第十三章 光不同颜色的光干涉不同颜色的光干涉条纹间距不同条纹间距不同不同颜色的光波长不同颜色的光波长不同不同不同颜色的光频率不同颜色的光频率不同不同1.光的颜色由频率决定，光的颜色由频率决定，与介质无关与介质无关一、光的颜色一、光的颜色 色散色散2.色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象色散：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象白光是复合光白光是复合光白光的干涉图样白光的干涉图样白光的干涉图样白光的干涉图样的特点？的特点？的特点？的特点？明暗相间的彩色条纹；明暗相间的彩色条纹；明暗相间的彩色条纹；明暗相间的彩色条纹；中央为白色亮条纹；中央为白色亮条纹；中央为白色亮条纹；中央为白色亮条纹；干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；干涉条纹是以中央亮纹为对称点排列的；在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。在每条彩色亮纹中红光总是在外侧，紫光在内侧。 肥皂液薄膜在阳光下呈彩色肥皂液薄膜在阳光下呈彩色肥皂液薄膜在阳光下呈彩色肥皂液薄膜在阳光下呈彩色生生生生活活活活中中中中常常常常见见见见的的的的干干干干涉涉涉涉现现现现象象象象二二. .薄膜干涉中的色散薄膜干涉中的色散薄膜干涉实验薄膜干涉实验4 4 4 4 、像上出现明暗相间的黄色条纹像上出现明暗相间的黄色条纹像上出现明暗相间的黄色条纹像上出现明暗相间的黄色条纹5 5 5 5 、随着时间的推移，条纹间距越来大。随着时间的推移，条纹间距越来大。随着时间的推移，条纹间距越来大。随着时间的推移，条纹间距越来大。1 1 、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。、点燃酒精灯，并在酒精灯火焰里洒一些食盐。3 3 、在火焰的同侧观察火焰的反射像。、在火焰的同侧观察火焰的反射像。、在火焰的同侧观察火焰的反射像。、在火焰的同侧观察火焰的反射像。2 2 、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。、用金属环在肥皂液中浸一下，制成肥皂薄膜。2、单色光的、单色光的薄膜薄膜干涉图样是？干涉图样是？3、白光的、白光的薄膜薄膜干涉图样是怎样干涉图样是怎样？思考：思考：1、为什么会有明、为什么会有明暗相间的条纹暗相间的条纹？4、条纹间距离与什么因素有关、条纹间距离与什么因素有关？白光的薄膜干涉条纹彩色条纹水面上的油膜呈彩色形状和颜色是怎样的呢？怎样形成的呢？由于重力的作用，肥皂薄膜由于重力的作用，肥皂薄膜由于重力的作用，肥皂薄膜由于重力的作用，肥皂薄膜将形成上薄下厚的楔形。将形成上薄下厚的楔形。将形成上薄下厚的楔形。将形成上薄下厚的楔形。光从薄膜的前后两个表面反光从薄膜的前后两个表面反光从薄膜的前后两个表面反光从薄膜的前后两个表面反射出来两个光波，这两列光射出来两个光波，这两列光射出来两个光波，这两列光射出来两个光波，这两列光波的频率相同，产生干涉。波的频率相同，产生干涉。波的频率相同，产生干涉。波的频率相同，产生干涉。原理原理前表面前表面前表面前表面后表面后表面后表面后表面光程差为光程差为光程差为光程差为波长的波长的波长的波长的整数倍整数倍整数倍整数倍，即膜的，即膜的，即膜的，即膜的厚度满足半波长厚度满足半波长厚度满足半波长厚度满足半波长的整数倍的整数倍的整数倍的整数倍. .形成黄形成黄形成黄形成黄色的亮条纹。色的亮条纹。色的亮条纹。色的亮条纹。光程差为光程差为光程差为光程差为半波长半波长半波长半波长的奇数倍的奇数倍的奇数倍的奇数倍，形成，形成，形成，形成暗条纹。即膜的暗条纹。即膜的暗条纹。即膜的暗条纹。即膜的厚度满足厚度满足厚度满足厚度满足1/41/4波长波长波长波长的奇数倍的奇数倍的奇数倍的奇数倍. .原理原理为什么白光照射时是彩色条纹为什么白光照射时是彩色条纹?d=n/2d=(2n+1)/4d=(2n+1)/4膜的厚度对条纹间距的影响膜的厚度对条纹间距的影响?应用应用1.检查物体表面的平整程度检查物体表面的平整程度2.2.增透膜增透膜增透膜增透膜如如果果被被检检表表面面是是平平的的，产产生生的的干干涉涉条条纹纹就就是是平平行行的的, ,如如图图（b b）所所示示；如如果果观观察察到到的的干干涉涉条条纹纹如如图图（c c）所所示示，则则表表示示被被检检测测表表面面微微有有凸凸起起或或凹凹下下，这这些些凸凸起起或或凹凹下下的的地地方方的的干干涉涉条条纹纹就就弯弯曲曲。从从弯弯曲曲的的程程度度就就可可以以了了解解被被测测表面的平整情况。这种测量精度可达表面的平整情况。这种测量精度可达1010-6-6cmcm。(a) (b) (c) 单色光单色光标准样板标准样板薄片薄片被检测平面被检测平面注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度注：薄片厚度一般仅为零点零几毫米左右，只相当于一张纸片的厚度薄膜干涉的薄膜干涉的应用应用1检查表面的平整程度检查表面的平整程度楔性空气薄层楔性空气薄层标准样板标准样板标准样板标准样板被检测平面被检测平面被检测平面被检测平面光在空气层的上下光在空气层的上下光在空气层的上下光在空气层的上下表面发生反射表面发生反射表面发生反射表面发生反射, ,这两这两这两这两束反射光发生干涉束反射光发生干涉束反射光发生干涉束反射光发生干涉. .如果被检测表面的平整的如果被检测表面的平整的如果被检测表面的平整的如果被检测表面的平整的, ,将看将看将看将看到与底线平行的干涉条纹到与底线平行的干涉条纹到与底线平行的干涉条纹到与底线平行的干涉条纹. .等厚线根据等厚线判断凹凸2.增透膜增透膜增透膜增透膜增透膜增透膜薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度薄膜厚度增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当增透膜：在透镜表面涂上一层薄膜，当薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波薄膜的厚度等于入射光的在薄膜中的波长的长的长的长的1/41/41/41/4时，从薄膜前后两表面反射回来时，从薄膜前后两表面反射回来时，从薄膜前后两表面反射回来时，从薄膜前后两表面反射回来的光的路程差恰好等于半个波长，它们的光的路程差恰好等于半个波长，它们的光的路程差恰好等于半个波长，它们的光的路程差恰好等于半个波长，它们干涉相消，减小了反射光的能量，增强干涉相消，减小了反射光的能量，增强干涉相消，减小了反射光的能量，增强干涉相消，减小了反射光的能量，增强了透射光的能量，称为增透膜。了透射光的能量，称为增透膜。了透射光的能量，称为增透膜。了透射光的能量，称为增透膜。照相机和摄象机的镜头常常呈现淡紫色照相机和摄象机的镜头常常呈现淡紫色,为什么为什么? 思考思考膜的厚度为绿光在膜中波长的1/4因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿因为人眼对绿光最敏感，所以一般增强绿光的透射，即光的透射，即薄膜的厚度是绿光在薄膜中薄膜的厚度是绿光在薄膜中波长的波长的1/41/4。由于其它色光不能被有效透。由于其它色光不能被有效透射，故反射较强，这样的镜头呈淡紫色。射，故反射较强，这样的镜头呈淡紫色。干涉图样：中央疏边沿密的同心圆环干涉图样：中央疏边沿密的同心圆环 干涉现象是由于凸透干涉现象是由于凸透镜下表面反射光和玻璃上镜下表面反射光和玻璃上表面反射光叠加形成的表面反射光叠加形成的 干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不干涉条纹不等间距是因为空气膜厚度不是均匀变化的是均匀变化的3、牛顿环、牛顿环例例11下列现象中，属于光的干涉的是下列现象中，属于光的干涉的是()()AA雨过天晴，天空中形成的彩虹雨过天晴，天空中形成的彩虹BB阳光下，肥皂泡呈现彩色阳光下，肥皂泡呈现彩色CC一截插入水中的筷子，看上去变弯了一截插入水中的筷子，看上去变弯了DD下雨后，在停过汽车的沥青路面上，下雨后，在停过汽车的沥青路面上，油膜常出现彩色油膜常出现彩色【课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习】B DB D例例22、关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生关于光在竖直的肥皂液薄膜上产生干涉现象，下列说法中正确的是干涉现象，下列说法中正确的是()()AA干涉条纹的产生是由于光在薄膜前干涉条纹的产生是由于光在薄膜前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果果BB若出现明暗相间条纹相互平行，说若出现明暗相间条纹相互平行，说明肥皂膜的厚度是均匀的明肥皂膜的厚度是均匀的CC用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹用绿色光照射薄膜产生的干涉条纹间距比黄光照射时间距小间距比黄光照射时间距小DD薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的薄膜上的干涉条纹基本上是竖直的A A、C C例例33、如图所示，是用干涉法检查某厚玻、如图所示，是用干涉法检查某厚玻璃的上表面是否平整的装置，所用单色璃的上表面是否平整的装置，所用单色光做光源，检查中所观察到的干涉条纹光做光源，检查中所观察到的干涉条纹是由下列两个表面反射的光线叠加而成是由下列两个表面反射的光线叠加而成的？的？AA、aa的上表面和的上表面和bb的下表面的下表面BB、aa的上表面和的上表面和bb的上表面的上表面CC、aa的下表面和的下表面和bb的上表面的上表面DD、 aa的下表面和的下表面和bb的下表面的下表面C例4、用白光做双缝干涉实验时，得到彩色的干涉条纹，下列正确的说法是：()A、干涉图样的中央亮纹是白色的；B、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是红色条纹；C、在靠近中央亮纹两侧最先出现的是紫色条纹；D、在靠近中央亮纹两侧最先出现的彩色条纹的颜色与双缝间距离有关A CA C三、衍射时的色散三、衍射时的色散 用白光做光的单缝衍射实验，得到的条用白光做光的单缝衍射实验，得到的条纹是彩色的。这是因为白光中包含了各种颜纹是彩色的。这是因为白光中包含了各种颜色的光，衍射时不同色光的亮条纹位置不同，色的光，衍射时不同色光的亮条纹位置不同，于是各种色光就区分开了。这个现象是光在于是各种色光就区分开了。这个现象是光在衍射时的色散。衍射时的色散。白光的单缝白光的单缝衍射图样衍射图样三三. .折射时光的色散折射时光的色散 1.棱镜棱镜: 常用的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜，常用的棱镜是横截面积为三角形的三棱镜，通常简称为棱镜棱镜可以改变光的传播方向，还可以使通常简称为棱镜棱镜可以改变光的传播方向，还可以使光发生色散光发生色散 (1)从玻璃棱镜的一个侧面从玻璃棱镜的一个侧面射入的光线从另一侧面射出时射入的光线从另一侧面射出时向底面偏折向底面偏折2、棱镜对光线的作用、棱镜对光线的作用偏折角度偏折角度折射率越大，偏折角越大折射率越大，偏折角越大理解底边含义（相理解底边含义（相对而言的）。对而言的）。 棱镜能改变光的传播方向，但不改变光束的性质。棱镜能改变光的传播方向，但不改变光束的性质。折射时光的色散折射时光的色散:实验：实验：一束白光经过棱镜后会发生什么现象一束白光经过棱镜后会发生什么现象?这一现这一现象说明了什么问题？象说明了什么问题？ 现象现象：白白光经过棱镜光经过棱镜后在光屏上后在光屏上形成一条彩形成一条彩色的光带色的光带（红光在上红光在上端端，紫光在紫光在最下端最下端)结论结论：白光是由不同颜色的光组成的。白光是由不同颜色的光组成的。 棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光棱镜材料对不同色光的折射率不同，对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大。的折射率最小，对紫光的折射率最大。光的色散3.3.色散色散: : 太阳光通过三棱镜后被分解成七种太阳光通过三棱镜后被分解成七种色光色光, ,依次是依次是红红、橙、橙、黄、黄、绿、绿、蓝、蓝、靛、靛、紫紫. .