杨氏双缝干涉实验

2,电场强度,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,太原理工大学物理系李孟春编写,*,2,电场强度,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,太 原 理 工 大 学 物 理 系,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,分波面与分振幅,单色点光源,分波面法,14-3 杨氏双缝干涉,托马斯 杨,Thomas Young,1773 - 1829,( ),这是杨氏的手稿,他用类似于水波干涉的原理,通俗地解释他的双孔光干涉实验现象,托马斯 杨（英）于1801年用实验观察到光的干涉现象。,并测量了光的波长，这是光的波动学说的有力证据之一。,研究来至同一光源的两束相干光干涉的现象、规律、特点,主要内容：,一、 杨氏双缝干涉,p,2,a,观察屏,双缝,红光入射,白光入射,光,两缝间距,两缝与屏距离,屏上研究点与屏中心距离,红光入射，在观察屏出现明暗相间条纹。白光入射，在观察屏出现彩色条纹，,1,、 杨氏双缝干涉实验装置,p,2,a,2,、干涉条纹,干涉加强,明纹中心,中央明纹,一级明纹,二级明纹,干涉减弱,暗纹中心,光程差,一级暗纹,二级暗纹,明纹条件,暗纹条件,2a,一、杨氏双缝干涉,光程差,干涉加强,明纹公式,14-3 杨氏双缝干涉,暗纹公式,2,、干涉条纹,1,、 杨氏双缝干涉实验装置,3,干涉条纹形状及间距,形状：,明暗相间的直条纹,(,平行于缝,),间距：,条纹均匀分布，等间距。,相邻两条明纹或暗纹的距离：,级次,：中间条纹级次低,以,0,级明纹为中心，两边对称。,明纹条件,暗纹条件,0,级亮纹,+1,级,+2,级,-1,级,-2,级,x,观察屏,暗纹,x,入射波长变化引起条纹间距变化,波长越长，条纹间距越大！,双缝间距变化引起条纹间距变化,双缝间距越大，条纹间距越小！,0,级明纹为白色， 其余明纹为彩色条纹 。,4,白光入射（多种波长光）,k,级彩色亮纹所在的位置坐标,红,紫,白,紫,紫,紫,红,红,红,k,=1,k,= -1,k,= -2,k,=0,k,=2,一级,二级,一级,二级,0级,同一级波长越长,x,越大，越向外扩展,例1、求距离中央亮纹的第5条暗纹的位置,暗纹,中央亮纹,暗纹公式,第五级暗纹,注意：当缝间距为,d,时,k,=1,2,3,暗纹公式,k,=0,1,2,3,明纹公式,条纹间距,633,nm,0.5,mm,例2、已知,解法,提要,条纹间距,0.5,10,633,10,3.80,10,3.80,mm,盖上此薄膜前、后，中央明纹在何处？,已知,光程比同厚度的空气的光程大,未盖薄膜时，O点光程差,是明纹。,解法,提要,盖上题设的薄膜后，,O点的光程差改变,中央明纹上移,例,3,、,待测气体折射率,容器光程,解法,提要,盛空气,盛待测气,光程差,每移动一级，光程变化一个波长,移动了,容器充入待测气体后，条纹移动了 级,已知,空气,在精密测量场合，空气折射率要用,1.000276,例,4,、,解法,提要,题设的,是水中光波干涉条纹间隔，,设水中光波波长为,光波在真空的波长,已知,光波波长,真空中,例,5,、,可以准确测定光的波长 及在水中的波长,P,1.,菲涅耳双面镜,二、分波阵面干涉的其他实验,等效于相距为d的两个相干光源（虚光源）S 和S 发出的光在距离D处干涉。,条纹间距,2.,劳埃德镜,当,P,移动到,P,/,时屏与反射镜,M,接触,由于,半波损失,接触处为暗纹。,P,M,L,等效于相距为d的两个相干光源S 和S (虚光源)发出的光在距离D处干涉。,条纹间距,加强,d,D,x,l,=,D,条纹间距,P,加强,加强,总结杨氏双缝干涉,P,M,例,6,在杨氏实验装置中，采用加有蓝绿色滤光片的白光光源，它的波长范围为,=,100,nm,，平均波长为,=,490,nm,.,试估算从第几级开始，条纹将变得无法分辨。,k,=4,从第五级开始无法分辨,.,解,波长范围,平均波长,条纹开始重叠时有,白光经蓝绿色滤光片后，只有蓝绿光。,例,7,单色光照射到相距为,0.2mm,的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为,1m,。,求（,1,）,从第一条明纹到同侧旁第四明纹间的距离为,7.5mm,，,求单色光的波长；,（,2,）若入射光的波长为,600nm,，,求相邻两明纹的距离。,解,（,1,）根据双缝干涉明纹分布条件：,明纹间距：,得：,将,d=0.2mm,，,x,1,，,4,=7.5mm,，,D,=1000mm,代入上式,（,2,）由,第十四章第三节课程内容结束,