光的干涉和杨氏双缝干涉实验ppt课件

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光的干涉
双缝干涉
激双 光缝 束
屏上看到明暗相间的条纹 结论:光是一种波
屏
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探究2： 出现明暗相间条纹的条件
S1
S2
亮条纹 亮条纹
5
6
出现亮条纹的条件
亮条纹
s 2n
2
（ n=0，1，2，3…）
7
探究2： 出现明暗相间条纹的条件
S1
S2
暗条纹
8
9
出现亮条纹和暗条纹的条件
亮条纹
7、换用不同的颜色的滤光片，观察干涉条纹间距的变化，并求
出相应色光的波长。
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四、误差分析 ：测定单色光的波长，其误差主要由测量引起，条纹间距Δx测 不准，或双缝到屏的距离测不准都会引起误差，其误差属于偶然 误差，可采用多次测量取平均值法来进一步减小。
P1
S1 P
S2
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例题1:在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏上观 察到彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光 用只能透过红光），另一缝前放一绿色滤光片（只能透 过绿光），这时 ( C )
A、只有红色和绿色的干涉条纹，其它颜色的双缝干 涉条纹消失．
B、红色和绿色的干涉条纹消失，其它颜色的干涉条 纹仍然存在．
C.从两个狭缝到达屏上的路程差是波长的整数倍时,出
现亮条纹
D.从两个狭缝到达屏上的路程差是波长的奇数倍时,出
现暗条纹
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第四节 实验：双缝干涉测光的波长
像屏
单
双缝屏
缝
屏
单色光
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一、光的干涉
杨氏双缝干涉的理论解释：
两缝之间距离为d，光屛距光 源的距离为L
（1）方法一：
P1到两光源之间的光程差： Δr= P1S2 - P1S1= S2D,因为 L》d， 可以认为SD⊥P1S2 ， Δr =dsin∠S2S1D d非常小，光屛上有光线到达，并具有一定亮度的区域到中心P的 距离较近，所以，x≈x/ = P1P=Ltan∠P1S2D/ ≈Lsin∠பைடு நூலகம்2S1D
光的干涉
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科学简史
英国医生和物理学家。对物理学的贡献， 除了提出“能”的概念（1807年）和杨氏弹性系 数之外，最大的成就就是1801提出光的干涉理论。
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杨氏双缝干涉 二、杨氏双缝实验
S1 *
像
S*
屏
S2 *
双 缝 屏
将同一光源发出 的光(频率相同) 通过一个狭缝 （振动方向一致） 再通过一与单缝 平行的双缝（相 干光源）
C、任何颜色的干涉条纹都不存在，但屏上仍有亮 光．
D、屏上无任何亮光．
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（2）白光干涉图样分析
红光
＋
蓝光
……
红700nm 兰470nm
……
白光
亮暗相间彩色条纹
X = L d
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2 在单色光的双缝干涉实验中
（ BC ）
A.两列光波波谷和波谷重叠处出现暗条纹
B.两列光波波峰和波峰重叠处出现亮条纹
s 2n
2
（ n=0，1，2，3…）
n=0：0级亮条纹 （中央亮条纹） n=1：1级亮条纹 n=2：2级亮条纹
暗条纹 s2n1
（ n=0，1，2，3…）2
n=0：1级暗条纹 n=1：2级暗条纹 n=2：3级暗条纹
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双缝干涉图样
单
色
激
S1
光
束
S2
双缝
屏
暗条纹的中心线 暗条纹的中心线 亮条纹的中心线 亮条纹的中心线
3、放好单缝和双缝，单缝和双缝间的距离约为5—10cm,使缝相 互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时在屏上就会看到 白光的双缝干涉图样；
4、在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的双缝干涉图样 5、分别改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化 6、已知双缝间的距离d，测出双缝到屏的距离L，用测量头测 出相邻两条亮（或暗）纹间的距离△x，由λ=d △x/L，计算单 色光的波长，为了减小误差，可测出n条亮纹（或暗纹）间的 距离a，则△x=a/(n-1)
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光源发出的光经过滤光片成为单色光。单色光通 过单缝后，相当于线光源，经双缝产生稳定的干涉图 样。干涉条纹可以从屏上观察到。
根据公式λ=dΔx/L可计算波长， 其 中 d是双缝间的距离，双缝到屏的距离L可以用米尺 测量，相邻两条亮（暗）纹间的距离Δx用测量头测出 （如图所示）
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1、测量头由分划板、目镜、 手轮等构成。转动手轮， 分划板会左右移动。 2、测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中 心见图所示计下此时手轮上的读数。转动测量头 ，使分划板中心刻线对齐另一条纹的中心，计下 此时手轮上的读数。两次读数之差就表示这两条 纹间的距离。
Δr= d x L
若为明条纹， Δr= ±kλ (k=0、1、2…….）
即： x k L
d
若即为：x暗条(2纹k，1)ΔLr=±（2k-1)λ/2 (k=1、2…….）
2d
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（2）方法二：
令P1P=χ (P1S2)2=L2+(x+d/2)2 (P1S1)2=L2+(x-d/2)2 (P1S2)2-(P1S1)2=
3、 测出n条亮（暗）纹间的距离a，就可以求 出相邻两条亮（暗）纹间的距离Δx=a/(n-1)。换 用不同颜色的滤光片，观察干涉条纹间的距离有 什么变化，求出相应的波长。
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三、实验步骤 ：1、把直径约为10cm，长约为1m的遮光筒水平放在光具座上， 筒的一端装有双缝，另一端装有毛玻璃屏； 2、取下双缝，打开光源，调节光源的高度，使它发出的一束光 能够沿着遮光筒的轴线把屏照亮；
(P1S2-P1S1)(P1S2+P1S1)=2χd 由于χ很小，L》d，所以P1S2+P1S1≈2L。 Δr=P1S2-P1S1=2χd/2L=χd/L，χ=LΔr/d 明条纹: Δr=±Nλ (N=1、2、……)， χ=±NLλ/d； 暗条纹：Δr= ±（2N+1/2）λ （N=1、2、……）
χ=±L（2N+1/2）λ/d
图样有何特征？ 明暗相间 等间距 中央亮条纹
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光的干涉
双缝干涉
1、两个独立的光源发出的光不是相干光，双缝干 涉的装置使一束光通过双缝后变为两束相干光，在光屏 上形成稳定的干涉条纹．
2、在双缝干涉实验 中，光屏上某点到双缝 的路程差为半波长的偶 数倍时，该点出现亮条 纹；光屏上某点到双缝 的路程差为半波长的奇 数倍时，该点出现暗条 纹．
相邻明条纹间距： Δx=xn-xn-1= NLλ/d-(N-1) Lλ/d= Lλ/d ；
相邻暗条纹间距：
Δx=xn-xn-1= L（2N+1/2）λ/d- L（2N-1/2）λ/d= Lλ/d
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实验：用双缝干涉测量光的波长
一、实验目的 ：
二、实验原理 ：
1、了解光波产生稳定干涉现象的条件。 2、观察白光及单色光的双缝干涉图样。 3、测定单色光的波长。