杨氏双缝干涉条纹的特点PPT精选文档

S2
D
干 涉
条
纹
由S1，S2发出的光 P点波 的到 波程差为
I
光 强 分 布
r2r1dsin
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在P点发生相长干涉的条件为 r 2 r 1 kk 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
r 2 r 1 (2 k 1 )2 k 0 ,1 ,2 ,3 ,(2 ) ——P点处出现暗条纹
2）、D一定时，条纹间距 x与 d的关系如何？
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三 . 劳埃镜实验
P'
P
s1
d s2
ML
D
注意
半波损失
光在界面反射时相位发生突变的现象,
称为半波损失现象;
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二. 洛埃镜实验
应实验可以证明这一点。
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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;
E E 0cos(tur)
H H 0co(stur)
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.
E E 0cos(tur)
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光波
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(一)、光源的发光机制： 能级跃迁辐射
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。
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波源
S1
分波阵面法
S
14
相干光的产生方法： 分振幅法
n=-5
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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；
2.
条纹间距：x
D 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。
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;
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： x D
d xkD
d
讨论题：
620 nm
k0,1,2,
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？
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k=0 k 1
k2
k3
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。
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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
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分波阵面法
s1
光源 *
s2
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一. 杨氏双缝干涉实验
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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
r1
P
S1
Sd
r2
x O
第四节
光学基础
5.9
1
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 ）。
2
一、光谱
紫外区
可见光区
紫
光
λ (nm)
红外区 红 光
•光在人眼视觉范围内的波段为400nm 760nm。
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相干光
(不满足光干涉条件) (满足光干涉条件)11
（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。
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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。
（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。
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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。
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。
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由图可知 x：Dtg
r1
当θ很小时，即D>>d,
S1
Sd
r2
P x
sintg x D
O
S2
D
代入(1)、(2)式，可得
明纹中心的位置： xkD k0,1,2, d
暗纹中心的位置： x(2k1)D k1,2,3,
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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；
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讨论
条纹间距:
x D
d
(k1)
1）d 、D一定时，若 变化，则 x 将怎样变化？
λ=700nm 550nm 400nm
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条纹间距:
x D
d
(k1)
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。8
3
可见光
真空中波长(wk.baidu.comm)
频率( 10 Hz)
4
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：
c318 0m/s
光的粒子性是指光是由单个的光子构成的。光电效
2d
☺相邻两明纹或暗纹间的距离为： x D 19
d
说明：
n=5
n=4
1. x=0时，对应于零级明条纹; n=3
光程差=0;
n=2
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；
n=1 0
n=-1 n=-2 n=-3
3. 杨氏双缝干涉图样的干涉条 n=-4
纹是等间隔、对称分布的