光的干涉和杨氏双缝干涉实验.ppt

光的干涉,英国医生和物理学家。对物理学的贡献，除了提出“能”的概念（1807年）和杨氏弹性系数之外，最大的成就就是1801提出光的干涉理论。,科学简史,二、杨氏双缝实验,杨氏双缝干涉,像屏,双缝屏,将同一光源发出的光(频率相同)通过一个狭缝（振动方向一致）再通过一与单缝平行的双缝（相干光源）,光的干涉,双缝干涉,激光束,双缝,屏,屏上看到明暗相间的条纹,结论:光是一种波,亮条纹,亮条纹,探究2： 出现明暗相间条纹的条件,S1,S2,亮条纹,出现亮条纹的条件,（ n=0，1，2，3）,暗条纹,探究2： 出现明暗相间条纹的条件,S1,S2,亮条纹,暗条纹,出现亮条纹和暗条纹的条件,（ n=0，1，2，3）,（ n=0，1，2，3）,n=0：0级亮条纹 （中央亮条纹） n=1：1级亮条纹 n=2：2级亮条纹,n=0：1级暗条纹 n=1：2级暗条纹 n=2：3级暗条纹,单色激光束,屏,等间距,双缝干涉图样,图样有何特征？,S1,S2,亮条纹的中心线,亮条纹的中心线,双缝,中央亮条纹,明暗相间,光的干涉,双缝干涉,1、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，在光屏上形成稳定的干涉条纹,2、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,例题1:在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观察到彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光用只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透过绿光），这时 ( ) A、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的双缝干涉条纹消失 B、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条纹仍然存在 C、任何颜色的干涉条纹都不存在，但屏上仍有亮光 D、屏上无任何亮光,C,白光,（2）白光干涉图样分析,红光,蓝光,亮暗相间彩色条纹,2 在单色光的双缝干涉实验中 （ ） A.两列光波波谷和波谷重叠处出现暗条纹 B.两列光波波峰和波峰重叠处出现亮条纹 C.从两个狭缝到达屏上的路程差是波长的整数倍时,出现亮条纹 D.从两个狭缝到达屏上的路程差是波长的奇数倍时,出现暗条纹,BC,第四节 实验：双缝干涉测光的波长,单色光,（1）方法一：,两缝之间距离为d，光屛距光源的距离为L,杨氏双缝干涉的理论解释：,一、光的干涉,P1到两光源之间的光程差： r= P1S2 - P1S1= S2D,因为 Ld， 可以认为SDP1S2 ， r =dsinS2S1D d非常小，光屛上有光线到达，并具有一定亮度的区域到中心P的距离较近，所以，xx/ = P1P=LtanP1S2D/ LsinS2S1D r=,若为明条纹， r= k (k=0、1、2.） 即：,若为暗条纹， r= （2k-1)/2 (k=1、2.） 即：,（2）方法二：,令P1P= (P1S2)2=L2+(x+d/2)2 (P1S1)2=L2+(x-d/2)2 (P1S2)2-(P1S1)2= (P1S2-P1S1)(P1S2+P1S1)=2d 由于很小，Ld，所以P1S2+P1S12L。 r=P1S2-P1S1=2d/2L=d/L，=Lr/d 明条纹: r=N (N=1、2、)， =NL/d； 暗条纹：r= （2N+1/2） （N=1、2、） =L（2N+1/2）/d,相邻明条纹间距： x=xn-xn-1= NL/d-(N-1) L/d= L/d ；,相邻暗条纹间距：,x=xn-xn-1= L（2N+1/2）/d- L（2N-1/2）/d= L/d,一、实验目的：,实验：用双缝干涉测量光的波长,1、了解光波产生稳定干涉现象的条件。 2、观察白光及单色光的双缝干涉图样。 3、测定单色光的波长。,二、实验原理：,光源发出的光经过滤光片成为单色光。单色光通过单缝后，相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图样。干涉条纹可以从屏上观察到。 根据公式=dx/L可计算波长， 其中d是双缝间的距离，双缝到屏的距离L可以用米尺测量，相邻两条亮（暗）纹间的距离x用测量头测出（如图所示）,1、测量头由分划板、目镜、 手轮等构成。转动手轮， 分划板会左右移动。 2、测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心见图所示计下此时手轮上的读数。转动测量头，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，计下此时手轮上的读数。两次读数之差就表示这两条纹间的距离。 3、 测出n条亮（暗）纹间的距离a，就可以求出相邻两条亮（暗）纹间的距离x=a/(n-1)。换用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间的距离有什么变化，求出相应的波长。,三、实验步骤：,1、把直径约为10cm，长约为1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏；,2、取下双缝，打开光源，调节光源的高度，使它发出的一束光能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮；,3、放好单缝和双缝，单缝和双缝间的距离约为510cm,使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时在屏上就会看到白光的双缝干涉图样；,4、在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样,5、分别改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化,6、已知双缝间的距离d，测出双缝到屏的距离L，用测量头测出相邻两条亮（或暗）纹间的距离x，由=d x/L，计算单色光的波长，为了减小误差，可测出n条亮纹（或暗纹）间的距离a，则x=a/(n-1),7、换用不同的颜色的滤光片，观察干涉条纹间距的变化，并求出相应色光的波长。,测定单色光的波长，其误差主要由测量引起，条纹间距x测不准，或双缝到屏的距离测不准都会引起误差，其误差属于偶然误差，可采用多次测量取平均值法来进一步减小。,四、误差分析：,五、注意事项：,1、单缝、双缝应相互平行，其中心大致位于遮光筒的轴线上，双缝到单缝的距离应相等。 2、测双缝到屏的距离L可用米尺测多次取平均值。 3、测条纹间距x时，用测量头测出几条亮（暗）纹间的距离a，求出相邻的两条明（暗）纹间的距离x=a/(n-1)。,练习3、利用图中装置研究双缝干涉现象时，有下面几种说法，其中正确的是 A、将屏移近双缝，干涉条纹间距变窄 B、将滤光片由蓝色的换成红色的，干涉条纹间距变宽 C、将单缝向双缝移动一小段距离后，干涉条纹间距变宽 D、换一个两缝之间距离较大的双缝，干涉条纹间距变窄 E、去掉滤光片后，干涉现象消失,ABD,练习4、某同学在做双缝干涉实验时，按要求安装好实验装置，在光屏上却观察不到干涉图样，这可能是因为 A、光源发出的光束太强 B、单缝与双缝不平行 C、没有安装滤光片 D、光束的中央轴线与遮光筒的轴线不一致，相差较大,BD,小结,1、光的双缝干涉出现明暗条纹的条件,2、光的双缝干涉图样的特点,3、杨氏双缝干涉如何测量光波波长,明暗相间,等间距,中央亮条纹,公式=dx/L,亮条纹,暗条纹,（ n=0，1，2，3）,