杨氏双缝干涉.pptx
《杨氏双缝干涉.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《杨氏双缝干涉.pptx(36页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、杨氏双缝干涉实验装置杨氏双缝干涉实验装置 18011801年,杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两个光年,杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉现象。杨氏用源之间的相位差的方法来研究光的干涉现象。杨氏用叠加原理叠加原理解释了干涉现象,在解释了干涉现象,在历史上第一次测定了历史上第一次测定了光的波长光的波长,为光的,为光的波动学说波动学说的确立奠定了基础。的确立奠定了基础。第1页/共36页 S S线光源,线光源,G G是一个遮光屏,其上有两条与是一个遮光屏,其上有两条与S S平行的狭缝平行的狭缝S S1 1、S S2 2
2、,且与,且与S S等距离,等距离,因此因此S S1 1、S S2 2 是相干光源,且相位相同;是相干光源,且相位相同;S S1 1、S S2 2 之间的距离是之间的距离是d d,到屏的距离是,到屏的距离是D D。SdDxOP干干涉涉条条纹纹I光强分布同方向、同频率同方向、同频率、有、有恒定初相差恒定初相差的两个的两个单色光源单色光源所发出的两列光波的叠所发出的两列光波的叠加。加。第2页/共36页考察屏上某点考察屏上某点P P处的强度分布。由于处的强度分布。由于S S1 1、S S2 2 对称设置,且大小相等,认为由对称设置,且大小相等,认为由S S1 1、S S2 2 发出的两光波在发出的两光
3、波在P P点的光强度相等,即点的光强度相等,即I I1 1=I=I2 2=I=I0 0,则,则P P点的干涉条纹分布为点的干涉条纹分布为而而代入,得代入,得表明表明P P点的光强点的光强I I取决于两光波在该点的光程差或相位差。取决于两光波在该点的光程差或相位差。第3页/共36页P P点光强有最大值,点光强有最大值,P P点光强有最小值,点光强有最小值,相位差介于两者之间时,相位差介于两者之间时,P P点光强在点光强在0 0和和4I4I0 0之间。之间。P P点合振动的光强得点合振动的光强得P P点处出现明条纹点处出现明条纹P P点处出现暗条纹点处出现暗条纹第4页/共36页即光程差等于波长的整
4、数倍时,即光程差等于波长的整数倍时,P P点有光强最大值点有光强最大值即光程差等于半波长的奇数倍时,即光程差等于半波长的奇数倍时,P P点的光强最小点的光强最小第5页/共36页P(x,y,D)zyox选用如图坐标来确定屏上的光强分布选用如图坐标来确定屏上的光强分布由上面两式可求得由上面两式可求得第6页/共36页实际情况中,实际情况中,若同时若同时则则于是有于是有当当亮纹亮纹当当暗纹暗纹第7页/共36页干涉条纹强度分布曲线干涉条纹强度分布曲线屏幕上屏幕上Z Z轴附近的干涉条纹由一系列平行等距的明暗直条纹组成,条纹的分布轴附近的干涉条纹由一系列平行等距的明暗直条纹组成,条纹的分布呈余弦变化规律,条
5、纹的走向垂直于呈余弦变化规律,条纹的走向垂直于X X轴方向。轴方向。第8页/共36页相邻两个亮条纹或暗条纹间的距离为条纹间距相邻两个亮条纹或暗条纹间的距离为条纹间距一般称到达屏上某点的两条相干光线间的夹角为相干光束的会聚角,记为一般称到达屏上某点的两条相干光线间的夹角为相干光束的会聚角,记为当当且且有有则则条纹间距正比于相干光的波长,反比于相干光束的会聚角条纹间距正比于相干光的波长,反比于相干光束的会聚角可利用此公式求波长可利用此公式求波长r2r1OPxdS2S1第9页/共36页m=0,1,2,m=0,1,2,依次称为零级、第一级、第二级亮纹等等。零级亮纹依次称为零级、第一级、第二级亮纹等等。
6、零级亮纹(中央亮纹中央亮纹)在在x x=0=0处。处。亮纹亮纹 任何两条相邻的明(或暗)条纹所对应的光程差之差一定等于一个波长值。任何两条相邻的明(或暗)条纹所对应的光程差之差一定等于一个波长值。上式中的上式中的m m为干涉条纹的级次。为干涉条纹的级次。第10页/共36页 干涉条纹在屏上的位置(级次)完全由光程差决定,当某一参量引起光干涉条纹在屏上的位置(级次)完全由光程差决定,当某一参量引起光程差的改变,则相应的干涉条纹就会发生移动。程差的改变,则相应的干涉条纹就会发生移动。暗纹暗纹m=0,1,2,m=0,1,2,分别称为零级、第一级、第二级暗纹等等。分别称为零级、第一级、第二级暗纹等等。第
7、11页/共36页干涉条纹的特点干涉条纹的特点(干涉条纹是干涉条纹是一组平行等间距的明、暗相间的直条纹。一组平行等间距的明、暗相间的直条纹。中央为零级明纹,上中央为零级明纹,上下对称,明暗相间,均匀排列。下对称,明暗相间,均匀排列。干涉条纹不仅出现在屏上,凡是两光束重叠的区域都存在干涉,故杨氏双缝干涉条纹不仅出现在屏上,凡是两光束重叠的区域都存在干涉,故杨氏双缝干涉属于非定域干涉。干涉属于非定域干涉。当当D D、一定时,一定时,e e与与d d成反比,成反比,d d越小,条纹分辨越清。越小,条纹分辨越清。1 1与与2 2为整数比时,某些级次的条纹发生重叠。为整数比时,某些级次的条纹发生重叠。m
8、m1 11 1=m=m2 22 2第12页/共36页 如用白光作实验如用白光作实验,则除了中央亮纹仍是白色的外则除了中央亮纹仍是白色的外,其余各级条纹形成从中央其余各级条纹形成从中央向外由紫到红排列的彩色条纹向外由紫到红排列的彩色条纹光谱光谱。(在屏幕上在屏幕上x=0 x=0处各种波长的光程差均处各种波长的光程差均为零,各种波长的零级条纹发生重叠,形成白色明纹。)为零,各种波长的零级条纹发生重叠,形成白色明纹。)第13页/共36页光源光源S S位置改变:位置改变:S S下移时,零级明纹上移,干涉条纹整体向上平移;下移时,零级明纹上移,干涉条纹整体向上平移;S S上移时,干涉条纹整体向下平移,条
9、纹间距不变。上移时,干涉条纹整体向下平移,条纹间距不变。x=D/d讨论讨论 (1)波长及装置结构变化时干涉条纹的移动和变化)波长及装置结构变化时干涉条纹的移动和变化第14页/共36页双缝间距双缝间距d d改变:改变:当当d d增大时,增大时,e e减小,零级明纹中心位置不变,条纹变密。减小,零级明纹中心位置不变,条纹变密。当当d d 减小时,减小时,e e增大,条纹变稀疏。增大,条纹变稀疏。举例:举例:人眼对钠光(人眼对钠光(nmnm)最敏感,能够分辨到)最敏感,能够分辨到e=0.065 e=0.065 mmmm ,若屏,若屏幕距双缝的距离为幕距双缝的距离为D D=800=800mmmm,则,
10、则第15页/共36页双缝与屏幕间距双缝与屏幕间距D D改变:改变:当当D D 减小时,减小时,e e减小,零级明纹中心位置不变,条纹变密。减小,零级明纹中心位置不变,条纹变密。当当D D 增大时,增大时,e e增大,条纹变稀疏。增大,条纹变稀疏。入射光波长改变:入射光波长改变:当当增大时,增大时,xx增大,条纹变疏;增大,条纹变疏;当当减小时,减小时,xx减小,条纹变密。减小,条纹变密。第16页/共36页若用复色光源,则干涉条纹是彩色的。若用复色光源,则干涉条纹是彩色的。对于不同的光波,若满足对于不同的光波,若满足m m1 11 1=m=m2 22 2,出现干涉条纹的重叠。出现干涉条纹的重叠。
11、第17页/共36页(2 2)介质对干涉条纹的影响)介质对干涉条纹的影响在在S S1 1后加透明介质薄膜,干涉条纹如何变化?后加透明介质薄膜,干涉条纹如何变化?零级明纹上移至点零级明纹上移至点P P,屏上所有干涉条屏上所有干涉条纹同时向上平移。纹同时向上平移。移过条纹数目移过条纹数目k=(n-1)t/k=(n-1)t/条纹移动距离条纹移动距离 OP=kOP=ke e若若S S2 2后加透明介质薄膜,干涉条纹下移。后加透明介质薄膜,干涉条纹下移。r2r1OPxdS2S1第18页/共36页若把整个实验装置置于折射率为若把整个实验装置置于折射率为n n的介质中的介质中 明条纹:明条纹:=n(rn(r2
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 杨氏双缝 干涉
限制150内