1　光的干涉
1．认识光的干涉现象及产生光干涉的条件．
2．理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征．
3．如何用波动说来说明明暗相间的干涉条纹．
4．理解薄膜干涉的成因，知道薄膜干涉的现象和应用．
一、双缝干涉
    双缝干涉： 红色激光束垂直射到两条狭缝上，在它的后面的屏幕上出现了红色的                的条纹，这表明两束光在叠加区域内发生了干涉．
出现明、暗条纹的条件：
    光从两狭缝到屏上某点的路程差为                            时．这些点出现明条纹；当路程差为                                 时．这些点出现暗条纹．
光的干涉充分表明光是一种波．
明暗相间
波长的整数倍
半波长的奇数倍
二、薄膜干涉
    薄膜干涉的原理：单色光射到薄膜上，由薄膜                      反射回来的两列光是相干光，它们相叠加产生干涉，薄膜上就出现了明暗相间的条纹．
现象：不同波长的单色光照射肥皂泡，条纹的间距          ．白光照射肥皂泡，由于各色光干涉后条纹间距不同．液膜上就会出现             条纹．
应用：检查平面的平整程度．
前后两个表面
不同
彩色
一、相干光源
    两个光源发出的光满足相干条件，这样的光源叫相干光源．即相干光源发出的光必须满足：
    (1)频率相等．
    (2)振动方向一致．
    (3)相位差恒定．
在机械波中，只要两波源满足频率相等、振动方向一致，则其相位差一定恒定．因此教材中并没有刻意提出相位差恒定这一条件．但在光波中，由于光是由大量原子中的核外电子跃迁产生的，对于两个独立的光源来说，即使频率相等，其相位差也不恒定．因此，在室内打开两盏电灯时，看不到干涉现象．
要想得到相干光源，必须由一个光源发出光，然后把它分成两束光，这样两束光可看作两个光源发出的光．这样的两个光源就成为相干光源了．杨氏双缝干涉实验就采用了这种方法．
二、双缝干涉中出现明、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，如亮条纹处某点同时参与的两个振动步调总是一致的，即振动方向总是相同的，总是同时过最高点、最低点、平衡位置；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波长的偶数倍．
三、薄膜干涉及各种色光的特性
    白光照射下的肥皂膜出现彩色条纹的成因
    竖直放置的肥皂膜，因重力的作用，出现上面薄、下面厚，因此在膜上不同的位置，来自前后两个面反射的光，即如图5-1-1所示中实线和虚线波形代表的两列光，所走的路程差不同．
图5-1-1
在某些位置，这两列波叠加后相互加强，出现了亮条纹；在另一些位置，叠加后相互削弱，于是出现了暗条纹．在白光照射下的肥皂膜，由于不同颜色的光波波长不同，对应亮条纹的位置也不同，不能完全重合，因此看起来是彩色的．
条纹是水平方向的：因为在同一水平高度处，薄膜的厚度相同，从前后两表面反射的光的路程差均相同，如果此时两反射光互相加强，则此高度水平方向各处均加强，因此，明暗相间的干涉条纹应为水平方向．
对光的颜色的理解：不同颜色的光，波长不同，频率不同，而同种颜色的光在不同的介质中折射率不同，速度和波长均不相同，但频率相同，因此说光的颜色是由频率决定的，而不是由波长决定的．
色光特性比较
【典例1】 如图5-1-2所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm的橙色光源照射单缝光S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮条纹中心(即P1到S1、S2的光程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，则                            (　　)．
对双缝干涉现象的理解
图5-1-2
A．P和P1仍为亮点                  B．P为亮点，P1为暗点
C．P为暗点，P1为亮点              D．P、P1均为暗点
解析　从单缝S射出的光波被S1、S2两缝分成的两束光为相干光，由题意知屏中央P点到S1、S2距离相等，即分别由S1、S2射出的光到P点的路程差为零，因此是亮条纹中心，因而，无论入射光是什么颜色的光，波长多大，P点都是中央亮条纹中心．
而分别由S1、S2射出的光到P1点的路程差刚好是橙光的一个波长，即|P1S1－P1S2|＝600 nm＝λ橙，则两列光波到达P1点振动情况完全一致，振动得到加强，因此，出现亮条纹．
借题发挥　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，要记住光程差等于波长整数倍处出现亮条纹，等于半波长奇数倍处为暗条纹，还要注意这一结论成立的条件是：两个光源情况完全相同．
【变式1】
    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点出现明、暗条纹的情况是(　　)．
    A．单色光f1和f2分别照射时，均出现明条纹
    B．单色光f1和f2分别照射时，均出现暗条纹
    C．单色光f1照射时出现明条纹，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照射时出现明条纹
【典例2】 关于薄膜干涉，下列说法中正确的是        (　　)．
    A．只有厚度均匀的薄膜，才会发生干涉现象
    B．只有厚度不均匀的楔形薄膜，才会发生干涉现象
    C．厚度均匀的薄膜会形成干涉条纹
    D．观察肥皂液膜的干涉现象时，观察者应和光源在液膜的同一侧
对薄膜干涉现象的理解
解析　当光从薄膜的一侧照射到薄膜上时，只要前后两个面反射回来的光波的路程差满足振动加强的条件，就会出现明条纹，满足振动减弱的条件就会出现暗条纹．这种情况在薄膜厚度不均匀时才会出现．
当薄膜厚度均匀时，不会出现干涉条纹，但也发生干涉现象，如果是单色光照射，若满足振动加强的条件，整个薄膜前方都是亮的，否则整个薄膜的前方都是暗的．
如果是复色光照射，某些颜色的光因干涉而减弱，另一些颜色的光因干涉而加强，减弱的光透过薄膜，加强的光被反射回来，这时会看到薄膜的颜色呈某种单色光的颜色，但不形成干涉条纹．
答案　D
借题发挥　在光的薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度决定，所以薄膜干涉中同一明条纹或同一暗条纹应出现在膜的厚度相同的地方，因此又叫等厚干涉．由于光波波长极短，因此做薄膜干涉所用介质膜应足够薄，才能观察到干涉条纹．
【变式2】
    如图5-1-3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
图5-1-3
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，从左侧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，故正确答案为B、C.
答案　BC
利用双缝干涉监测瓦斯浓度
中国煤矿是世界上最危险的，瓦斯爆炸事故频发，危害极大．根据瓦斯的气体的折射率大于干净空气的折射率，设计一种利用光的干涉监测矿井瓦斯的仪器，原理如图5-1-4所示．可以在双缝前面放置两个完全相同的透明容器A、B，容器A与干净的空气相通，在容器B中通入矿井中的气体，观察屏上的干涉条纹，就能够监测瓦斯浓度．
图5-1-4
【典例3】 在利用上述仪器测矿井瓦斯浓度的实验中，以下说法正确的是(　　)．
    A．如果屏的正中央仍是亮纹，说明B中的气体与A中的空气成分相同，不含瓦斯
    B．如果屏的正中央是暗纹，说明B中的气体与A中的空气成分不相同，可能含有瓦斯
    C．如果屏上干涉条纹不停移动，说明B中的气体瓦斯含量不稳定
    D．只有用单色光照射单缝时，才可能在屏上出现干涉条件
解析　光经过两容器时，由于折射率不同，光速不同，会形成“等效路程差”，到达正中央的光程差是波长整数倍，也可能是半波长奇数倍，正中央可能是亮纹，也可能是暗纹．所以如果正中央出现亮纹，容器B中可能含有瓦斯，也可能不含瓦斯，因此A错误；如果正中央出现暗纹，必有路程差，容器B中必含有瓦斯，因此B正确．如果屏上干涉条纹不停移动说明路程差在不停变化，B中的气体瓦斯含量不稳定，C正确．无论单色光照射单缝还是白光照射单缝，都会出现干涉条纹．故选项B、C正确．
答案　BC