杨氏双缝干涉实验讲义
近代物理实验：杨氏双缝干涉实操指导手册
近代物理实验：杨氏双缝干涉实操指导手册一、实验目的本实验旨在通过杨氏双缝干涉的实际操作，帮助学生加深对波动光学基本原理的理解，并通过实验数据的收集和分析，进一步加深对干涉现象的认识。
二、实验原理1. 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉是一种经典的干涉实验。
当一束光通过两个间距较小的狭缝后，光波会发生干涉现象。
通过观察干涉条纹的位置和形态，可以推断出光波的波长和波速等物理量。
2. 干涉条纹在杨氏双缝干涉中，两个狭缝会形成一系列亮暗相间的干涉条纹。
其中，亮条纹表示光程差为整数倍波长，暗条纹表示光程差为半整数倍波长。
三、实验器材1.光源：稳定的单色光源2.双缝装置：包含两个相邻的狭缝3.屏幕：用于观察干涉条纹4.尺子和刻度尺：测量实验参数四、实验步骤1. 实验准备1.将双缝装置置于光源前方。
2.调整双缝装置，使两缝间距相等且与光源垂直。
3.将屏幕放置在较远的位置，以便观察干涉条纹。
2. 实验操作1.打开光源，使光线通过双缝产生干涉。
2.观察屏幕上的干涉条纹。
3.使用尺子和刻度尺测量干涉条纹间距等实验数据。
3. 数据处理1.根据实验数据计算出光波的波长和波速。
2.绘制出干涉条纹的图像，并分析其特征。
五、实验注意事项1.操作时要注意保持实验环境的稳定。
2.光线要足够强且单色，以获得清晰的干涉条纹。
3.实验结束后，注意关闭光源并整理实验器材。
六、实验结果与分析通过本次实验，我们成功观察到了杨氏双缝干涉产生的干涉条纹，并通过数据处理计算出了光波的波长和波速。
实验结果与理论值较为接近，说明本次实验取得了成功。
七、实验拓展学生可以尝试调整双缝间距、光源波长等参数，观察干涉条纹的变化，进一步了解杨氏双缝干涉的规律。
八、结论通过本次实验，学生对杨氏双缝干涉的原理和实际操作有了更深入的了解，进一步巩固了波动光学的知识。
希望同学们在实验中认真思考和实践，不断提升实验能力和科学素养。
参考文献1.Young, T. (1802).。
杨氏双缝干涉实验 ppt课件
r1 r2
D
P
x O
E
P点为明条纹。
k=0, ±1, ±2, ±3...
MO虚线上方取“＋”下方
取“－”，所以k有正负
之分 PPT课件
5
S1 So
x
P2
k=2
P1
k=1 x
O
k=0
S2
k= 0, x 0
k=-1
k=-2
H
中央明条纹或零级明纹
D
k=±1,
x 1
d
一级明条纹
D
P点的明暗决定于S1 S 2到P点 的相位差：
k
明纹
r 2
r 1
{
(2k
1)PPT课件
暗纹
2
P
x O
E
2(r2 r1 )
4
r2 r1 dsin
d tg xd
D
（1）明纹条件
xd k
D
S1 dM
s2
D
D
k=±2,
x 2 2
d
二级明条纹 PPT课件
明条纹之间间距
x D
d
6
（2）暗纹条件
当
xdຫໍສະໝຸດ (2k 1)
D
2
D
x (2k 1)
暗
2d
k=0,1,2,3...
P点为暗条纹
PPT课件
7
S1 So
S2
x
P2 P1 O
H
k=1 x
k=0
k=0
k=-1
k= 0,
3、用微测目镜测出干涉条纹的间距 x ，双缝到 测微目镜焦平面上叉丝分化板的距离D。
光的干涉 和杨氏双缝干涉实验.完整版ppt资料
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，翻开光源，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；
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 白光的双缝干预图样；
S2
例题1:在双缝干预实验中，以白光为光源，在屏上观
察到彩色干预条纹，假设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
两次读数之差就表示这两条纹间的距离。
透过绿光〕，这时 C( 第四节 实验：双缝干预测光的波长
〔 n=0，1，2，3…〕
)
n2、=1观：察1级白A亮光条及、纹单色只光的有双缝干红预图色样。和绿色的干预条纹，其它颜色的双缝干
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
实验：用双缝干预测量光的波长
一、实验目的 ：
二、实验原理 ：
1、了解光波产生稳定干预现象的条件。 2、观察白光及单色光的双缝干预图样。 3、测定单色光的波长。
X = L d
2 在单色光的双缝干预实验中 〔 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 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
第四节 实验：双缝干预测光的波长
像屏
单
Δr= d x L
物理光学实验1
物理光学实验讲义武汉纺织大学实验一 杨氏双缝干涉实验一、 引言杨氏干涉实验是用分波前法产生干涉的最著名实验。
通过对杨氏干涉实验光路的搭建、调节和使用，可以提高学生调节光路的能力，并且初步了解分波前干涉的原理和特点。
二、 涉及内容波动光学、光学测量、光学衍射三、 实验原理接收屏MX 正方向 Pr 1S 1 r 2Z 正方向S 2 D图1 杨氏双缝干涉原理图考察屏M 上某点P 出的强度分布。
由于S 1，S 2对称设置，且大小相等，可以认为由S 1，S 2发出的两光波在P 点光强度相等，即I 1=I 2=I 0，则P 点的干涉条纹强度分布为：2cos 4cos 2202121δδI I I I I I =++=用∆=-=k r r k )(12δ带入，得： ])([cos 41220λπr r I I -= 表明P 点得光强I 取决于两光波在该点的光程差)(12r r -=∆相位差δ。
设P 点坐标（x ，y ，D ），则 22211)2(D y d x P S r ++-==，22222)2(D y d x P S r +++==, 式中，d 是两相干点光源S 1，S 2间的距离，D 是两相干光源到观察屏（干涉场）M 的距离。
由上面两式可得xd r r 21122=-，于是 12122r r xd r r +=-=∆，实际情况中，d<<D ，若同时x ，y<<D ，则D r r 221≈+，故Dxd r r ≈-=∆12 于是有 ][cos 420D xd I I λπ=， 上式表明，x 相同的点具有相同的强度，形成同一条干涉条纹。
当dD m x λ= ，，，210(±±=m …） 时，屏M 上有最大光强04I I =，为亮纹；当dD m x λ)21(+= ，，，210(±±=m …） 时，屏M 上光强极小为0=I 得暗纹。
上述结果表明，屏幕上z 轴附近的干涉图样由一系列平行等距的明暗直条纹组成，条纹的分布呈余弦平方变化规律，条纹的走向垂直于S 1，S 2连线（x 轴）方向。
杨氏双缝干涉实验全版.ppt
解 白光经蓝绿色滤光片后，只有蓝绿光。
波长范围21 100 nm
平均波长 1 2 490nm
2
1 440 nm 2 540 nm
2 1 100 2 1 980
条纹开始重叠时有 k2 ( k 1)1
k 1 1
0
2 1
k=4,从第五级开始无法分.辨.。...
例7 单色光照射到相距为0.2mm的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1m。 求（1）从第一条明纹到同侧旁第四明纹间的距离为7.5mm，求单色光的波长；
（2）若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹的距离。
解（1）根据双缝干涉明纹分布条件： x k D
d
明纹间距：
x1、4
x4
x1
D
d
(k4
k1)
k 0，1，2，
得： dx1、4
D(k4 k1)
将 d=0.2mm，x1，4 =7.5mm，D =1000mm 代入
上式
0.2 7.5
5104 mm 500nm
1、 杨氏双缝干涉实验装置
光程差
2a
x D
k
干涉加强
2、干涉条纹
明纹公式 x k D
2a
暗纹公式 x (2k 1) D
..。..
4a
k 0,1,2,
3 干涉条纹形状及间距
明纹条件 暗纹条件
x k D
x
2a (2k 1)
D
4a
k 0,1,2,
相邻两条明纹或暗纹的距离：
x
观察屏 暗纹 +2级 +1级 0级亮纹
1000 (4 1)
（2）由
x D
d
x D 1000 6104 3.0mm
《大学物理实验课件：双缝干涉与杨氏实验》
Use a ruler or caliper to measure the distances involved in the experiment.
Take photos of the interference pattern to aid in data analysis and presentation.
Understand the concept of path difference and its effect on interference fringes.Leabharlann 3 Interference
Equation
Derive the equation for calculating the position of interference fringes.
Wavefront Engineering
Learn how double slit interference is used in various applications, such as wavefront engineering for optics.
Optical Interferometry
Experimental Setup
Understand the components and arrangement required to observe double slit interference.
Observing Interference
Discover how the pattern of bright and dark fringes is formed on a screen.
distance to optimize the
interference pattern.
第十章 第一讲 相干光 杨氏双缝干涉
mm, 现要能用肉眼观察干涉条纹, 双缝的最大间距是多少？
解: (1) 相邻两明纹的间距公式为 D x = ① d d=2mm时, x =0.295mm
d=10mm时,
x =0.059mm
(2) 如果仅能分辨x =0.15mm, 则由①知:此时双缝间距为 D d = 4mm x 双缝间距大于4mm,肉眼无法分辨.
L2
注意: 各波列的 E , 可能各不相同
E3
结论: 同一原子先后发出的光及同一
时刻不同原子发出的光的频率 、振 动方向、初相、发光的时间均是随机 的. 各光波列互不相干！
3
E2 E1
一、普通光源的发光机制和特点 1．普通光源 ——由原子自发辐射发出光. 各光波列互不相干！
各光波列相干！ 2．激光光源 ——由受激辐射产生光.（§ 13-10） 二、相干光的获得
d
r2
x
O
d tan S2 D x = d (D ～ 1m .d～1mm) 很小 d << D x << D D x k k 0,1,2, 干涉加强 出现明纹 d D (2k 1) k 0 , 1 , 2 , 干涉减弱 出现暗纹 2
条纹位置:
观察、实验： 光的直线传播、反射和折射, 形成了“光线”的概念
发明： 透镜、凹面镜、望远镜.
二)．几何光学时期 (11~18世纪末) 实验： 建立了反射和折射定律.
发现： 光的“色散”现象、红外线、紫外线.
理论： 开始思考光的本性是什么？ (1) 牛顿的机械微粒说： 光是按照惯性定律沿直线飞行的微粒流. (2)惠更斯的机械波动说： 光是在特殊媒质“以太”中传播的机械波.
2 1
波动光学第1讲——光的干涉 杨氏双缝干涉.ppt
三. 光的相干性
光的干涉现象：
当两列相干光相遇时,在相遇空间出现明暗稳定 分布的现象
1、原子的发光机理
E
0
E 3
1.5eV
E 2
3.4eV
E 1
13.6eV
波列
E
E 3
波列长L =
E
c (E E )/h
2
2
1
E
1
● ●
●
●
0 1.5eV 3.4eV
d
(n 1)d 3.5
S1
r1
d 3.5
n 1
a
S2
r2 D
o
3.5 632 .8 10 9 1.4 1
5.5 10 -6 m
作 业 题：习题16.12、16.14、16.15； 预习内容：§16.4-16.5 复习内容： 本讲
2、相干光的获得
利用普通光源获得相干光的方法的基本原理是把由 光源同一点发出的光设法分成两部分，然后再使这两部分
叠加起来。
分波阵面法
在同一波面上两固定点光源，发出的光 产生干涉的方法为分波面法。如杨氏双 缝干涉实验（图1）
分振幅法
一束光线经过介质薄膜的反射与折射， 形成的两束光线产生干涉的方法为分振 幅法。如薄膜干涉（图2）。
讨论
以中央明条纹为中心、两侧对称分布的、 平行等距的明暗相间的直条纹
三．菲涅耳双棱镜干涉
P
S： 线光源 B： 障碍物
B
P： 屏
S
:M1、M2：平面镜
A： 镜交线 镜面夹角
S1M21
S2
A M2
O
r : S与A距离
杨氏双缝干涉PPT学习教案
杨氏双缝干涉
会计学
1
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。
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
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 . 基态
第11页/共13页
一、相干光
4.如何获得相干光 ?
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 律 ，特别 是光的 干涉、 衍射和 偏振规 律。
“粒子” “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。
（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。
第2页/共13页
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)
第3页/共13页
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 。
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。
大学物理杨氏双缝干涉实验-劳埃德镜讲义省公开课获奖课件市赛课比赛一等奖课件
第 十一章 光学
5
物理学
第五版
11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
(2) 、d' 一定时,条纹间距 d 与 x旳关系怎样？
第 十一章 光学
6
物理学
第五版
11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
例1 在杨氏双缝干涉试验中，用波长
=589.3 nm旳纳灯作光源，屏幕距双缝旳距
离d’=800 nm，问：
(1)当双缝间距１mm时，两相邻明条纹中 心间距是多少？
x d 0.047mm
d
第 十一章 光学
8
物理学
第五版
11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
例2 以单色光照射到相距为0.2 mm旳双缝 上，双缝与屏幕旳垂直距离为1 m.
(1)从第一级明纹到同侧旳第四级明纹间旳 距离为7.5 mm，求单色光旳波长；
(2)若入射光旳波长为600 nm,中央明纹中 心距离最邻近旳暗纹中心旳距离是多少？
装 置
o
s2 r
d'
Bp
x
o
r d x d'
k
(2k 1)
加强 减弱
k 0,1,2,
2
第 十一章 光学
2
物理学
第五版
11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
d
s1
r1
s
r2
o
s2
r
d'
p
B
x
o
x
k d'
d
d ' (2k 1) 明纹 暗纹k Nhomakorabea,1,2,
d
2
第 十一章 光学
3
物理学
旳角度.
杨氏双缝干涉实验(课堂PPT)
1
2
一、 杨氏双缝干涉
1、 杨氏双缝干涉实验装置
双缝
s
s1
2ao
s2
2a
r1 r2
D
D 2a
D
红光入射
观察屏
Bp
x
o
白光入射
x
3
2、干涉条纹
r2 r1 r
s 2asin
D 2a
s1
2a
o
r1
r2
p
x
o
sin tan x / D
2a tan 2a x
s 2 r
D
D
2a x k
D
干涉加强
x k D
2a
明纹中心
k 0,1,2,
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)
2Leabharlann 干涉减弱 x (2k 1) D
4a
暗纹中心 k 0,1,2,
x1
D
4a
一级暗纹
x2
3D
4a
二级暗纹 ┄┄
4
一、杨氏双缝干涉
1、 杨氏双缝干涉实验装置
光程差
2a
x D
k
干涉加强
2、干涉条纹
明纹公式 x k D
2a
暗纹公式 x (2k 1) D
4a
k 0,1,2,
5
3 干涉条纹形状及间距
明纹条件 暗纹条件
x k D
x
2a (2k 1)
D
4a
k 0,1,2,
相邻两条明纹或暗纹的距离：
大学物理C3杨氏双缝干涉
2 760nm 0.25mm
1.0m
6 .0 8 m
m
x x红 光 x紫 光 2.88 m m
A 屏
B
求：第二级干涉条纹中紫光和红光极大点的间距?
(白光波长范围是400-760nm)
解：
k
x明 2a D
k D
d
紫光 : 400nm
白光
d 0.25m m
x紫光
2 400nm 0.25mm
1.0m
3.2m m
D 1.0m
红光 : 760nm
x红光
§12-2 杨氏双缝干涉 一、实验装置
x
S1
2a
o
S2
D
D >> 2a
x
二、条纹规律
1）相位差：
波程差
2 2
(r2 r1 )
r12 D 2 ( x a ) 2
r
2 2
D2
(x
a )2
S1
2a
r1 r2
S2 D
p· x
a ao
r
2 2
r12
r2 a
2a
ao
S2 D
2k 时
干涉加强
k 明条纹
( 2 k 1 ) 时 干涉减弱 (2k 1) 暗条纹
2
2a D
x
( 2 k
k
1)
2
k 0, 1, 2,
x k D
2a
明纹位置
x (2k 1) D 4a 暗纹位置
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。
经典实验讲义-杨氏双缝干涉 (测量实验)
杨氏双缝干涉 (测量实验)一、实验目的观察双缝干涉现象及测量光波波长二、实验原理用两个点光源作光的干涉实验的典型代表，是杨氏实验。
杨氏实验以简单的装置和巧妙的构思就实现普通光源来做干涉，它不仅是许多其它光学的干涉装置的原型，在理论上还可以从中提许多重要的概念和启发，无论从经典光学还是从现代光学的角度来看，杨氏实验都具有十分重要的意义。
杨氏实验的装置如附图4所示，在普通单色光源（如钠光灯）前面放一个开有小孔S的，作为单色点光源。
在S照明的范围内的前方，再放一个开有两个小孔的S1和S2的屏。
S1和S2彼此相距很近，且到S等距。
根据惠更斯原理，S1和S2将作为两个次波向前发射次波（球面波），形成交迭的波场。
这两个相干的光波在距离屏为D的接收屏上叠加，形成干涉图样。
为了提高干涉条纹的亮度，实际中S，S1和S2用三个互相平行的狭缝（杨氏双缝干涉），而且可以不用接收屏，而代之目镜直接观测，这样还可以测量数据用以计算。
在激光出现以后，利用它的相干性和高亮度，人们可以用氦氖激光束直接照明双孔，在屏幕同样可获得一套相当明显的干涉条纹，供许多人同时观看。
附图4 杨氏实验原理图参看附图4，设两个双缝S1和S2的间距为d，它们到屏幕的垂直距离为D（屏幕与两缝连线的中垂线相垂直）。
假定S1和S2到S的距离相等，S1和S2处的光振动就是具有相同的相位，屏幕上各点的干涉强度将由光程差L∆决定。
为了确定屏幕上光强极大和光强极小的位置，选取直角坐标系o-xyz，坐标系的原点O位于S1和S2连线的中心，x轴的方向为S1和S2连线方向，假定屏幕上任意点P的坐标为（x,y,D），那么S1和S 2到P点的距离r1和r2分别写为：1122r S pr S p====(1)由上两式可以得到22212r r xd -=若整个装置放在空气中，则相干光到达P 点的光程差为： 21122xdL r r r r ∆=-=+ 在实际情况中，，这时如果x 和y 也比D 小的多（即在z 轴附近观察）则有122r r D +≈。
杨氏双缝干涉实验讲义
杨氏双缝干涉一、实验目的1、理解干涉的原理；2、掌握分波阵面法干涉的方法；3、掌握干涉的测量，并且利用干涉法测光的波长。
二、实验原理图1 杨氏双缝干涉原理图杨氏双缝干涉原理如图1所示，其中S为单缝，S1和S2为双缝，P为观察屏。
如果S 在S1和S2的中线上，则可以证明双缝干涉的光程差为式中，d为双缝间距，θ是衍射角，l是双缝至观察屏的间距。
当由干涉原理可得，相邻明纹或相邻暗纹的间距可以证明是相等的，为，因此，用厘米尺测出l，用测微目镜测双缝间距d和相邻条纹的间距Δx，计算可得光波的波长。
三、实验仪器1:钠灯（加圆孔光阑）；2:透镜L1(f’=50mm)；3:二维架（SZ-07）；4:可调狭缝（SZ-27）；5：透镜架（SZ-08）；6：透镜L2(f’=150mm)；7：双棱镜调节架（SZ-41）；8：双缝；9：延伸架（SZ-09）；10：测微目镜架（SZ-36）；11：测微目镜（SZ-03）12、13、15：二维平移底座（SZ-02）；14、16：升降调节座（SZ-03）图2 实验装置图四、实验内容及步骤1、参考图2安排实验光路，狭缝要铅直，并与双缝和测微目镜分划版的毫尺刻线平行。
双缝与目镜距离适当，以获得适于观测的干涉条纹。
2、调单缝、双缝，测微目镜平行且共轴，调节单缝的宽度，三者之间的间距，以便在目镜中能看到干涉条纹。
3、用测微目镜测量干涉条纹的间距△x以及双缝的间距d，用米尺测量双缝至目镜焦面的距离l，计算钠黄光的波长λ，并记录结果。
4、观察单缝宽度改变，三者间距改变时干涉条纹的变化，分析变化的原因。
五、实验数据及结果1、测钠光波长数据表测微目镜放大倍率为15倍，所以相邻条纹间距以及双缝间距的实际值应该为读数除以15。
2、测得钠光波长平均值：λ¯=钠黄光波长公认值（或称标准值）：589.44nm3、绝对误差△λ=｜589.44-λ¯｜=4、相对误差=(△λ/589.44)×100%=六、注意事项1、单缝、双缝、必须平行，且单缝在双缝的中线上。
杨氏双缝干涉
第三章
波动光学
从光学历史发展及研究内容，光学划分为 几何光学：以光的直线传播规律为基础研究 反射、折射、散射 及研究各种光学仪器的理论。 波动光学:研究光的电磁性质和传播规律 特别是光的干涉、衍射及偏振的规律。 量子光学：以光的粒子性及近代量子理论 为基础研究光与物质相互作用 的规律。
S2 S1C ，S1 P CP
二. 强度分布规律
r2 r1
E
S1
● ●
P
通常情况下，
S
d M
S2
x o
C
D
D＞＞ d， θ 很小
S2 S1C ，S1 P CP
r2 r1 S C d sin dtg
2
d x D
x tg D
实验装置放 入水中后条纹间距变小。
（3）当白光照射时，现象如何？ 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.当k级红色明纹位置xk红大于k+1级紫 色明纹位置x(k+1)紫时，光谱就发生重叠。据前述内容有
xk红
D k 红 d
D ( k 1) 紫 d
x( k 1) 紫
k 27 k 22
思考题：p202 22.1，22.6 作业题：p203 22.4，22.7
D （1） 两相邻明纹（或暗纹）间距 x d 若D、d 已定，只有，条纹间距 x 变宽。
若已定，只有D↑、d↓（仍然满足d>> )，
条纹间距
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
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杨氏双缝干涉
一、实验目的
1、理解干涉的原理；
2、掌握分波阵面法干涉的方法；
3、掌握干涉的测量，并且利用干涉法测光的波长。
二、实验原理
图1 杨氏双缝干涉原理图
杨氏双缝干涉原理如图1所示，其中S为单缝，S1和S2为双缝，P为观察屏。
如果S 在S1和S2的中线上，则可以证明双缝干涉的光程差为
式中，d为双缝间距，θ是衍射角，l是双缝至观察屏的间距。
当
由干涉原理可得，相邻明纹或相邻暗纹的间距可以证明是相等的，为
，因此，用厘米尺测出l，用测微目镜测双缝间距d和相邻条纹的间距Δx，计算可得光波的波长。
三、实验仪器
1:钠灯（加圆孔光阑）；2:透镜L1(f’=50mm)；3:二维架（SZ-07）；4:可调狭缝（SZ-27）；5：透镜架（SZ-08）；6：透镜L2(f’=150mm)；7：双棱镜调节架（SZ-41）；8：双缝；9：延伸架（SZ-09）；10：测微目镜架（SZ-36）；11：测微目镜（SZ-03）12、13、15：二维平移底座（SZ-02）；14、16：升降调节座（SZ-03）
图2 实验装置图
四、实验内容及步骤
1、参考图2安排实验光路，狭缝要铅直，并与双缝和测微目镜分划版的毫尺刻线平行。
双缝与目镜距离适当，以获得适于观测的干涉条纹。
2、调单缝、双缝，测微目镜平行且共轴，调节单缝的宽度，三者之间的间距，以便在目镜中能看到干涉条纹。
3、用测微目镜测量干涉条纹的间距△x以及双缝的间距d，用米尺测量双缝至目镜焦面的距离l，计算钠黄光的波长λ，并记录结果。
4、观察单缝宽度改变，三者间距改变时干涉条纹的变化，分析变化的原因。
五、实验数据及结果
1
次数△x(mm)d(mm)l(mm)
(nm) 1
2
3
4
5
注意：为减小测量误差，不直接测相邻条纹的间距△x，而要测n个条纹的间距再取平均值；另外由于测微目镜放大倍率为15倍，所以相邻条纹间距以及双缝间距的实际值应该为读数除以15。
2、测得钠光波长平均值：λ¯=
钠黄光波长公认值（或称标准值）：589.44nm
3、绝对误差△λ=｜589.44-λ¯｜=
4、相对误差=(△λ/589.44)×100%=
六、注意事项
1、单缝、双缝、必须平行，且单缝在双缝的中线上。
2、单缝的宽度要恰当。
3、测微目镜测量时，不能回转，防止回转误差。
七、思考题
1、若狭缝宽度变宽，条纹如何变化？
2、若双缝与屏幕间距变小，条纹如何变化？
3、在做实验时，若按要求安装好实验装置后，在光屏上却观察不到干涉图样，可能的原因是什么？。