获得相干光的方法.ppt

16 2获得相干光的方法 1获得相干光的方法2杨氏双缝干涉实验3洛埃德镜 分波面与分振幅 分振幅法 获得相干光的两类典型方法 杨氏双缝干涉 分波面干涉 两列相干柱面波的干涉 杨氏双缝干涉实验 2杨氏双缝干涉实验 波程差 减弱 暗纹 明暗条纹的位置 白光照射时 出现彩色条纹 他不仅在物理学领域领袖群英 名享世界 而且涉猎甚广 广到你觉得以一个凡人的智慧如何可以抵达 力学 数学 光学 声学 语言学 动物学 埃及学 这实在是一个庞大的目录 更何况 他对艺术还颇有兴趣 热爱美术 几乎会演奏当时的所有乐器 并且会制造天文器材 还研究了保险经济问题 而且擅长骑马 并且会耍杂技走钢丝 是一个将科学和艺术并列研究 对生活充满热望的天才 托马斯 杨英国医生兼物理学家 光的波动说奠基人之一 天才儿童1773年6月13日 托马斯 杨出生于英国萨默塞特郡米尔弗顿一个富裕的贵格会教徒家庭 是10个孩子中的老大 2岁时学会阅读 4岁能将英国诗人的佳作和拉丁文诗歌背得滚瓜烂熟 不到6岁已经把圣经从头到尾看过两遍 还学会用拉丁文造句 9岁掌握车工工艺 能自己动手制作一些物理仪器 几年后他学会微积分和制作显微镜与望远镜 14岁之前 他已经掌握10多门语言 包括希腊语 意大利语 法语等等 不仅能够熟练阅读 还能用这些语言做读书笔记 十四岁时用拉丁文写过一篇自传 之后 他又把学习扩大到了东方语言 希伯来语 波斯语 阿拉伯语 他不仅阅读了大量的古典书籍 在中学时期 就已经读完了牛顿的 原理 拉瓦锡的 化学纲要 以及其他一些科学著作 才智超群 奇人杨19岁时 杨来到伦敦学习医学 和当时所有的欧洲学子一样 他极力打入上流社会 经常拜访政治家伯克 画家雷诺兹以及贵族社会的一些成员 1794年 杨21岁 由于研究了眼睛的调节机理 他成为皇家学会会员 1795年 他来到德国的格丁根大学学习医学 一年后便取得了博士学位 他对医学的学习一直继续到1797年 当时在剑桥的伊曼纽尔学院 同学们都称他为 奇人杨 嘲弄之外还是能听出敬畏之音 1799年完成学习的时候 他已经读完了一些著名数学家关于振动弦的著作 并进行了深入钻研 提出了自己的一些理论 不过后来他发现他所提出的理论已经有人提出过 这是杨在理论研究领域初次展露才华 值得一提的是 尽管父母送他进过不少名校 但杨还是把自学当作最主要的学习手段 杨热爱物理学 在行医之余 他也花了许多时间研究物理 牛顿曾在其 光学 的论著中提出光是由微粒组成的 光是由一颗颗像小弹丸一样的机械微粒所组成的粒子流 发光物体接连不断地向周围空间发射高速直线飞行的光粒子流 一旦这些光粒子进入人的眼睛 冲击视网膜 就引起了视觉 这就是光的微粒说 在之后的近百年时间 人们对光学的认识几乎停滞不前 直到托马斯 杨的诞生 他成为开启光学真理的一把钥匙 为后来的研究者指明了方向 杨爱好乐器 几乎能演奏当时的所有乐器 这种才能与他对声振动的深入研究是分不开的 光会不会也和声音一样 是一种波 杨做了著名的杨氏干涉实验 为光的波动说奠定了基础 杨的实验手段极其简单 把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面 这样就形成了一个点光源 从一个点发出的光源 现在在纸后面再放一张纸 不同的是第二张纸上开了两道平行的狭缝 从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上 就会形成一系列明 暗交替的条纹 这就是现在众人皆知的干涉条纹 然而 这个理论在当时并没有受到应有的重视 还被权威们讥为 荒唐 和 不合逻辑 这个自牛顿以来在物理光学上最重要的研究成果 就这样被缺乏科学讨论气氛的守旧的舆论压制了近20年 杨并没有向权威低头 而是为此撰写了一篇论文 不过论文无处发表 只好印成小册子 据说发行后 只印出了一本 杨在论文中勇敢地反击 尽管我仰慕牛顿的大名 但是我并不因此而认为他是万无一失的 我遗憾地看到 他也会弄错 而他的权威有时甚至可能阻碍科学的进步 杨在物理光学领域的研究是具有开拓意义的 他第一个测量了7种光的波长 最先建立了三原色原理 指出一切色彩都可以从红 绿 蓝这三种原色中得到 杨对弹性力学也很有研究 后人为了纪念他的贡献 把纵向弹性模量称为杨氏模量 1814年 41岁的时候 杨对象形文字产生了兴趣 拿破仑远征埃及时 发现了刻有两种文字的著名的罗塞达碑 这块碑后来被运到了伦敦 罗塞达碑据说是公元前2世纪埃及为国王祭祀时所竖 上部有14行象形文字 中部有32行世俗体文字 下部有54行古希腊文字 之前已经有人研究过 但并未取得突破性进展 杨解读了中下部的86行字 破译了王室成员13位中的9个人名 根据碑文中鸟和动物的朝向 发现了象形文字符号的读法 这大约是在1816年前后的事 当时杨对光学研究失去了信心 甚至有人讥讽他为疯子 以致他十分沮丧 他便利用其丰富的语言学知识 转向考古学研究 由于杨的这一成果 诞生了一门研究古埃及文明的新学科 1829年托马斯 杨去世时 人们在他的墓碑上刻上这样的文字 他最先破译了数千年来无人能解读的古埃及象形文字 晚年的杨已经成为举世闻名的学者 为大英百科全书撰写过40多位科学家传记以及无数条目 包罗万象 同时他还为一家重要的保险公司担任过统计检查官 并被任命为 航海天文历 的主持人 做了不少工作以改进实用天文学和航海援助 音乐 美术甚至杂技一直滋养着他的生命 他的一生于1829年结束 终年56岁 就在他去世前还在编写一本埃及字典 3劳埃德镜 半波损失 光从光速较大的介质射向光速较小的介质时反射光的相位较之入射光的相位跃变了 相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差 称为半波损失 P M 例1在杨氏双缝干涉实验中 用波长 589 3nm的钠灯作光源 屏幕与双缝的距离为800mm 1 当双缝的间距为1mm时 相邻两明纹间距离是多少 2 若双缝的间距10mm 相邻两明纹间距离是多少 解 1 2 例2以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 1 从第一级明纹到同侧的第四级明纹的距离为7 5mm 求单色光的波长 2 入射光波长为600nm 求中央明纹距最近暗纹中心距离 解 1 2 解计算波程差 取 极大时 例用白光作双缝干涉实验时 能观察到几级清晰可辨的彩色光谱 解 用白光照射时 除中央明纹为白光外 两侧形成内紫外红的对称彩色光谱 当k级红色明纹位置xk红大于k 1级紫色明纹位置x k 1 紫时 光谱就发生重叠 据前述内容有 将 红 7600 紫 4000 代入得k 1 1 这一结果表明 在中央白色明纹两侧 只有第一级彩色光谱是清晰可辨的 由xk红 x k 1 紫的临界情况可得 因为k只能取整数 所以应取k 2 例若将双缝装置浸入折射率为n的水中 那么条纹的间距增加还是减小 解 入射光在水中的波长变为 所以相邻明条纹或暗条纹的间距为 间距减小