程守珠普通物理学六版电子教案12-3

本文由ｌｏｖｅｂｏｂｓｉｒ贡献 ｐｐｔ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。

建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机查看。

§１２－３　双缝干涉　１２一、杨氏双缝实验 杨（Ｔ．Ｙｏｕｎｇ）在１８０１年首先用实验方法研究光的干涉　）　年首先用实验方法研究光的干涉 上页　下页　返回　退出 相干光的获得：　相干光的获得：分波阵面法 ｘ ｒ λ θ １ ｘ ｐ ｒ ・ｘ ｘ１ ｘ０ ｘ　Ｉ ２ ｄ δ ｏ　Ｄ ｘ？１ 光路原理图：　光路原理图：　ｄ　＞＞λ，Ｄ　＞＞　ｄ　， 上页　下页　返回　退出 钠黄光的杨氏双缝干涉条纹 上页　下页　返回　退出 二、干涉明暗条纹的位置 １．　波程差的计算　设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为：　设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为： ｐ ｒ θ １ ・ ｒ ２ ｘ　ｘ ｄ ｏ δ Ｄ 上页　下页　返回　退出 ２．　干涉明暗条纹的位置　干涉相长，　干涉相长，明纹　干涉相消，　干涉相消，暗纹　暗纹中心 Ｄλ　２，　ｘ　＝　±（２ｋ　＋　１）　，　＝　１，　３Ｌ　ｋ　２ｄ Ｄλ　ｘ　＝　±ｋ　，　ｋ　＝　０，　２　３Ｌ　１，，　明纹中心　ｄ　Ｄ　λ　两相邻明纹（或暗纹）　两相邻明纹（或暗纹）间距　？ｘ　＝　ｄ 上页　下页　返回　退出 ３．　条纹特点：　条纹特点：　一系列平行的明暗相间的条纹；　（１）　一系列平行的明暗相间的条纹；　不太大时条纹等间距；　（２）　θ　不太大时条纹等间距； （３）　？ｘ　∝　λ。

双缝干涉条纹 杨氏双缝实验第一次测定了　波长这个重要的物理量。

　波长这个重要的物理量。

上页　下页　返回　退出 思考题 在双缝干涉实验中：　在双缝干涉实验中：　（１）如何使屏上的干涉条纹间距变宽？　如何使屏上的干涉条纹间距变宽？　（２）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，　将双缝干涉装置由空气中放入水中时，　屏上的干涉条纹有何变化？　屏上的干涉条纹有何变化？　两条缝的宽度不等，条纹有何变化？　（３）若Ｓ１、Ｓ２两条缝的宽度不等，条纹有何变化？ 上页　下页　返回　退出 （１）如何使屏上的干涉条纹间距变宽？　如何使屏上的干涉条纹间距变宽？ 两相邻明纹（或暗纹）间距　两相邻明纹（或暗纹） Ｄ　？ｘ　＝　λ　ｄ 若Ｄ、ｄ　已定，只有λ↑，条纹间距　已定，只有λ↑　λ↑， ｘ　变宽。

　变宽。

若λ已定，只有Ｄ↑、ｄ↓（仍然满足　已定，只有　、　（仍然满足ｄ＞＞　λ），条纹　，　间距 变宽。

　ｘ　变宽。

上页　下页　返回　退出 （２）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，屏上的　将双缝干涉装置由空气中放入水中时，　干涉条纹有何变化？　干涉条纹有何变化？　两相邻明纹（或暗纹）　两相邻明纹（或暗纹）间距 Ｄ　Ｄλ　？ｘ　＝　λｎ　＝　ｄ　ｄ　ｎ ｎ水＞　ｎ空气 ｘ水　＜　？ｘ空气 实验装置放入水中后条纹间距变小 上页　下页　返回　退出 两条缝的宽度不等，条纹有何变化？　（３）若Ｓ１、Ｓ２两条缝的宽度不等，条纹有何变化？　两条缝的宽度不等，使两光束的强度不等；虽　两条缝的宽度不等，使两光束的强度不等；　然干涉条纹中心距不变，　然干涉条纹中心距不变，但原极小处的强度不再　为零，条纹的可见度变差。

　为零，条纹的可见度变差。

Ｉ１　≠　Ｉ　２ Ｉ　Ｉｍａｘ Ｉ ４Ｉ１ Ｉ１　＝　Ｉ　２ Ｉｍｉｎ －２π　π －４π　π ｏ ２π　π ４π　π －４π　π －２π　π ｏ ２π　π ４π　π 现：可见度差 原：可见度好 光源的宽度，　光源的宽度，　光源的单色性　决定可见度的因素：　振幅比，　决定可见度的因素：　振幅比， 上页　下页　返回　退出 例题１２－　用白光作双缝干涉实验时，　例题１２－６　用白光作双缝干涉实验时，能观察到几级清　１２　晰可辨的彩色光谱？　晰可辨的彩色光谱？　用白光照射时，除中央明纹为白光外，　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．　级红色明纹位置ｘ　内紫外红的对称彩色光谱．当ｋ级红色明纹位置　ｋ红大于　级红色明纹位置　ｋ＋１级紫色明纹位置　（ｋ＋１）紫时，光谱就发生重叠。

据前　＋１级紫色明纹位置　＋１）紫　光谱就发生重叠。

　＋１级紫色明纹位置ｘ　＋１）　述内容有 ｘ　（　ｋ　＋１）紫 Ｄ　＝　（　ｋ　＋　１）　λ紫　ｄ 上页　下页　返回　退出 由　ｘｋ红　＝　ｘ（ｋ＋１）紫　的临界情况可得　红　紫 ｋ　λ　红　＝　（　ｋ　＋　１）　λ　紫 将　λ红　＝　７６００？，　λ紫　＝　４０００？代入得　，　代入得　ｋ＝１．１　只能取整数，　因为　ｋ只能取整数，所以应取　只能取整数　ｋ＝２　这一结果表明：在中央白色明纹两侧，　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。

　只有第一级彩色光谱是清晰可辨的。

上页　下页　返回　退出 例题１２例题１２－７　图示一种利用干涉现象测定气体折射率的原　１２　理图。

在缝Ｓ　后面放一长为ｌ的透明容器　的透明容器，　理图。

在缝　１后面放一长为　的透明容器，在待测气体　注入容器而将空气排出的过程中，　注入容器而将空气排出的过程中，屏幕上的干涉条纹就　会移动。

　会移动。

通过测定干涉条纹的移动数可以推知气体的折　射率，　射率，问　１．　若待测气体的折射率　于空气折射率，　大　于空气折射率　干　涉条纹如何移动？　涉条纹如何移动？　２．　设ｌ＝２．０ｃｍ，光波波长　，　λ＝５８９３？　，空气折射率　空气折射率　为１．０００２７６，　充以某种　气体后，条纹移过２０　气体后，条纹移过　条，这种气体的折射率为　不计透明容器的器壁厚度）　多少　（不计透明容器的器壁厚度　？　不计透明容器的器壁厚度 上页　下页　返回　退出 解：１．讨论干涉条纹的移动，可跟踪屏幕上某一条　１．讨论干涉条纹的移动，　讨论干涉条纹的移动　如零级亮条纹），　纹（如零级亮条纹），　研究它的移动也就能了解干涉条　纹的整体移动情况．　纹的整体移动情况．　当容器未充气时，　当容器未充气时，　测量装置实际上是杨氏　双缝干涉实验装置。

　双缝干涉实验装置。

其　零级亮纹出现在屏上与　Ｓ１　、Ｓ２　对称的　０点．从　对称的Ｐ　Ｓ１　、Ｓ２射出的光在此处　相遇时光程差为零。

　相遇时光程差为零。

　容器充气后，　容器充气后，Ｓ１射出的光线经容器时光程要增　出现，　加，零级亮纹应在　Ｐ０的上方某处Ｐ出现，因而整个　条纹要向上移动。

　条纹要向上移动。

上页　下页　返回　退出 ２．按题义，条纹上移２０条　处现在出现第２０　２．按题义，条纹上移２０条，Ｐ０处现在出现第　按题义　２０　级亮条纹，　级亮条纹，因而有　光程　Ｓ１Ｐ０　－　Ｓ２Ｐ０＝Ｎ　λ　其中　Ｎ＝２０，为移过的条纹数，而　，为移过的条纹数，　光程　Ｓ１　Ｐ０　－Ｓ　２　Ｐ０　＝　ｎ′ｌ　？　ｎｌ　ｎ′，ｎ　分别为气体和　空气的折射率，　空气的折射率，所以　有 ｎ′ｌ　？　ｎｌ　＝　Ｎ　λ　ｎ′　＝　ｎ　＋　λ　ｌ　＝１．０００３３５ 上页　下页　返回　退出 三、洛埃德镜实验 上页　下页　返回　退出 半波损失 若　ｎ１＜　ｎ２　媒质　光疏媒质　媒质１ 媒质２　光密媒质　媒质 光在垂直入射（　或者掠入射（　光在垂直入射（ｉ　＝０°）或者掠入射（ｉ　＝９０°）的　情况下，如果光是从光疏媒质传向光密媒质，　情况下，如果光是从光疏媒质传向光密媒质，在其　分界面上反射时将发生半波损失。

　分界面上反射时将发生半波损失。

　折射波无半波损失。

　折射波无半波损失。

上页　下页　返回　退出 ＊四、光源的相干长度 相干长度：　相干长度：两波列之间的最大波程差 ａ１　ａ２　ｂ２ Ｓ１ ｂ１ Ｐ　１ Ｓ Ｓ２ Ｌ　＝　δ　ｍａｘ λ２　＝　？λ 上页　下页　返回　退出 选择进入下一节　§１２－０　教学基本要求　０　§１２－１　几何光学简介　§１２－２　光源　单色光　相干光　§１２－３　双缝干涉　§１２－４　光程与光程差　§１２－５　薄膜干涉　§１２－６　迈克耳孙干涉仪　§１２－７　光的衍射现象　惠更斯惠更斯－菲涅耳原理　§１２－８　单缝的夫琅禾费衍射 上页　下页　返回　退出 §１２－９ 圆孔的夫琅禾费衍射　光学仪器的分辨本领 §１２－１０　光栅衍射　§１２－１１　Ｘ射线的衍射　§１２－１２　光的偏振状态　§１２－１３　起偏和检偏　§１２－１５　光的双折射　§１２－１６　偏振光的干涉　§１２－１７　旋光性　§１２－１８　现代光学简介 上页　下页　返回　退出 马吕斯定律 §１２－１４　反射和折射时光的偏振　人为双折射 １本文由ｌｏｖｅｂｏｂｓｉｒ贡献 ｐｐｔ文档可能在ＷＡＰ端浏览体验不佳。

建议您优先选择ＴＸＴ，或下载源文件到本机查看。

§１２－３　双缝干涉　１２一、杨氏双缝实验 杨（Ｔ．Ｙｏｕｎｇ）在１８０１年首先用实验方法研究光的干涉　）　年首先用实验方法研究光的干涉 上页　下页　返回　退出 相干光的获得：　相干光的获得：分波阵面法 ｘ ｒ λ θ １ ｘ ｐ ｒ ・ｘ ｘ１ ｘ０ ｘ　Ｉ ２ ｄ δ ｏ　Ｄ ｘ？１ 光路原理图：　光路原理图：　ｄ　＞＞λ，Ｄ　＞＞　ｄ　， 上页　下页　返回　退出 钠黄光的杨氏双缝干涉条纹 上页　下页　返回　退出 二、干涉明暗条纹的位置 １．　波程差的计算　设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为：　设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为： ｐ ｒ θ １ ・ ｒ ２ ｘ　ｘ ｄ ｏ δ Ｄ 上页　下页　返回　退出 ２．　干涉明暗条纹的位置　干涉相长，　干涉相长，明纹　干涉相消，　干涉相消，暗纹　暗纹中心 Ｄλ　２，　ｘ　＝　±（２ｋ　＋　１）　，　＝　１，　３Ｌ　ｋ　２ｄ Ｄλ　ｘ　＝　±ｋ　，　ｋ　＝　０，　２　３Ｌ　１，，　明纹中心　ｄ　Ｄ　λ　两相邻明纹（或暗纹）　两相邻明纹（或暗纹）间距　？ｘ　＝　ｄ 上页　下页　返回　退出 ３．　条纹特点：　条纹特点：　一系列平行的明暗相间的条纹；　（１）　一系列平行的明暗相间的条纹；　不太大时条纹等间距；　（２）　θ　不太大时条纹等间距； （３）　？ｘ　∝　λ。

双缝干涉条纹 杨氏双缝实验第一次测定了　波长这个重要的物理量。

　波长这个重要的物理量。

上页　下页　返回　退出 思考题 在双缝干涉实验中：　在双缝干涉实验中：　（１）如何使屏上的干涉条纹间距变宽？　如何使屏上的干涉条纹间距变宽？　（２）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，　将双缝干涉装置由空气中放入水中时，　屏上的干涉条纹有何变化？　屏上的干涉条纹有何变化？　两条缝的宽度不等，条纹有何变化？　（３）若Ｓ１、Ｓ２两条缝的宽度不等，条纹有何变化？ 上页　下页　返回　退出 （１）如何使屏上的干涉条纹间距变宽？　如何使屏上的干涉条纹间距变宽？ 两相邻明纹（或暗纹）间距　两相邻明纹（或暗纹） Ｄ　？ｘ　＝　λ　ｄ 若Ｄ、ｄ　已定，只有λ↑，条纹间距　已定，只有λ↑　λ↑， ｘ　变宽。