物理Ⅱ›波动与物质性质

光的干涉与衍射

Interference & Diffraction

什么是干涉
💡 两波相遇时
①向湖中同时投两石,波纹会重叠
②有的地方波相加变大(相长),有的地方相消
③光也是波,两束光相遇会产生明暗条纹
④这就是干涉条纹 — 光是波的决定性证据!
杨氏双缝实验
3
5
相长干涉条件
d sin θ = mλ (m = 0, ±1, ±2, …)
光程差为波长的整数倍时相长(亮纹)
相消干涉条件
d sin θ = (m + 12)λ
光程差为半波长的奇数倍时相消(暗纹)
📐 为何光程差是关键
①两缝出射的光到达屏上一点
②两光走过的距离差 = 光程差
③光程差 = mλ → 峰+峰 = 相长(亮)
④光程差 = (m+½)λ → 峰+谷 = 相消(暗)
⑤由此导出 d sin θ = mλ
条纹间距与变量关系
亮纹间距
Δy = λLd
屏上相邻亮纹之间的距离
🔑 哪些变量改变条纹?
①d(缝距)↓ → Δy↑(变宽)
②λ↑ → Δy↑
③L↑ → Δy↑
④红光(λ大)间距比紫光(λ小)宽
单缝衍射
3
单缝暗纹条件
a sin θ = mλ (m = ±1, ±2, …)
缝宽a的第m条暗纹

比较

📊双缝干涉 vs 单缝衍射
类别双缝干涉单缝衍射
波源数2个(双缝)1个(单缝内部)
亮纹光程差 = mλ中央最亮
暗纹光程差 = (m+½)λa sinθ = mλ
条纹特征等间距条纹中间宽两侧窄
实际观察干涉+衍射包络仅衍射
🌈 日常中的干涉与衍射
①肥皂泡的彩虹色 = 薄膜干涉
②CD/DVD表面彩虹色 = 衍射光栅效应
③油膜彩虹 = 两界面反射波干涉
④这些现象都证明光的波动性
总结
核心公式汇总
d sin θ = mλ, Δy = λLd
双缝相长条件 + 条纹间距
🎯 考试重点
①相长:d sinθ = mλ → 亮纹(光程差为波长整数倍)
②相消:d sinθ = (m+½)λ → 暗纹
③间距:Δy = λL/d (d↓, λ↑, L↑ → 间距变宽)
④单缝暗纹:a sinθ = mλ
⑤干涉·衍射 → 波动性 / 光电效应 → 粒子性