托马斯杨的光干涉实验.pptx

第1页/共18页 18011801年，英国物理学家托马斯年，英国物理学家托马斯杨（杨（1773182917731829）在实验室里成功的观察到了光的干涉在实验室里成功的观察到了光的干涉光光的的干干涉涉托马斯杨17731829 托马斯杨（Thomas Young，17731829）英国医生、物理学家，光的波动说的奠基人之一。他不仅在物理学领域领袖群英、名享世界，而且涉猎甚广，光波学、声波学、流体动力学、造船工程、潮汐理论、毛细作用.用摆测量引力、虹的理论用摆测量引力、虹的理论力学、力学、数学、光学、声学、语言学、动物学、数学、光学、声学、语言学、动物学、埃及学埃及学他对艺术还颇有兴趣，热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，爱美术，几乎会演奏当时的所有乐器，并且会制造天文器材，还研究了保险并且会制造天文器材，还研究了保险经济问题。而且托马斯经济问题。而且托马斯杨擅长骑马，杨擅长骑马，并且会耍杂技走钢丝。并且会耍杂技走钢丝。第2页/共18页一、一、实验实验S1和和S2之间的距离很小（约为之间的距离很小（约为0.2mm），观察屏与），观察屏与狭缝之间的距离约为狭缝之间的距离约为1m以上。以上。单色光：只有单一波长的光。单色光：只有单一波长的光。1、实验装置实验装置D第3页/共18页2、干涉图样干涉图样-条纹分布条纹分布 观察屏上出现一系列稳定的、对称的明暗相观察屏上出现一系列稳定的、对称的明暗相间条纹，条纹间的距离彼此相等，且都与狭缝平间条纹，条纹间的距离彼此相等，且都与狭缝平行，行，O O处的中央条纹是明条纹。处的中央条纹是明条纹。4第4页/共18页二、定量分析式中式中q q 是是B点到双缝中心的连线与水平方向之间的夹角点到双缝中心的连线与水平方向之间的夹角因因q q 很小，很小，波程差可写为：波程差可写为：第5页/共18页1 1、干涉加强的条件为：、干涉加强的条件为：屏上产生屏上产生明条纹的位置明条纹的位置为为：其中其中k=0，对应的光程差为，对应的光程差为0，相应的条纹为，相应的条纹为中央明纹中央明纹中央明纹两侧对称地分布着明条纹，中央明纹两侧对称地分布着明条纹，相邻明条纹间距相邻明条纹间距为：为：干涉明条纹是等距离分布的。干涉明条纹是等距离分布的。第6页/共18页 中央明纹两侧对称地分布着暗条纹，相邻或暗条纹中央明纹两侧对称地分布着暗条纹，相邻或暗条纹间距为：间距为：2、干涉减弱的条件为：、干涉减弱的条件为：屏上产生暗条纹的位置为：屏上产生暗条纹的位置为：干涉暗条纹是等距离分布的干涉暗条纹是等距离分布的 7第7页/共18页 d、D一定时，若 变化，则 将怎样变化？1），d d 不变不变,波长波长增大，条纹变稀疏。反之，条纹变稠密。增大，条纹变稀疏。反之，条纹变稠密。三、讨论（影响干涉条纹的几个主要因素）三、讨论（影响干涉条纹的几个主要因素）第8页/共18页2）、一定时，条纹间距一定时，条纹间距 与与 的关系如何？的关系如何？,D ,D不变，增大双缝间距不变，增大双缝间距(d)(d)，中央条纹明纹中心位置不变，中央条纹明纹中心位置不变，其它各级条纹相应向中央明纹靠近，条纹变密。反之，条纹变其它各级条纹相应向中央明纹靠近，条纹变密。反之，条纹变稀疏。稀疏。双缝干涉2023/3/169第9页/共18页 4)4)改变光改变光源源S位置，当位置，当S上上移移时，干涉条纹整体向时，干涉条纹整体向下下平移，条纹间距不变；平移，条纹间距不变；S下移下移时，零级明纹上移，干时，零级明纹上移，干涉条纹整体向涉条纹整体向上上平移；平移；3)3)d d和和 不变不变,双缝与屏幕间距双缝与屏幕间距 减小，减小，中央明纹中中央明纹中心位置不变，其它各级条纹相应向中央明纹靠近，条心位置不变，其它各级条纹相应向中央明纹靠近，条纹变密。反之，条纹变稀疏。纹变密。反之，条纹变稀疏。2023/3/1610第10页/共18页5）同理同理S1S2上（下）移时，零级明纹上（下）移上（下）移时，零级明纹上（下）移2023/3/1611第11页/共18页6)6)白光入射，白光入射，则干涉条纹是彩色的则干涉条纹是彩色的干涉级次越高，重叠越容易发生。干涉级次越高，重叠越容易发生。ca bd e第12页/共18页杨氏双缝干涉的应用杨氏双缝干涉的应用 测量波长测量波长 测量厚度和折射率测量厚度和折射率 测量微小改变量测量微小改变量第13页/共18页例例1 1 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)从第一级明从第一级明 纹纹 到同侧到同侧 的第四级明的第四级明 纹的距离为纹的距离为 7.5mm，求单色光的波长；，求单色光的波长；(2)若入射光的波长为若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹间的距离。，求相邻两明纹间的距离。解解 （1）（2）第14页/共18页例例2 2 当双缝干涉装置的一条狭缝当双缝干涉装置的一条狭缝S S1 1后面盖上折射率为后面盖上折射率为n=1.58n=1.58的云母片时，观察到屏幕上干涉条纹移动的云母片时，观察到屏幕上干涉条纹移动了了9 9个条纹间距，已知波长个条纹间距，已知波长=550nm=550nm，求云母片，求云母片的厚度的厚度t t。r2r1OPxdS2S1第15页/共18页r2r1OPxdS2S1光的干涉给了我们一把与光波波长同数量级的尺子，光的干涉给了我们一把与光波波长同数量级的尺子，提高了测量精度提高了测量精度.解：没有盖云母片时，零级明条纹在解：没有盖云母片时，零级明条纹在解：没有盖云母片时，零级明条纹在解：没有盖云母片时，零级明条纹在O O O O点；点；点；点；当当当当S S S S1 1 1 1缝后盖上云母片后，光线缝后盖上云母片后，光线缝后盖上云母片后，光线缝后盖上云母片后，光线1 1 1 1的光程增大的光程增大的光程增大的光程增大,条纹上移条纹上移条纹上移条纹上移 依题意，依题意，依题意，依题意，S S S S1 1 1 1缝盖上云母片后，零级明条纹由缝盖上云母片后，零级明条纹由缝盖上云母片后，零级明条纹由缝盖上云母片后，零级明条纹由O O O O点移动原来点移动原来点移动原来点移动原来的第九级明条纹位置的第九级明条纹位置的第九级明条纹位置的第九级明条纹位置P P P P点，点，点，点，当当当当xDxDxDxD时，时，时，时，S S S S1 1 1 1发出的光可以近似看作垂直通过云母片，发出的光可以近似看作垂直通过云母片，发出的光可以近似看作垂直通过云母片，发出的光可以近似看作垂直通过云母片，光程增加为光程增加为光程增加为光程增加为(n-1)t(n-1)t(n-1)t(n-1)t，从而有，从而有，从而有，从而有 (n-1)t=k(n-1)t=k(n-1)t=k(n-1)t=k所以所以所以所以 t=k/(n-1)=955010 t=k/(n-1)=955010 t=k/(n-1)=955010 t=k/(n-1)=955010-9-9-9-9/(1.58-1)/(1.58-1)/(1.58-1)/(1.58-1)=8.5310 =8.5310 =8.5310 =8.5310-6-6-6-6m m m m第16页/共18页例例3 3：关于光的干涉现象，下列说法正确的是（关于光的干涉现象，下列说法正确的是（）A A在双缝干涉实验中，亮条纹的宽度是不等的在双缝干涉实验中，亮条纹的宽度是不等的B B在双缝干涉实验中，把入射光由红色光换成紫色光，在双缝干涉实验中，把入射光由红色光换成紫色光，相邻亮条纹间距变宽相邻亮条纹间距变宽C C只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象只有相干光源发出的光才能在叠加时产生干涉现象D D频率不相同的两列光也能发生干涉现象频率不相同的两列光也能发生干涉现象C第17页/共18页感谢您的观看！第18页/共18页