回答并不完全对．强烈的反光固然刺目，但仔细分析起来，并不是所有波长的光都能引起刺目的效果．造成雪盲的罪魁祸首在于紫外线和白光中的一种绿光，它的波长为550
nm.紫外线可以伤害我们的眼睛，强烈的绿光对眼睛的伤害力也很大，如果用几种同样强度但颜色不同的光去照射你的眼睛，你会感觉绿光比其他波长的光(如黄光、红光、紫光)要亮得多．美国五角大楼的一些决策者试图把这种绿光用于军事目的，如果把绿色的强光发射器装在飞机上，只要双方的射手朝向它瞄准，就不可避免地受到强绿光的刺激，射手的眼睛就会受到严重的损害，在一个相当长的时间之内，不能恢复正常视力，甚至终身致残．一个丧失了视力的射手，又怎么能够
投入战斗呢？可以设想，这种不动声色的武器一旦付诸使用，会大大削弱对方的战斗力，人们称它为“绿色的武器”．
地处高原的雪山上，紫外线和绿光都很强烈，它们对人眼有很大的危害．用什么办法削弱它们呢？人们利用蒸镀的方法、使眼镜片覆盖一层薄薄的氟化镁薄膜，适当地掌握这个薄膜的厚度，使紫外线和绿光在薄膜的两个反射面上反射以后，均产生干涉加强．因此，绿光和紫外线在反光中的比例加大，透过镜片的比例自然就减少了，进入眼睛的光线就弱得多了．为了同时使两种不同波长的光都得到反射加强，常常把两种不同的材料交替蒸镀在镜片，制成多层干涉滤光膜，这就是多层干涉滤光片，它比单层滤光片的效果更好．薄膜的厚度、所选择的材料要根据反射加强的波长而定．眼镜片上的这层薄薄的干涉滤光膜就像一对忠实的门卫，它们防守着大门，把伤害眼睛的光拒之门外，使眼睛能够长时间地正常工作．
1．从两只相同的手电筒射出的光，当它们在某一区域叠加后，看不到干涉图样，这是因为(　　)
A．手电筒射出的光不是单色光
B．干涉图样太细小看不清楚
C．周围环境的光太强
D．这两束光为非相干光源
【解析】　两只手电筒的光不满足光的干涉的条件：相同频率，振动方向相同，相位差恒定，故不是相干光源，D项正确．
【答案】　D
2．能发生干涉的两束光应是(　　)
A．亮度一样　　　　　　　　B．颜色一样
C．频率相等，振动方向一致
D．传播方向相同
【解析】　产生干涉的条件是两光源的频率相同，振动方向一致．
【答案】　C
图5－1－16
3．(2013·海口检测)如图5－1－16所示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，能使条纹间距变大的措施是(　　)
A．增大双缝间的距离
B．增大双缝到屏的距离
C．将绿光换为紫光
D．将装置从空气改为放置水中
【解析】　根据公式Δy＝λ，要增大条纹间距，可以增大l，减小d，换波长更长的单色光．如果将装置从空气改为放置水中时，不能使条纹间距变大，故只有B选项正确．
【答案】　B
4．在双缝干涉实验中，用红光照射双缝得到的干涉图样是(　　)
A．一系列明暗相间的同心圆
B．一些杂乱无章的点
C．平行、等间距的明暗相间的条纹
D．条纹中间宽、两边窄
【解析】　单色光的双缝干涉条纹为平行、等距、明暗相间的条纹．故C对，A、B、D错．
【答案】　C
1．下列关于双缝干涉实验的说法中，正确的是(　　)
A．单缝的作用是获得频率保持不变的相干光源
B．双缝的作用是获得两个振动情况相同的相干光源
C．光屏上距两缝的路程差等于半波长的整数倍处出现暗条纹
D．照射单缝的单色光的频率越高，光屏上出现的条纹宽度越宽
【解析】　在双缝干涉实验中，单缝的作用是获得一个线光源，双缝的作用是获得两个振动情况完全相同的相干光源，故选项A错误，B正确．光屏上距两缝的路程差为半波长的奇数倍处出现暗纹，选项C错误．照射单缝的单色光频率越高，两相干光的波长越短，屏上的条纹应越窄，故选项D错误．
【答案】　B
2．(多选)下列与光的干涉有关的事实是(　　)
A．用光导纤维传播信号
B．用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度
C．一束白光通过三棱镜形成彩色光带
D．水面上的油膜呈现彩色
【解析】　光导纤维是利用光的全反射，故选项A错误；白光通过三棱镜出现彩色光带是色散现象，故C错；用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度、水面上的油膜呈现彩色是光在前后两个表面反射的光干涉形成的，故选项B、D正确．
【答案】　BD
3．某同学自己动手利用如图5－1－17所示器材，观察光的干涉现象．其中，A为单缝屏，B为双缝屏，C为像屏．当他用一束阳光照射到A上时，屏C上并没有出现干涉条纹．他移走B后，C上出现一窄亮斑．分析实验失败的原因，最大的可能是(　　)
图5－1－17
A．单缝S太窄
B．单缝S太宽
C．S到S1和S2距离不等
D．阳光不能作光源
【解析】　双缝干涉中单缝的作用是获得线光源，而线光源可以看作是由许多个点光源沿一条线排列组成的．这里观察不到光的干涉现象是由于单缝太宽，不能获得线光源，不满足相干条件．故B正确．
【答案】　B
图5－1－18
4．(多选)(2013·陕西师大附中检测)如图5－1－18所示，一束白光从左侧射入肥皂薄膜，下列说法中正确的是(　　)
A．人从右侧向左看，可以看到彩色条纹
B．人从左侧向右看，可以看到彩色条纹
C．彩色条纹水平排列
D．彩色条纹竖直排列
【解析】　一束白光射到薄膜上，经前后两个面反射回来的光相遇，产生干涉现象，我们由左向右看，可看到彩色条纹．又由于薄膜同一水平线上的厚度相同，所以彩色条纹是水平排列的，故选B、C.从右向左看到的是折射光，折射光的偏折角与介质厚度有关，光经过薄膜后的偏折角很小，大面积光束照射后，各单色光的折射光相互重叠，所以难以看到折射后的色散现象．
【答案】　BC
5．(多选)下列说法正确的是(　　)
A．用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是紫光
B．用白光做光的干涉实验时，偏离中央明条纹较远的是红光
C．涂有增透膜的照相机镜头，增强了对照射光的透射程度
D．从竖立肥皂膜上看到的彩色条纹是从膜的两表面反射的光相干涉的结果
【解析】　由于干涉实验中，有Δy＝λ，即条纹间距与光波长成正比，而红光波长最长，故偏离中央明条纹最远的是红光，B对；增透膜增加了透射光的能量，且应该增透的是对人的视觉最敏感的绿光，从而才能使所成的像既亮又清晰；肥皂膜上的条纹是由于光从膜前、后表面反射后，相干而形成的，C、D对．
【答案】　BCD
6．一束白光通过双缝后在屏上观察到干涉条纹，除中央白色条纹外，两侧还有彩色条纹，是因为(　　)
A．各色光的波长不同，因而各色光产生的干涉条纹间距不同
B．各色光的速度不同，造成条纹间距不同
C．各色光的强度不同
D．各色光通过双缝的距离不同
【解析】　用白光做双缝干涉实验时，除中央白色条纹外，两侧出现彩色条纹，是因为条纹的间距与波长有关，各种色光的波长不同，条纹间距不同，使中央条纹外的各色条纹不能完全重合，出现彩色，所以A正确；在真空中，各种色光的速度相同，仍有彩色条纹出现，可见B错误；各色光的强度调成相同，仍有彩色条纹，故彩色条纹的出现也与强度无关，C错误；与各色光通过双缝的距离无关，D错误．
【答案】　A
7．(2013·连云港高二检测)用单色光做双缝干涉实验，在光屏上某点P，从中央O点开始计数，P点恰好第三条亮纹，现改用波长较短的单色光照射，其他的条件不变，那么(　　)
A．P处仍为第三条亮纹
B．P处可能是第四条亮纹
C．P处可能是第二条亮纹
D．若将光屏向双缝移近一些，在P处可能看到第二条亮纹
【解析】　波长短，双缝到P点光程差不变，故A、C错，B对；若将光屏向双缝移近一些，条纹间距变小，故D错．
【答案】　B
8．在双缝干涉实验中，双缝到光屏上P点的距离之差为0.6
μm.若分别用频率为f1＝5.0×1014
Hz和f2＝7.5×1014
Hz的单色光垂直照射双缝，则P点出现亮、暗条纹的情况是(　　)
A．单色光f1和f2分别照射时，均出现亮条纹
B．单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹
C．单色光f1照射时出现亮条纹，单色光f2照射时出现暗条纹
D．单色光f1照射时出现暗条纹，单色光f2照射时出现亮条纹
【解析】　单色光f1的波长：λ1＝＝
m＝0.6×10－6
m＝0.6
μm.单色光f2的波长：λ2＝＝m＝0.4×10－6
m＝0.4
μm.因P到双缝的距离之差δ＝0.6
μm＝λ1，所以用f1照射时P处出现亮纹．δ＝0.6
μm＝λ2，所以用f2照射时P处出现暗纹，故选项C正确．
【答案】　C
9．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力．有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减少紫外线对眼睛伤害的眼镜．他选用的薄膜材料的折射率为n＝1.5，所要消除的紫外线的频率为f＝8.1×1014
kHz，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是(　　)
A．9.25×10－8
m　　　
B．1.85×10－7
m
C．1.23×10－7
m
D．6.18×10－8
m
【解析】　为了减少进入眼睛的紫外线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射出来形成的光叠加后加强，则光程差(大小等于薄膜厚度d的2倍)应等于光在薄膜中的波长λ′的整数倍，即2d＝Nλ′(N＝1，2，…)因此，薄膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的.紫外线在真空中的波长是λ＝＝3.7×10－7
m，在膜中的波长是λ′＝＝2.47×10－7
m，故膜的厚度至少是1.23×10－7
m.
【答案】　C
10．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图5－1－19所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长．
图5－1－19
(1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序为C、________、________、________、A.
(2)本实验的步骤有：
①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；
②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；
③用米尺测量双缝到屏的距离；
④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离．
在操作步骤②时还应注意________和________．
(3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图5－1－20甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图乙中手轮上的示数________
mm，求得相邻亮纹的间距Δx为________
mm.
图5－1－20
(4)已知双缝间距d为2.0×10－4
m，测得双缝到屏的距离l为0.700
m，由计算式λ＝________，求得所测红光波长为________
nm.
【解析】　(1)滤光片E是从白光中选出单色红光，单缝屏是获取线光源，双缝屏是获得相干光源，最后在毛玻璃屏上成像．所以排列顺序为：C、E、D、B、A.
(2)在操作步骤②时应注意的事项有：放置单缝、双缝时，必须使缝平行，单缝、双缝间距离大约为5～10
cm；要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一轴线上．
(3)螺旋测微器的读数应该：先读整数刻度，然后看半刻度是否露出，最后看可动刻度．图乙读数为13.870
mm，图甲读数为2.320
mm，所以相邻条纹间距
Δy＝
mm＝2.310
mm
(4)由条纹间距公式Δy＝λ得：λ＝，
代入数值得：λ＝6.6×10－7m＝6.6×102
nm
【答案】　见解析
11．为了减少光在透镜表面由于反射带来的损失，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5.52×10－7
m的绿光在垂直表面入射时使反射光干涉相消，求所涂的这种增透膜的厚度．
【解析】　由于人眼对绿光最敏感，所以通常所用的光学仪器其镜头表面所涂的增透膜的厚度只使反射的绿光干涉相消，但薄膜的厚度不宜过大，只需使其厚度为绿光在膜中波长的，使绿光在增透膜的前后两个表面上的反射光互相抵消．而光从真空进入某种介质后，其波长会发生变化．
若绿光在真空中波长为λ0，在增透膜中的波长为λ，由折射率与光速的关系和光速与波长及频率的关系得：
n＝＝，
即λ＝，那么增透膜厚度
h＝λ＝＝
m＝1×10－7
m.
【答案】　1×10－7
m