杨氏双缝干涉条纹的特点

4. 当D 、一定时，Δx与d成反比，d越小，条 纹分辨越清。
应用： 利用干涉条纹间距，测量未知光波的波长;
k=0
k 1
k3 k2
0
x
5. Δx与成正比，用白光做光源时，除中央明纹是白光外，其 它各级条纹是彩色条纹，紫在内红在外； 6.λ1与 λ2为整数比时，某些级次的条纹发生重叠。 k1λ1=k2λ2， 高级次的条纹发生交叠而模糊不清。
k 0,1,2,
D 暗纹中心的位置： x (2k 1) 2d
☺相邻两明纹或暗纹间的距离为：
k 1,2,3,
D x d
说明：
1. x=0时，对应于零级明条纹; 光程差=0; 2. 在零级明条纹两侧对称分布 着第一级、第二级……第k 级明条纹； 3. 杨氏双缝干涉图样的干涉条 纹是等间隔、对称分布的
S1
S d
r1

P
r2
D
x O 干 涉 条 纹
S2

I
由S1，S2发出的光波到 P点的波程差为
光 强 分 布
r2 r1 d sin
在P点发生相长干涉的条件为
r2 r1 k
k 0,1,2,
(1)
——P点处出现明条纹 在P点发生相消干涉的条件为
r2 r1 ( 2k 1 )
红光入射的杨氏双缝干涉照片
白光入射的杨氏双缝干涉照片
例题：在双缝干涉实验中， 双缝与屏的间距D=1m，双缝间距d=0.2mm，屏幕上 第二级明条纹位置为x=6.2mm，求光波的波长？
解：
讨论题： 1. 如果用两个灯泡分别照亮S1、S2缝，能否看到干涉条纹？ 2. S1缝后贴一红色玻璃纸，S2缝后贴一绿色玻璃纸，能否看到 干涉条纹？
x 将怎样变化？
Байду номын сангаас
λ =700nm
550nm
400nm
2） 条纹间距 x与 、D 一定时，
D x d D x k d
620 nm
k 0,1,2,
杨氏双缝干涉, 要求明确以下问题：
1、如何获得的相干光；
2、明、暗纹条件公式； 3、干涉条纹特点： 形状、间距、 级次位置分布；
讨论
D 条纹间距: x d
(k 1)
D一定时，若 变化，则 1）d 、
n=5 n=4 n=3 n=2 n=1 0 n=-1
n=-2 n=-3 n=-4
n=-5
杨氏双缝干涉条纹的特点： 1. 屏幕中心为零级亮条纹，两侧为平行等间距的明暗 相间条纹；
D x 2. 条纹间距： d
3. 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。
第四节
光学基础
5.9
本章主要内容：波动光学 •光的干涉(Interference )； •光的衍射(Diffraction of Light )； •光的偏振性（横波 Polarization of Light ）。
一、光谱
λ (nm)
紫外区
紫 光
可见光区
红 光
红外区
•光在人眼视觉范围内的波段为400nm 760nm。
1. 光是电磁波, 其波动方程是什么?
2. 电磁波是电场强度 E 与磁场强度H 的矢量波;
r E E0cos (t ) u
3. 光矢量: 对人眼和感光仪器起作用的主要是电场强 度E, 所以人们称电场强度E为光矢量.
r H H 0cos (t ) u
r E E0cos (t ) u
（二）.产生相干光的条件
两束光： 1.频率相同； 2.振动方向一致； 3.有恒定的相位差；
来自两个普通光源或同一个光源的不同部分
的光相遇叠加时，不可能产生干涉现象。
普通光源：太阳光、电灯、手电筒、煤油灯等发 出来的光，没有干涉现象发生，为什么？
因为它们不是相干波源，发射的光波不是相干波， 所以普通光相遇，没有干涉现象发生。
相干光
（三）、相干光的获得
一入射波传播到带有小孔的屏时，不论入射波的波阵面是什么形状， 通过小孔时，在小孔的另一侧都产生以小孔作为点波源的前进波，可将 其抽象为从小孔处发出的一种次波或子波，其频率与入射波频率相同。
原理：使一个点光源的同一个点发出的光分成两 个或两个以上的相干光束，使它们各经过不同的路径 后再相遇以产生干涉。 1.分波阵面法 在点光源的同一波面上取两个点，使这两点发 出的子波经过不同的路径后再相遇产生干涉的方法为 分波阵面法。如杨氏双缝干涉实验。 2.分振幅法 一束光线经过介质薄膜界面的反射与折射，形成 的两束光线产生干涉的方法为分振幅法。如薄膜、劈 尖、牛顿环等。
S1
波源
分波阵面法
S
相干光的产生方法： 分波阵面法
分振幅法
s1
光源 *
s2
一. 杨氏双缝干涉实验
一、 杨氏双缝干涉实验
单色光 分波阵面法
S 线光源，G 是一个遮光屏，其上有两条与 S 平行的狭缝 S1、S2，且与S 等距离，因此S1、S2 是相干光源，且相位相同； S1、S2 之间的距离是d ，到屏的距离是D。 G
可见光
二、光的本质
光具有波动性和粒子性，合称波粒二象性。 光的波动性是指光是某一波段的电磁波。光在不同媒 质的分界面上会发生反射和折射现象；在传播过程中出现 干涉、衍射和偏振等现象。 光在真空中的传播速度为：
c 3 108 m / s
光的粒子性是指光是由单个的光子构成的。光电效 应实验可以证明这一点。
光波
(一)、光源的发光机制： 能级跃迁辐射 高能级E2 光子
低能级E1 普通光源：自发辐射。每一个分子和原子都相当于 一个小光源，(1)它们发出的光的振幅、相位、振动 方向各不相同；(2)原子发光是间歇的，眼睛感觉到 的光强是平均光强; （3）波列的长度即相干长度。
· ·
独立(不同原子发的光)
结论：普通光源 独立(同一原子先后发的光) 不是相干光源。

2
k 0 ,1,2 ,3,
(2)
——P点处出现暗条纹
波程差为其它值的点,光强介于最明与最暗之间。
因此上述两条纹分别是明纹中心和暗纹中心。
由图可知：x Dtg
当θ很小时，即D>>d,
S1
S d
r1

P
x
x sin tg D
代入(1)、(2)式，可得
r2
D
S2

O
D 明纹中心的位置： x k d