杨氏双缝干涉
杨氏双缝干涉
选用如图坐标来确定屏上的光强分布
y
S1
x
r1
r2
d 2 r1 = S1 P = ( x − ) + y 2 + D 2 P(x,y,D) 2
z
o
S2
d 2 r2 = S 2 P = ( x + ) + y 2 + D 2 2
由上面两式可求得
r22 − r12 = 2 xd 2 xd ∆ = r2 − r1 = r1 + r2
杨氏双缝干涉 托马斯·杨 Young） 托马斯 杨（Thomas Young） 英国物理学家、医生和考古学家， 英国物理学家、医生和考古学家， 光的波动说的奠基人之一 波动光学： 波动光学：杨氏双缝干涉实验 生理光学： 生理光学：三原色原理 材料力学： 材料力学：杨氏弹性模量 考古学： 考古学：破译古埃及石碑上的文字
S线光源，G是一个遮光屏，其上有两条与S平行的狭缝S1、 线光源， 是一个遮光屏，其上有两条与S平行的狭缝S 且与S等距离，因此S 是相干光源，且相位相同； S2，且与S等距离，因此S1、S2 是相干光源，且相位相同；S1、 之间的距离是d 到屏的距离是D S2 之间的距离是d ，到屏的距离是D。
∆ = n(r2 − r1 ) = mλ (m = 0,±1,±2,L)
即光程差等于波长的整数倍时， 即光程差等于波长的整数倍时，P点有光强最大值
1 ∆ = n(r2 − r1 ) = (m + )λ (m = 0,±1,±2,L) 2 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点的光强最小
I = I1 + I 2 + 2 I1 I 2 cos δ = 4 I 0 cos
波动光学实验系列之杨氏双缝干涉
波动光学实验系列之杨氏双缝干涉
一、引言
波动光学实验一直是光学领域中的重要研究方向，其中杨氏双缝干涉实验是一种经典的实验现象。
本文将介绍杨氏双缝干涉实验的原理、实验装置及其应用。
二、实验原理
杨氏双缝干涉实验是利用光的波动性质进行研究的实验。
在这个实验中，一束光线通过两个密接的缝隙后，形成交替明暗条纹的干涉图样。
这种干涉现象可以用光的波动理论来解释，根据叠加原理，两个波的相位差会决定光的干涉效应。
三、实验装置
杨氏双缝干涉实验的实验装置主要包括光源、双缝光栅、透镜和屏幕。
光源产生一束平行光，通过双缝光栅后，光线经过透镜成像在屏幕上，观察者可以看到干涉条纹的形成。
四、实验过程
在进行杨氏双缝干涉实验时，首先需要调整光源和双缝光栅的位置，使得光线通过双缝形成干涉条纹。
然后调整透镜的位置和焦距，使得干涉条纹清晰可见。
最后观察屏幕上的干涉条纹，并记录实验现象。
五、实验应用
杨氏双缝干涉实验不仅是一种经典的光学实验，还具有广泛的应用价值。
在现代科学研究中，杨氏双缝干涉实验常被用于测量光波的波长、验证光的波动性质，以及研究干涉现象对光学元件的影响等方面。
六、结论
通过对杨氏双缝干涉实验的介绍，我们可以更深入地了解光的波动性质和干涉现象。
这一实验不仅展示了光学的精彩世界，还为我们理解光的本质提供了重要的实验依据。
希望通过这篇文档，读者能够对光学实验有一个更加全面的认识。
以上是关于波动光学实验系列之杨氏双缝干涉的简要介绍，希望能为您带来有价值的信息。
杨氏双缝干涉
k 1,2,.....
2）、用波程差表示： k 0,1,2,3.....
d sin
2k .....加强(明).....
x2 d. {(2k 1) 减弱(暗).......(12.8)
D2
k——条纹级次
k 1,2,3.....
3
（2）干涉明纹和暗纹中心的位置： 1）明纹中心的位置：
x D k D ......(12 9) k 0,1,2,.....
d
d
2）暗纹中心的位置：
x D (2k 1) D ......(12 10) k 1,2,3,.....
d
d2
3）k=0时,x 0即在屏中央出现明纹—称为零级
明纹。
如D、不变，而d减小，某级条纹的位置如何
变化？
明纹： k (整数级)
暗纹：(2k-1)/2(半整数级) 5
观察屏
x
（4）相邻两明纹或相邻两暗纹间的距离：
亮纹位置:
xk
D d
k
xk 1
D d
(k
1)
暗纹 +2级
+1级
0级亮纹 -1级 -2级
相邻亮纹间距:
x
xk 1
xk
D d
相邻两明纹中心或相邻两暗纹中心间的距离：
x
D d
.........(12.11)
（2）、相位差: 2 ......(1)
——相干光的波长。
2
2、干涉明暗条纹的位置和条件：
· （1）、干涉明暗条纹的条件：
r1
Px x
1）、用相位差表示：
k 0,1,2,.....
d
r2
r
D
x o x0
杨氏双缝干涉实验
x k D 明纹中心
2a
k0,1,2,
x0 0 中央明纹
x1
D
2a
一级明纹
D
x2 a
二级明纹┄┄
2a
x D
(2k
1)
2
干涉减弱
x(2k1)D
4a
暗纹中心 k0 ,1 ,2 ,
x1
D
4a
一级暗纹
x2
3D
4aa
二级暗纹 ┄┄
2a x k 干涉加强
a
12
例4、
a
13
例5、
a
14
二、分波阵面干涉的其他实验
1.菲涅耳双面镜
M1
s1
d
s2
sL
o
M2
D
a
P
15
2.劳埃德镜
P'
P
s1
d
s2
ML
D
当P移动到P/时屏与反射镜M接触,由于半波损失,接触处为暗纹。
d x k 加强
D2
明纹x公 （ k式 -1） D
2d
a
16
总结杨氏双缝干涉
k = -2 k = -1 k =0
k =1
k =2
a
9
暗纹公式
d
x D
(2k 1)
2
x(2k1)D
2d
第五级暗纹 k 4
x 9D
2d
注意：当缝间距为d时
暗纹公式 x(2k1)D k =1,2,3…
2d
明纹公式 x k D
d
k =0,1,2,3…
条纹间距
a
x
D
d
10
a
11
杨氏双缝干涉
d' ( 2k 1) d 2
k 0,1,2,
暗纹
4
1、明、暗条纹的位置
x
p
d' x k 明纹 d
d' x ( 2k 1) 暗纹 d 2
x
d
d'
x
o
k 0,1,2,
2、相邻明（暗）条纹的间距
d' d' d' x xk 1 xk ( k 1) k d d d
11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
一 杨氏双缝干涉实验 （1801年）
光 源
s1
*
s2
1
一 杨氏双缝干涉实验
d
实 验 装 置
s1
r1
r2
d'
B
p
s
x
o
o
s2
r
波程差 r r2 r d sin 1
d ' d
x r d d'
2
实 s1 s 验 o 装 s 2 置 r 1 2
1、明、暗条纹的位置
p
d' x k 明纹 d
d' x ( 2k 1) 暗纹 d 2 k 0,1,2,
x
d
x
o
d'
2、相邻明（暗）条纹的间距
d' x d
19
例3 如图 离湖面 h=0.5m处有一电磁波接收器 位于 C ，当一射电星从地平面渐渐升起时， 接收器断续地检测到一系列极大值 . 已知射 电星所发射的电磁波的波长为20.0cm,求第一 次测到极大值时，射电星的方位与湖面所成 的角度.
杨氏双缝干涉
条纹位置
可直接利用Young 双缝干涉的结果。
8
三、洛埃境 半波损失
E/
S1
M S2
o E
装置：S: 线光源(或点光源)
M: 平玻璃片作反射镜
S发出的光一部分直接投射到屏上，一部分经 M反射后到屏
上，在重叠区干涉。
干涉的两部分光可以看作是一个实光源S1和一个虚光源 S2
发出的。
9
干涉图样 • 入射角很大，接近90o 。反射系数近于1，故反射很强。 • 两光的振幅几乎相等，可看成等幅干涉。 • 干涉条纹只出现在镜面上半部。 相位
一、杨氏双缝干涉
1801年，英国人托马斯杨首次从实验获得了两列相干的光波， 观察到了光的干涉现象。
1．装置与现象
•普通单色平行光通过
狭缝S(形成柱面) ；
•Ｓ的光波透过S1和S2
两狭缝，由惠更斯原
理知，S1 和S2 可以看
成两个新的子波源；
S1
S
S2
r1 r2
S1 S
S2
•这两列波在空间发生重叠而产生干涉，在屏幕上出现明暗相
五种波长的光在所给观察点最大限度地加强。 13
例12－3 在杨氏双缝实验中，欲使干涉条纹变宽，应作怎样 的调整： （A）增加双缝的间距， （B）增加入射光的波长， （C）减少双缝至光屏之间的距离， （D）干涉级k愈大时条纹愈宽。
解：由干涉条纹间距公式
x D
d 可知，应选（B）
14
例12－4 在空气中用波
6
二、菲涅尔双镜
S M1
S1
C S2
i
M2
P P0
E
7
装置
S点光源(或线光源，与两镜交线平行);M1和M2：镀银反射 镜，夹角很小; 两反射镜把 S 发出的光分成两部分，可以看 作是两个虚光源S1和S2发出的光。
杨氏双缝干涉
一、杨氏双缝干预 二、其他分波阵面的干预
一、杨氏双缝干预
杨(T.Young)在1801年首先 发觉光的干预现象，并首次测 量了光波的波长。
杨氏双缝实验——第一个判 定光性质的关键性实验。
依据实验 观察的水波图 样，托马·杨 亲手绘制的双 缝干预现象。
§4.2 分波阵面干预
一、杨氏双缝干预
〔1〕假设A、B 两室内均为纯洁空气，O处为零级条纹。
〔2〕假设A室充满甲烷体积比为x 的井下气样：
n n x n0 (1 x)
纯甲烷气的折射率
纯洁空气的折射率
xk λ
(n n0 )L
一、杨氏双缝干预
§4.2 分波阵面干预
例：蓝绿光为杨氏干预实验的光源，波长范围
=100nm，中心波长 =490nm，估算第几级开始
x d
D (2k 1) λ —暗纹中心
d
2
二、其他分波阵面的干预
2、菲涅耳双面镜实验
s
M1
L
s1
d
s2
C
M2
D
方法：等效双缝〔略〕
§4.2 分波阵面干预
二、其他分波阵面的干预
3、洛埃镜实验
P’
§4.2 分波阵面干预
P
S●
d
s2
M
D
方法：等效双缝〔略〕
思考：在镜面最右端处是明纹还是暗纹？
小结
条纹变得无法识别？
解：
长波长：
1
2
，短波长： 1
2
长波长的k级亮条纹和短波长的k+1级亮条纹重合。
k长 (k 1)短
代入数值，解得：k 4.4
也就是说从第五级开始条纹变得不可分辩。
杨氏双缝干涉
λ’为入射光在介质中旳波长 条纹间距为 Δx=Dλ/(nd)=Dλ’/d 干涉条纹变密。
杨氏双缝干涉旳应用
❖ 测量波长 ❖ 测量薄膜旳厚度和折射率 ❖ 长度旳测量微小变化量
S线光源，G是一种遮光屏，其上有两条与S平行旳狭缝S1、 S2，且与S等距离，所以S1、S2 是相干光源，且相位相同；S1、 S2 之间旳距离是d ，到屏旳距离是D。
P
r1
S1
x
Sd
r2
O
S2
D
I
光强分布 干涉条纹
同方向、同频率、有恒定初相差旳两个单色光源所发 出旳两列光波旳叠加。
考察屏上某点P处旳强度分布。因为S1、S2 对称设置，且大 小相等，以为由S1、S2 发出旳两光波在P点旳光强度相等， 即I1=I2=I0，则P点旳干涉条纹分布为
等于一种波长值。 m
(m 1)
2
上式中旳m为干涉条纹旳级次。
x mD
d
(m 0,1,2,)
亮纹
m=0,1,2,…依次称为零级、第一级、第二级亮纹等等。
零级亮纹(中央亮纹)在x=0处。
x (m 1) D
2d
(m 0,1,2,)
暗纹
m=0,1,2,…分别称为零级、第一级、第二级暗纹等等。
例1、求光波旳波长
在杨氏双缝干涉试验中，已知双缝间距为0.60mm，缝和屏相 距1.50m，测得条纹宽度为1.50mm，求入射光旳波长。 解：由杨氏双缝干涉条纹间距公式
e=Dλ/d
能够得到光波旳波长为
杨氏双缝干涉实验公式
杨氏双缝干涉实验公式杨氏双缝干涉实验是一种利用光分束成2条平行光线，接受光线在2个缝隙中经过干涉现象产生出来的纹理。
比较两个缝隙中的光出现的光晕结果，可以测量出真实光线的振幅关系，在极大程度上便于了解视觉物质波的性质。
它是关于光的一个经典实验，也被称为斯帕斯基实验，是物理学家杨慎侯用来研究光的一种实验，由他在1801年发明的。
杨氏双缝干涉实验的原理是：当使用一个半透明镜片将一束光分成两条平行光，两条光线经过2个有相同深度的缝隙，然后再经由镜子聚焦到平面上，最后在平面上形成的一组交汇点就是干涉图景，可以观察到明暗变化的纹理。
杨氏双缝干涉实验的构成包括照相机、分束镜片、缝隙和棱镜。
照相机用来将干涉图景记录下来；分束镜片将一束光线分成两束，两束光线分别穿过2个缝隙，缝隙的厚度作为干涉实验的变量，也就是干涉图景的呈现细节，相应的便可以得到干涉图景的变化；棱镜则利用聚变技术，将两束光线聚焦到光学台上；最后，照相机就能记录下来干涉图景。
杨氏双缝干涉实验的数学描述见_D/i=nda_cosa___ sin(b-a)___cos(b+a)，其中，i是一个取值范围内的正数，表示纹理变化的量度；n为经过缝隙的光的波数；后面3个angle分别代表：a，b为缝隙中光的贵宾角；a-b衞表示两缝隙光的差角，越大交叉点的间距越大。
杨氏双缝干涉实验在实际生活中有着广泛的应用，例如：在工业上，可用杨氏双缝干涉实验来测量镜子和镜片的高度，以及它们的表面的曲面特性，这样就可以更精确地测量出它们的与光有关的特性；在医学上，杨氏双缝干涉实验也可以在荧光显微镜中研究出细胞结构，查看它们的形状、大小，也便于更准确的探测出细胞内部的构成元素；在天文学中，杨氏双缝干涉实验也可用于测量太阳的光的特性，以及在望远镜中。
杨氏双缝干涉
杨氏双缝干涉干涉是光学中一种常见的现象，它制约着光的传播以及我们对光的理解。
其中，杨氏双缝干涉是经典的干涉实验之一。
本文将通过对杨氏双缝干涉的解析，详细介绍其原理、实验步骤以及实验结果。
一、杨氏双缝干涉原理杨氏双缝干涉是指当光通过两个紧密且等宽的缝隙时，光的波动特性导致的一种干涉现象。
当光线通过两个缝隙时，它们会发生干涉，交叠形成一系列亮暗条纹。
这是因为光的波动特性使得每个缝隙都成为了一个次级光源，这些次级光源形成的波前在空间中相互干涉，产生了不同的干涉图案。
二、实验步骤1. 准备实验装置：首先，需要准备一个光源、一个狭缝、一个屏幕以及一台可调节的显微镜。
将光源置于较远的位置，将狭缝置于光源与屏幕之间，确保光线能够通过狭缝均匀地照射在屏幕上。
2. 调整狭缝宽度：调整狭缝的宽度，使其尽量保持均匀并且两个缝隙之间的距离相等。
3. 观察干涉图案：将显微镜对准屏幕上的干涉图案，并调节焦距。
通过显微镜观察，将会看到一系列明暗相间的条纹。
这些条纹是由缝隙产生的次级光源交叠形成的。
三、实验结果杨氏双缝干涉实验的观察结果是一系列条纹，其特点如下：1. 条纹间距：相邻两条亮纹或暗纹之间的距离相等，且依赖于光源波长以及缝隙间距，可以通过公式Δx = λL/d计算得到，其中Δx为条纹间距，λ为光源波长，L为狭缝到屏幕的距离，d为缝隙间距。
2. 条纹明暗：亮纹代表光的增强，暗纹代表光的减弱。
这是因为两个缝隙发出的光波在某些方向上相互增强，形成亮纹；而在其他方向上相互抵消，形成暗纹。
3. 干涉级数：根据实验结果，可以观察到不同级别的干涉条纹。
首先出现的为一级暗纹与一级亮纹，然后是二级暗纹与二级亮纹，以此类推。
干涉级数越高，条纹越密集。
四、应用与意义杨氏双缝干涉实验是光学研究中的重要实验之一，它具有以下应用与意义：1. 验证光的波动理论：杨氏双缝干涉实验结果可以很好地验证光的波动性质。
实验证实了平面波的效应以及波的叠加原理。
杨氏双缝干涉光强公式的两种推证
杨氏双缝干涉光强公式的两种推证
1. 互补推导：
（1）从概念上先推导：当光沿任意方向入射在平行缝顶部时，入射的直线与缝的开口方向形成的尖角的角度称为缝间角，记证为$\alpha$。
而相对应的，缝底部的缝间角为$2 \pi-α$。
（2）推导出干涉条纹之间反射光线的差值，有如下关系式：
$$\Delta X=a \sin{\alpha - \beta}$$
其中，a 代表重叠路径之间的长度差和$\beta$ 代表缝间衍射角。
（3）结合缝的折射定律，更进一步推导出：
$$\Delta X=2a \sin{\frac{n \lambda}{2}}$$
其中，$n$ 是缝分布的个数，$\lambda$ 是波长。
2. 平行缝入射推导：
（1）当双缝并列并且处于平行入射时，缝间角$\alpha$ 即为缝之间的夹角。
（2）将引起干涉的光线分别表示为A 和B，那么A 的射线与缝开口形成的尖角为$\alpha$，而B 光线穿过另一个缝后，经过折射，缝间角
即变成$2 \pi-\alpha$。
（3）推导出干涉条纹之间反射光线的差值，有如下关系式：$$\Delta X=2a \sin{(\alpha - \beta)}$$
其中，a 代表重叠路径之间的长度差和$\beta$ 代表缝间衍射角。
（4）结合缝的折射定律，更进一步推导出：
$$\Delta X=2a \sin{\frac{n \lambda}{2}}$$
其中，$n$ 是缝分布的个数，$\lambda$ 是波长。
杨氏双缝干涉实验
杨氏双缝干涉实验在物理学中，杨氏双缝干涉实验是一项经典而又重要的实验，它为我们揭示了光的波动性质以及光的干涉现象提供了直接的证据。
我们将在本文中详细讨论这一实验的原理和实施方法，并探讨它对光学研究领域所带来的重要意义。
首先，让我们对杨氏双缝干涉实验的原理进行简要介绍。
实验的基本装置包括一块狭缝板和一块屏幕。
光源射出的光经过狭缝板后形成两个平行的狭缝。
这两个狭缝成为光波的新的波前光源，它们发出的次级光波在远离狭缝的地方交汇，形成干涉图样。
当干涉图样被投影到屏幕上时，我们可以观察到一系列明暗相间的条纹，这就是干涉条纹。
干涉条纹的形成是由光波的波动性质所决定的。
当光波从两个狭缝出射后，会在某些区域发生相干叠加，这些区域被称为亮条纹。
而在其他区域，相干叠加会出现干涉消除，这些区域则被称为暗条纹。
条纹的明暗变化取决于光波的相位差。
当相位差为奇数倍波长时，暗条纹形成；而当相位差为偶数倍波长时，亮条纹形成。
通过这一实验，我们可以得到一些重要的结论。
首先，光波具有波动性质，这表明它传播的过程中会形成干涉图样。
而这种干涉现象可以用波动理论的干涉公式进行计算和解释。
这一发现引发了波动光学的进一步研究，为科学家们提供了探索光传播规律的新方向。
其次，杨氏双缝干涉实验也证明了光波具有波粒二象性。
虽然杨实验中使用的是连续波动的光，但光的干涉图样表现出了明显的粒子性质。
这一发现为后来关于光子理论的发展提供了基础。
通过将光看作粒子，我们可以更准确地解释和计算杨实验的结果，并进一步推导出量子力学的基本原理。
杨氏双缝干涉实验不仅在理论物理学领域有着重要的意义，它在应用方面也发挥着重要作用。
例如，在光学仪器中，干涉仪常常被用于测量薄膜的厚度、形状等物理参数。
此外，利用干涉现象，我们还可以制造出各种波导器件，如激光器、光纤等，这对通信和信息技术的发展起到了关键作用。
总结起来，杨氏双缝干涉实验是一项具有重大意义的经典实验。
通过这一实验，我们得以深入理解光的波动性质和波粒二象性，并探索了干涉现象的规律与应用。
双缝干涉和杨氏实验
双缝干涉和杨氏实验双缝干涉和杨氏实验是光学中非常重要的实验现象，它们揭示了光的波动性质以及波粒二象性。
本文将介绍双缝干涉和杨氏实验的原理和应用。
1. 双缝干涉的原理双缝干涉是指当光通过两个细缝时，产生干涉现象。
根据惠更斯-菲涅尔原理，每个点上的波前都可以看作是一系列次波前的相干叠加。
当光通过两个细缝时，来自两个缝的次波前会相互干涉。
当两个次波前相位差为整数倍的波长时，干涉将会加强，形成明纹；而当相位差为半波长时，干涉将会减弱，形成暗纹。
2. 双缝干涉的实验装置与观察双缝干涉的实验装置通常由一个光源、两个细缝和一个屏幕构成。
光源会发出一束光线，经过两个细缝后，在屏幕上形成干涉图样。
在实验中，观察者会注意到在屏幕上出现了一系列交替的明暗条纹。
明条纹对应着光强较强的区域，暗条纹对应着光强较弱的区域。
并且，随着屏幕与光源或细缝之间的距离的变化，干涉图样也会发生变化。
3. 杨氏实验的原理杨氏实验是通过光的衍射现象来研究光的性质的实验。
它使用一个单缝，将光通过单缝后，在屏幕上观察光的衍射图样。
当光通过一个细缝时，光波会在细缝的边缘发生弯曲并衍射出去，形成一系列衍射条纹。
根据衍射的原理，较远处的条纹较接近中心，而较近处的条纹则较远离中心。
4. 杨氏实验的实验装置与观察杨氏实验的实验装置通常由一个单缝、一个光源和一个屏幕构成。
光通过单缝后，在屏幕上形成一系列交替的明暗条纹。
在实验中，观察者会注意到在屏幕上出现了一系列明暗交替的条纹。
这些条纹的间距由光的波长和单缝宽度决定。
并且，随着光源与屏幕之间距离的变化，条纹的间距会发生变化。
5. 双缝干涉和杨氏实验的应用双缝干涉和杨氏实验作为重要的光学实验现象，被广泛应用于光学研究和科学教育中。
在光学研究中，双缝干涉和杨氏实验可以用来测量光的波长、研究光的衍射特性以及检验光的相干性。
这些实验为光学理论的发展提供了重要的实验数据。
在科学教育中，双缝干涉和杨氏实验常被用作直观展示光的波动性质和波粒二象性。
杨氏双缝干涉的实验观察与分析
杨氏双缝干涉的实验观察与分析杨氏双缝干涉实验是实验证明波动性的重要实验之一，通过实验可以观察到光的干涉现象。
杨氏双缝干涉实验的目的是研究光的波动特性，了解光的传播性质以及光的波动理论。
杨氏双缝干涉实验的观察与分析主要涉及实验装置、实验现象、实验结果和实验数据分析等几个方面。
首先是实验装置。
杨氏双缝干涉实验通常采用的装置包括光源、狭缝、双缝装置、屏幕和检测装置等。
其中，光源用于产生光波，狭缝用于控制光线的强度和方向，双缝装置用于产生两道相干光，屏幕则用于观察干涉条纹，检测装置用于测量干涉现象。
其次是实验现象。
在杨氏双缝干涉实验中，当两道相干光通过双缝装置后，将在屏幕上出现一系列亮暗相间、平行的条纹，这就是干涉条纹。
实验中观察到的干涉条纹是由两道光波叠加波动引起的。
当两道光波的波峰和波谷重合时，亮条纹出现；当波峰和波谷错位时，暗条纹出现。
然后是实验结果。
根据实验结果可以得到几点结论：第一，干涉条纹的亮暗程度和相邻两条纹的间距有关，间距越大，亮暗程度越大。
第二，干涉条纹的间距与双缝间距、光源波长以及观察屏幕的距离有关，间距越大，双缝间距越小，光源波长越长，观察屏幕的距离越远，干涉条纹间距越大。
最后是实验数据分析。
通过实验得到的数据可以进行分析，研究干涉条纹的规律。
例如，可以绘制干涉条纹的亮暗程度与双缝间距、干涉屏幕距离的关系曲线，进一步确定双缝间距、光源波长和观察屏幕距离对干涉条纹的影响。
总结来说，杨氏双缝干涉实验通过观察和分析干涉条纹的实验现象，可以揭示光的波动性质。
实验结果和数据分析进一步证明了光的波动性，并且得到了一些与干涉条纹相关的规律。
杨氏双缝干涉实验在光学研究中具有重要的理论和实际意义，也成为了波动光学领域的经典实验之一。
在杨氏双缝干涉实验中，有一些相关的理论知识和原理需要加以解释和分析。
首先是双缝干涉的原理。
当两道相干光通过双缝装置后，它们会在屏幕上相遇并产生干涉现象。
这是因为光波在传播过程中会相互叠加，形成干涉条纹。
双缝干涉和杨氏实验
双缝干涉和杨氏实验双缝干涉和杨氏实验是光学领域中重要的实验现象，它们揭示了光的波动性质和波动光学现象。
双缝干涉实验是通过两个非常接近的狭缝让光通过后产生明暗相间的干涉条纹，而杨氏实验则是通过单缝产生的光线在屏幕上形成一系列明暗相间的干涉条纹。
这两个实验都展示了光的波动特性以及波动光学理论的应用。
双缝干涉实验首先由托马斯·杨提出，并于1801年被扬内/弗雷诺等学者首次实验确定。
双缝干涉现象是光的波动性的重要表现之一，在实验中，通过一个光源照射到两个非常接近且相距适当的狭缝处，产生出的光经过两个狭缝后在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。
这种干涉现象的出现是由于光的波动性质导致的，光波在通过狭缝后会形成一系列光明和暗淡的波峰和波谷，通过叠加产生出条纹。
在双缝干涉实验中，当两个狭缝之间的距离足够小，光的波动效应就会在屏幕上形成清晰的明暗条纹。
这些条纹的间距与波长有关，根据双缝干涉实验的公式，可以通过测量条纹间距来计算出光的波长。
这项实验证明了光的波动性质，也成为光学研究中的重要实验之一。
与双缝干涉实验相类似的是杨氏实验，它也是一种光的波动性实现。
杨氏实验是由杨振宁提出的，它是利用单缝来产生干涉现象的实验。
在杨氏实验中，通过单缝让光通过后，在屏幕上产生一系列明暗相间的干涉条纹。
这些条纹的出现是由单缝的波动性质导致的，光波通过单缝后会发生弯曲、衍射和干涉等现象，从而形成条纹。
杨氏实验的原理和双缝干涉实验类似，通过测量条纹间距可以计算出光的波长，进而研究光的波动性质。
杨氏实验的出现也丰富了光学研究的实验手段，为研究光的波动性提供了重要的实验依据。
总的来说，双缝干涉和杨氏实验都是光学领域中重要的实验现象，它们揭示了光的波动性质和波动光学现象。
通过这两个实验的研究，人们对光的本质有了更深入的了解，也为光学领域的研究和发展提供了重要的实验基础。
光的干涉实验杨氏双缝干涉
光的干涉实验杨氏双缝干涉光的干涉实验是研究光的波动性质的重要方法之一。
其中，杨氏双缝干涉实验是最经典的实验之一，通过该实验可以观察到光的干涉现象，并且得到一些关于光波性质的重要结论。
一、实验原理杨氏双缝干涉实验的原理是基于光的波动性。
当光通过两个非常接近的狭缝时，光波通过两个狭缝后，会出现干涉现象。
干涉是波动现象的一个重要性质，当两个波源的波峰和波谷相遇时，波峰与波峰之间发生叠加，波谷与波谷之间也发生叠加，从而形成干涉条纹。
二、实验装置杨氏双缝干涉实验的装置主要包括：光源、夹具、调节装置、双缝屏、屏幕等。
其中，光源可以是单色光源或者白光源，夹具用于固定双缝屏，调节装置用于控制双缝宽度和间距，屏幕用于接收干涉条纹。
三、实验步骤1. 首先，将双缝屏固定在夹具上，并将夹具放置在光源前方。
2. 通过调节装置，控制双缝的宽度和间距，使其适合实验需求。
3. 在双缝屏的后方放置一块屏幕，用于接收干涉条纹。
4. 打开光源，使其射出光线，通过双缝后，光线将会在屏幕上形成干涉条纹。
5. 观察屏幕上的干涉条纹，记录实验结果。
四、实验结果与结论通过杨氏双缝干涉实验，我们可以观察到以下实验结果：1. 干涉条纹是等间距的明暗条纹，明条纹和暗条纹依次交替出现。
2. 干涉条纹的宽度与光波的波长有关，波长越短，条纹越狭窄。
3. 干涉条纹的间距与双缝间距成反比，双缝间距越大，条纹间距越小。
通过以上实验结果，我们可以得出以下结论：1. 光具有波动性质，通过杨氏双缝干涉实验可以观察到光波的干涉现象。
2. 杨氏双缝干涉实验验证了光的波动性和波动理论。
3. 干涉条纹的特征参数可以用来测量光波的波长和双缝间距。
五、应用与展望杨氏双缝干涉实验不仅仅用于研究光的波动性质，还可以应用于其他领域。
1. 光学仪器的校准：通过测量干涉条纹的特征参数，可以对光学仪器的性能进行校准，提高仪器的精确度。
2. 先进材料的表征：利用干涉条纹的测量方法，可以对材料的薄膜厚度、折射率等进行表征，为材料设计和制备提供重要参考。
杨氏双缝干涉实验报告
杨氏双缝干涉实验报告
杨氏双缝干涉实验是一种经典的光学实验，通过这个实验可以直观地展示出光
的波动性质。
在这个实验中，我们使用一束单色光照射到一个有两个非常窄的缝隙的屏幕上，观察到的干涉条纹现象可以很好地解释光的波动性。
在本实验报告中，我们将详细描述杨氏双缝干涉实验的过程、结果和结论。
首先，我们在实验室中搭建了杨氏双缝干涉实验的装置。
我们使用一束单色光源，例如激光器，照射到一个有两个非常窄缝隙的屏幕上。
在光线通过缝隙后，会形成一系列的干涉条纹，这些条纹的位置和间距与光的波长以及缝隙的宽度有关。
我们使用光电探测器来测量这些条纹的亮度分布，从而得到干涉条纹的图像和数据。
在实验过程中，我们观察到了明显的干涉条纹现象。
这些条纹呈现出交替的明
暗间距，符合干涉现象的特点。
通过测量和分析这些条纹的亮度分布，我们可以得到光的波长和缝隙的宽度。
这些数据与理论值相符合，验证了光的波动性质和干涉理论。
通过这个实验，我们得出了几个重要的结论。
首先，光具有波动性质，可以产
生干涉现象。
其次，干涉条纹的位置和间距与光的波长和缝隙的宽度有关。
最后，通过测量干涉条纹的亮度分布，我们可以得到有关光波长和缝隙宽度的重要参数。
这些结论对于理解光的波动性质和干涉现象具有重要的意义。
总之，杨氏双缝干涉实验是一种经典的光学实验，通过这个实验可以直观地展
示出光的波动性质。
在本实验报告中，我们详细描述了实验的过程、结果和结论，验证了光的波动性质和干涉理论。
这个实验对于深入理解光的波动性质和干涉现象具有重要的意义，对于光学研究有着重要的指导作用。
第25.2讲 杨氏干涉
不同光线通过透镜要改变传播方向， 会不会引起附加光程差？
从物点发出的不同光线，经不同路径通过薄透镜 后会聚成为一个明亮的实像，说明从物点到像点, 各光线具有相等的光程。
ad n de eg n bh
使用透镜不会引起各相干光之间的附加光程差
例题3 ： 已知 介质厚 h ，折射率 n，波长 。 原来的零级条纹移至何处？
3
光波
λ：空间周期性 ν：时间周期性
物理本质
x
干涉条纹的 空间周期性
可观测现象
在本质上，光波的空间周期性和干涉条纹的空 间周期性互为表里。光波的波长极小，光的行波又 以极快的速度传播。使我们很难观察这种空间周期 性。但是可以通过干涉手段，将上述不易直接观察 的现象加以转化、放大，并使之稳定下来。变为可 仔细观察的图样。
这里采用的就是分割波阵面法。
在观察屏上（D约为1m以上）出现一系列稳定 的明暗相间的斑点，即干涉花样。 杨 氏 双 孔 干 涉 实 验
S*
S1 * S2 *
D
杨 氏 双 缝 干 涉 实 验
2.观察报告 增大双缝间距，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，条纹变稀疏。 改变入射光的波长，波长增大，条纹变稀疏。反 之，条纹变密。 另外，还可以改变光源 S 位置， S 下移时，零级 明纹上移，干涉条纹整体向上平移；而当 S 上移 时，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。 如果改变双缝与屏幕间距也会引起条纹的变化。 D 减小，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，条纹变密。反之，条纹变 稀疏。 若用白光光源，则在中心白色明纹的两侧附近可 看到依稀的彩色干涉条纹。
S
S1
光的干涉实验杨氏双缝实验
光的干涉实验杨氏双缝实验光的干涉实验——杨氏双缝实验光的干涉实验是一种经典的实验方法，可以揭示光的波动性质和干涉现象。
其中，杨氏双缝实验被认为是最经典的光的干涉实验之一。
本文将详细介绍杨氏双缝实验的原理、装置及实验结果，并探讨光的干涉现象对科学研究和技术应用的重要性。
一、实验原理杨氏双缝实验利用光的波动性质，在一个屏上设置两个极为接近的狭缝，通过狭缝射过来的光波经过衍射会形成一组干涉条纹。
这一实验可以用来研究光的波动性质、光的干涉现象以及相关的光学量。
二、实验装置杨氏双缝实验装置由光源、双缝、银屏、接收屏以及适当的调节装置组成。
光源通常选择单色光源，如激光，以保证光的单色性。
双缝间距需保持一定的宽度，一般使用可调的双缝装置。
银屏位于双缝与接收屏之间，能够有效地接收和记录干涉条纹。
三、实验结果通过杨氏双缝实验可以观察到一系列干涉条纹。
这些干涉条纹形式多样，呈现出明暗相间、交替出现的特点。
具体的干涉条纹形态与双缝间距、光波长度等因素有关。
实验中可以通过调节双缝间距和光源位置等参数，观察不同情况下的干涉条纹变化，进一步探究光的波动性质。
四、干涉现象的意义光的干涉现象在科学研究和技术应用中具有重要的意义。
首先，它验证了光的波动性质，支持了波动光学理论。
其次，通过干涉现象可以测量材料的薄膜厚度、表面形貌等物理性质。
再次，基于干涉现象的应用如全息术、干涉测量等在科学研究和工程技术领域都有广泛的应用。
五、光的干涉实验的进一步研究除了杨氏双缝实验，在光的干涉实验中还可以采用其他实验方法，如杨氏双棱镜实验、两个反射镜的干涉实验等。
这些实验方法更进一步揭示了光波的性质和干涉现象的规律。
此外，光的干涉实验还可以与其他实验方法相结合，如杨氏双缝实验与贝尔干涉仪的组合应用等，以进一步深入研究光的干涉现象和光学量的测量。
光的干涉实验的发展历程是科学研究和技术进步的重要组成部分。
通过不断深入探索和实验验证，我们可以更好地理解和应用这一现象，推动光学领域的发展。
5杨氏双逢干涉实验
实验三杨氏双缝干涉一实验目的1 学习干涉原理2 熟悉杨氏双缝干涉实验二实验器件不同的光源(点光源,面光源,He-Ne激光器)双缝, 双透镜, 双棱镜, 双面镜准直透镜移动装置, 接收屏三实验原理相干光由狭缝分为两束光波,此两束光波迭加时产生干涉.当两束波相位差δ2-δ1＝2 mπ，亮纹当两束波相位差δ2-δ1＝2 mπ+π，暗纹改变光程差,条纹变化只要能将相干光分为两束光波再迭加都可能形成干涉.可用其它方法代替狭缝分光.四实验演示观察下列现象1光的双缝干涉2杨氏双缝干涉现象3杨氏双缝干涉与干涉条纹4电子的杨氏双缝干涉: 与光波一样.都是电磁波,仅波长不同5双透镜双缝干涉: 通过透镜分成两束相干光6菲涅尔双棱镜干涉(图片) 通过双棱镜分成两束相干光7菲涅尔双面镜干涉(图片) 通过双反射镜分成两束相干光8光源横向移动(图片) 干涉条纹移动9空间相干性: 不同光源的效果: 点光源, 面光源(无条纹), 激光光源10 两球面波的干涉场(图片)五选择题五选择题1下列说法正确的是(1)杨氏双缝干涉的光源一定是点光源(2) 杨氏双缝干涉的光源一定是面光源(3) 杨氏双缝干涉的光源一定是激光光源(4) 以上都不对2杨氏双缝干涉中(1)干涉条纹的形状是园(2)干涉条纹的形状是直线(3)干涉条纹的形状是双曲线(4)以上都不对3杨氏双缝干涉中接收屏上一点的光强取决于(1)考察点到两狭缝的光程差(2)考察点通过两狭缝到光源的光程差(3)考察点通过两狭缝到光源的相位差(4)考察点到两狭缝的相位差4杨氏双缝干涉中(1)光源横向移动则条纹移动(2)光源横向移动则条纹对比度降低(3)光源轴向移动则条纹移动(4)光源轴向移动则条纹对比度降低5杨氏双缝干涉中当光源在轴上,而接收屏沿轴微量移动时(1)接收屏上条纹不变(2)接收屏上条纹的周期变化(3)接收屏上条纹移动(4)以上均不对1下列说法正确的是(2)杨氏双缝干涉的光源一定是点光源(2) 杨氏双缝干涉的光源一定是面光源(3) 杨氏双缝干涉的光源一定是激光光源(4) 以上都不对2杨氏双缝干涉中(1)干涉条纹的形状是园(2)干涉条纹的形状是直线(3)干涉条纹的形状是双曲线(4)以上都不对3杨氏双缝干涉中接收屏上一点的光强取决于(5)考察点到两狭缝的光程差(6)考察点通过两狭缝到光源的光程差(7)考察点通过两狭缝到光源的相位差(8)考察点到两狭缝的相位差4杨氏双缝干涉中(5)光源横向移动则条纹移动(6)光源横向移动则条纹对比度降低(7)光源轴向移动则条纹移动(8)光源轴向移动则条纹对比度降低5杨氏双缝干涉中当光源在轴上,而接收屏沿轴微量移动时(5)接收屏上条纹不变(6)接收屏上条纹的周期变化(7)接收屏上条纹移动(8)以上均不对。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.了解光学的发展历史及光学分类 2.掌握光的相干条件及获得相干光的途径 3.掌握杨氏双缝干涉装置、条纹特点 4.掌握光程的概念
光学发展简史
1. 十七世纪两种学说的争论
（1）光的微粒说
可以解释：光的直线传播、 光的反射、折射
不能解释：光的双折射现象
（2）光的波动说
可以解释：光的干涉、衍射、光的直线 传播、反射、折射及双折射等现象。
一、相干光
2.光的相干叠加
若两束光的光矢量 E 满足相干条件，则它们是 相干光，对应的光源叫相干光源。
空间光强分布：
I I1 I22 I1I2cos
I
I1 = I2 = I0
4I0
2I0 I0
4 3 2 0 2 3 4
一、相干光
两个普通光源，在它们都能照到的区域， 能观察到明暗相间的条纹吗？为什么？
3.原子发光模型
原子或分子是物质发光的基元，它们通过
能级跃迁所发射的光是一个个有限长的光波列。
激发态
基态
由于普通光源中大量原子发 出波列具有独立、偶然、间歇 的特点，很难同时满足相干条 件，故不能构成相干光源.
一、相干光
4.如何获得相干光 ?
将普通光源的同一束光分割为两束或多束， 使之经不同路径后相遇而产生干涉现象。
光学发展简史
3. 光具有量子性
19世纪末20世纪初， Albert. Einstein 解释光电效应： 光具有量子性（光子） （具有崭新内涵的微粒说）
光具有波粒二像性(duality)
光学
研究各种光现象、光的本性、光与物质 相互作用的规律。
几何光学 以光的直线传播规律为基础，研究各种
光学仪器的理论。
“粒子”
波动光学 研究光的电磁性质和传播规律，特别是
光的干涉、衍射和偏振规律。“波”
量子光学 以近代量子理论为基础，研究光与物质
相互作用的规律。
“波粒二象”
照相机镜头前有无偏振片的效果对比
A
A
B
B
量子光学应用
一、相干光
•磁光场波a强是度一H种电磁: 波3，.94振动10的14 H是z电~场7.强5 度101E4和H；z
•
: 400 nm ~ 760 nm
其中能引起人眼视觉和底片感光的是
E,故
通常把 E叫做光矢量；
• 光的干涉和衍射是光波发生相干叠加的结果。
1.光波叠加原理
对于在真空中传播的光或在介质中传播的不 太强的光，当几列光波相遇时，其合成光波的光
矢量等于各分光波光矢量的矢量和。 E E1 E2 E3
光学发展简史
2. 波动说的崛起
（1）托马斯·杨的双缝干涉实验（1801） 为波动说提供了有力的证明。
“尽管我仰慕牛顿的大名，但我并不因此非得 认为他是百无一失的。我遗憾地看到他也会弄 错，而他的权威也许有时甚至阻碍了科学的进
（步。2）”菲涅耳采用波动说解释了偏振光的 相干性，并指出光是横波；
（3）19世纪中期，麦克斯韦由理论得到： 光是电磁波，光的传播无需介质。
基本方法：分波阵面法、 分振ห้องสมุดไป่ตู้法、
杨氏双缝干涉
薄膜干涉