用“时间差＂来处理光波千涉问题

处理光波干涉问题，中学教材里用“路程差”，竞赛资料中用“光程差”．具体说来，路程差只适用于单一介质中的光波干涉问题，遇到光途经不同介质传播时才采用光程，即将光在介质(折射率为n)中传播的路程r折合为真空中的路程W，再统一用光程差来确定譬如双缝干涉光屏上的明(或暗)条纹位置．笔者通过多年教学发现，即便是竞赛辅导亦可避免用光程差而直接采用时间差来处理光波干涉问题．     

双缝干涉与薄膜干涉

双缝干涉：两个独立的光源发出的光不是相干光,双缝干涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光,在光屏上相干形成稳定的干涉条纹.在双缝干涉实验中,光屏上某点到双缝的路程差为半波长的偶数倍时,该点出现亮条纹;光屏上某点到双缝的路程差为半波长的奇数倍时,该点出现暗条纹.A.对干涉图样的研究可知：相邻两条明条纹（暗条纹）中心距离与屏到双缝的距离L成正比;与双缝间距离d成反比;     

光学教学中的两个问题

1光的干涉杨氏双缝干涉实验在光学发展史上具有很重要的地位,托马斯·杨最先在1801年得到两列相干的光波,并且最早以明确的形式确立了光波叠加原理,用光的波动性解释了干涉现象,这一实验的历史意义是重大的,她对近代物理的发展起了积极的作用。在高中光学教学中我们常用图1所示来讨论杨氏双缝干涉的有关内容,其中判断P点是明条纹还是暗条纹的条件是:P点出现明条纹的条件是光程差     

干涉条纹位置及间距的确定

我们知道双缝干涉实验中，当用单色光源照射时，屏上各点的明暗是由双缝S1、S2发来的光在各点的位相差决定的．而两列光波在空间某点的位相差又是由它们由光源传播到这点的路程之差决定的，因此屏上各点的明暗，就由S1、S2到各点几何路程之差δ=r1-r2来决定．如图1所示，对某些位置，若δ是λ的整数倍，两列光波同位相，迭加后的光强最大；     

“光的干涉”解析

1光的双缝干涉 例1 如图1所示,在双缝干涉实验中,S1和S2为双缝,P是光屏上的一点,已知P点与S1和S2距离之差为2．1×10^-6m,今分别用A、B2种单色光在空气中做双缝干涉实验,问P点是亮纹还是暗纹？     

关于光的干涉图样的商榷

在一本参考书中我见到过这样一道例题：如图１所示,在双缝干涉实验中,若将单缝Ｓ图１从双缝Ｓ１、Ｓ２的中央对称轴的位置稍微向上移动,则在光屏上Ａ．不会产生干涉条纹Ｂ．仍能产生干涉条纹,且中央亮纹Ｐ的位置不变Ｃ．仍产生干涉条纹,但中央亮纹Ｐ的位置略向上移Ｄ．仍产生干涉条纹,但中央亮纹Ｐ的位置略向下移参考书上所给的答案为Ｂ项正确,其解释为：对Ｐ点,因两光源Ｓ１、Ｓ２到其距离相等,光程差为零,所以一定出现亮纹,和单缝Ｓ的位置无关．我认为这个答案是错误的,正确答案应为Ｄ．产生错误的原因是思维定势的负面影响．…     

巧用光学规律解决运动学问题

光的传播规律主要有光的直线传播原理、光的反射定律和光的折射定律．其实质就是最小光程原理，即光在介质中传播时，即使发生折射和反射，其所走的光程一定最短．基于此原理，我们可以用光的反射和折射定律来解决运动问题中的最短路程、最少时间问题．     

光的干涉中光程差的教学

分析杨氏双缝干涉实验和劈尖等厚干涉中光程差精确值的推导方法以及近似处理的结果,从而加深对光的干涉的理解。     

对光干涉现象的几点讨论

光的干涉现象是波动特性的最有力、最直接的实验证明。由托马斯·扬的双缝干涉实验所得的干涉条纹有以下四个特点: 1.干涉条纹是一组等距、平行于双缝且以光程差为零的位置为中心的对称分布的条纹。两条相邻亮(暗)条纹之间的距离都为: 即亮、暗条纹是等宽的,与干涉级K无关。     

杨氏双缝干涉实验的改进

传统的杨氏双缝干涉测量光波波长实验是采用钠灯作为光源.光通过单缝衍射后照射到双缝上,并通过测微目镜测量条纹宽度,双缝间距则直接采用读数显微镜进行测量.但这种方法观察干涉现象需在较暗环境中进行,且测量结果和理论值差别较大.因此改用激光光源,直接在光屏上观察读数,并且改进测量双缝宽度的方法,测量误差就会大大降低.     

利用“费马原理”求运动的极小值

1605年,法国著名的数学家费马(PierreFermat)对光的传播原理作了一个精辟的论述:在任何介质中,光线从一点传至另一点,不论经过几次反射和折射,总是沿费时最小的路径传播.费马原理表明:(1)在同一种均匀介质中,遵循反射定律的光程(光程=折射率×光线所走过的路程,或者光程=c/v×光线所走过的路程)最短,费时最小.(2)在两种均匀介质中,遵循折射定律的光程最短,费时最少.利用费马原理,不仅可以导出重要的光学定律(如反射定律和折射定律),还可以通过类比的方法,将质点的运动类比为光子的运动——光的传播,极为简捷地解决运动学中的极小值问题.下…     

光反射定律的类比应用

光线在两介质的界面上,一部分或全部回到原介质中传播的现象,叫做光的反射.反射光线遵循光的反射定律.某些质点的运动类似光的反射现象,若应用光的反射定律可使复杂的问题得到简单的求解. 一、物体运动的最短路程 光线在传播时选择光程最短的路线,在同一种介质中光程与路程大小相同.利用光的反射定律,跟踪光线的传播途径,可寻求到质点运动的最短路程.     

对“杨氏双缝干涉实验”典型佯谬讨论

在光的干涉知识的教学实践中发现 ,不少学生对光的干涉实验存在一些似是而非的错误认识 ,而且这些错误认识具有一定的代表性和迷惑性 ,现讨论如下 .佯谬一　双缝干涉图样是一组直线状条纹 ,那么双孔干涉图样是一组圆环状条纹 .在高中《物理》(试验修订本·必修 )第三册第 2 6面图 2 1 - 2中 ,若 S1、S2 为两个相干点光源 ,其间距为 d,屏离挡板距离为 z.P1为两列光波在叠加区域中的任一点 ,设入射光线波图 1长为λ,r1、r2 分别为两光波到达 P1点的光程 .现以点 S1、S2 的中点 O为坐标原点 ,x 轴沿S2 S1方向 ,y轴垂直纸面向外 ,z轴水平向…     

双缝干涉中亮(或暗)纹间距公式的推导 (高二)

一些资料中利用三角知识和极限思想给出了双缝干涉中亮(或暗)纹问距公式的推导过程. 如果两窄缝到某处的光程差为δ,那么有     

用费马原理类比求解质点运动问题

费马原理指出,光在指定的两点之间传播,实际的光程总是取极值(极小值、极大值或稳定值),这里的光程是指光在某种均匀介质中通过的路程和该种介质的折射率的乘积.sm=n1d1 n2d2=vc1d1 vc2d2=c(dv11 dv22)=c(t1 t2)=ctm.上式表明光在两点之间传播,时间总是取极值.费马原理也可以应     

释论“光程最短”

几何光学中 ,光程 (Δ)是指介质的折射率乘以光在该介质中所走的路程 (s) ,即 Δ=ns.费马 (Fermat,1 60 1～ 1 665)原理指出 :光在指定的两点间传播 ,实际的光程总是一个极值 .在一般情况下 ,实际光程大多是取极小值 ,因此 ,费马本人最初提出的也是最短光程 .笔者在教学中发现 .从另一个方面来理解费马原理也是可行的 :光所选择的路径就是使它到达目的地所花时间最短 .在同一种均匀介质中 ,光沿直线传播 ,这是大家所熟知的 ,因为在同种均匀介质中光速不变 ,光沿直线传播所花时间就最少 .日常生活中人们正是利用这一原理来衡量直与曲 ,因为…     

对干涉与衍射区分的探讨

在波动光学教学中,重点讨论了光的干涉与衍射两大内容,光进行干涉时必须要满足三个条件:两束光的频率相同;其相位差△φ=(2π)/λ△r(△r为光程差)恒定;两束光的振动方向不正交。进而详尽地讨论了干涉现象。光的衍射是继干涉之后进一步阐明光的波动性的有力说明。在讨论光的衍射时,我们对双缝干涉(当然满足三个必要条件)进一步分     

薄膜干涉产生额外程差的条件

本文就薄膜干涉中两列反射光波间产生λ/2额外程差的条件进行详尽讨论,从而纠正一些不确切说法.如图,折射率为n_2的薄膜两侧介质折射率分别是n_1和n_3.设一列光波a的射角i_1入射到薄膜上,反射光波a_1和a_2是相干光波.又设a_1,a_2二光矢量中与入射面垂直和平行的分矢量分别是A_(s1)’,A_(s2)’、A_(P1)’,A_(P2)’.根据菲涅耳公式可推断出A_(s1)’、A_(s2)’、A_(P1)’和A_(P2)’的正负性.在a_1和a_2间产生λ/2的额外程差的条件应该是A_(s1)’和A_(s2)’,A_(p1)’和A_(p2)的正负性同时相反.出现上述情况如表一,表中“ ”“-”分别表示矢量值大于0和小于0.     

对一道双缝干涉题的讨论

科学出版社出版的三点一测丛书《高二物理》（第三次修订版）第２７８页例题３是一道关于双缝干涉实验的选择题．原题如下： 如图１所示，在双缝干涉实验中，若单缝Ｓ从双缝Ｓ１、Ｓ２的中央对称轴的位置上稍微向上移动，则： Ａ．不会产生干涉条纹． Ｂ．仍产生干涉条纹，且中央亮纹Ｐ的位置不变． Ｃ．仍产生干涉条纹，中央亮纹Ｐ的位置略上移． Ｄ．仍然产生干涉条纹，中央亮纹Ｐ的位置略下移． 答案是Ｂ项正确． 书中的解题说明认为“对Ｐ处，其光程差为零，一定出现亮纹，和单缝位置无关”．笔者认为此说不妥，并对此提出如下不同的意…     

对光的双缝干涉的教学讨论

在人类对光的认识过程中 ,杨氏双缝干涉实验对于光的波动性的认识具有重要的意义 ,相应地在教学中 ,该实验对于学生认识光的波动性也具有重要的作用 ,因此如何处理该节课的教学 ,将直接影响到学生对光的波动性的理解 .1　问题的提出有研究表明 ,学生对光的双缝干涉的理解存在着各种各样的误解 ,例如在将双缝中的一个狭缝遮挡住后 ,有的学生认为光屏上出现的条纹数将是原来条纹的一半 ;有的认为条纹不变 ,只是亮度降低 ,也有的认为明条纹每隔一个消失一个 ,还有其它的一些回答也同样反映出学生对光的干涉的理解存在问题 .存在这些误解的一个…