高中物理光的波动性
一、光的干涉
（一）光的干涉
1、干涉是波的特有现象；只有相干波源才能产生稳定的干涉现象；光若具有波动性则必能观察到它的干涉现象，但必须要有产生干涉现象的相干光源。
2、相干光源：①频率相等；②振动情况相同。
3、典型干涉实验：①杨氏双缝干涉实验；②薄膜干涉实验。
（二）双缝干涉
1、实验结果：
（1）用单色光源在屏上出现明暗相间的等距干涉条纹；
（2）若用白光做该实验则屏上出现彩色的干涉条纹。
2、实验分析：
（1）当屏上某点到双缝S1、S2的路程差是光波波长的整数倍时，在这些地方出现亮纹；
（2）当屏上某点到双缝S1、S2的路程差是光波半波长的奇数倍时，在这些地方出现暗纹；
（3）干涉条纹是等间距的；
（4）同样条件的双缝实验，用红光和紫光得到的相邻暗条纹或亮纹间的宽度不等。
3、结论：
（1）相邻暗暗相间条纹间的距离
（2）同一实验中，任意两个相邻的亮纹或暗纹间的距离是相等的；
（3）与l、d、λ三因素有关，当l、d相同条件下，与λ成正比，所以红光和紫
光分别做实验得到的条纹间隔是不同的，红光的波长比紫光的波长长，因而红光干涉条纹比紫光宽。
（三）薄膜干涉
1、成因：薄膜前表面和后表面分别反射间夹的两列光波叠加，这两列波是同一光源发出的，所以是相干波，由于同一水平线上的薄膜厚度近似相同，所以干涉后能产生水平的明暗条纹。
2、果膜的厚度为d，折射率为n前后表面的反射光的光程差为2d，则：
（1）当2d是光波半波长的偶数倍时，在这些地方出现亮纹；
（2）当2d是光波半波长的奇数倍时，在这些地方出现暗纹。
3、如果膜的厚度均匀变化，若用单色光照射，相邻的条纹间的距离是相等的，若用白光照射，则在薄膜某一厚度的地方某一波长的光反射后增强，而另一些波长的光反射后减弱，这样薄膜的像上就出现彩色条纹。
4、光的干涉在技术上的应用
（1）干涉法检查镜面
检查精密零件的表面质量如图所示将被检查平面和放在上面的透明标准样板的一端垫一薄片，使样板的标准平面和被检查平面间形成一个楔形空气薄层，单色光从上面照射，入射光在空气层的上、下表面反映出两列光波叠加情况，从反射光中看到干涉条纹，根据干涉条纹的形状，来确定工件表面情况。
（2）镜片增透膜
在光学元件（透镜、棱镜）的表面涂一层薄膜，当薄膜的厚度是光在薄膜中波长的1/4时，在薄膜的两个面上的反射光，光程差恰好等于半波长，因而相互抵消，达到减小反射光、增大透射光强度的作用。
二、光的衍射
1、光的衍射：光离开直线路径绕到障碍物阴影区域内的现象叫光的衍射。任何障碍物都能使光发生衍射。
2、产生明显衍射的条件：障碍物或小孔尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小。
3、明显衍射的现象
（1）白光的单缝衍射：中央宽、亮的白色条纹；两侧窄、暗的彩色条纹；（2）单色光的单缝衍射：中央宽、亮的明条纹；两侧明暗相间的条纹，条纹间距向两侧越来越窄。
三、光的偏振
（1）偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光振动在某一方向较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光。
（2）光的偏振现象证明光是横波。
（3）偏振光的应用：全息照相、立体电影等。
例1、一束白光从顶角为θ的一边以较大的入射角i射入并通过三棱镜后，在屏P上可得到彩色光带，如图所示，在入射角i逐渐减小到零的过程中，假如屏上的彩色光带先后全部消失，则（）
A.红光最先消失，紫光最后消失
B.紫光最先消失，红光最后消失
C.紫光最先消失，黄光最后消失
D.红光最先消失，黄光最后消失
解析：作出白光的折射光路图，可看出，白光从AB射入玻璃后，由于紫光偏折大，从而到达另一侧面AC时的入射角较大，且因此光折射率大，，因而其全反射的临界角最小，故随着入射角i的减小，进入玻璃后的各色光中紫光首先发生全反射不从AC面射出，后依次是靛、蓝、绿、黄、橙、红，逐渐发生全反射而不从AC面射出。
答案：B
例5、用氦氖激光器进行双缝干涉实验，已知使用的双缝间距离d=0.1mm，双缝到屏的距离L=6.0m，测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是3.8cm，氦氖激光器发出的红光的波长λ是多少？假如把整个装置放入折射率是4/3的水中，这时屏上的条纹间距是多少？
剖析：由条纹间距、双缝间距d，双缝到屏的距离L及波长λ的关系，可测光波的波长，同理知道水的折射率，可知该波在水中的波长，然后由、d、L、λ的关系，可计算条纹间距。
解析：由可以得出，红光的波长λ
m
m
激光器发出的红光的波长是6.3×10—7m。
如果整个装置放入水中，激光器发出的红光在水中的波长为λ′
m=4.7×10—7m
这时屏上条纹的间距是：
m=2.8×10—2m。
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