分波前干涉杨氏干涉实验.ppt
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杨氏双缝干涉实验 ppt课件
x明 k d
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。
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。
第十二章光的干涉和干涉系统ppt课件
而任意一个中心发出的光波经过双孔或双缝后都能在接受屏上 由于 干涉而形成干涉强度分布，但由于各个发光中心在光源S上的位置 不同，因而在接受屏上所形成的干涉花样的位置也不同，如图所示 L、M、N所形成的干涉花样的零级条纹的位置分别为OL、OM、 ON。不同的光源所发出的光波之间不能干涉，因而只能将干涉强 度简单相加，即不同的干涉花样会相互交叠。那么观察屏上的光强 分布是什么样？
(W d ) D
其中W称为是到达屏（干涉场）上某点的两条相干光线间的夹角 叫做相干光束的会聚角。上式表明条纹间距正比于相干光的波长， 反比于相干光束的会聚角。
二、两个单色相干点光源在空间形成的干涉场
在屏幕上得到等距的直线干涉条纹是有条件的，即d《D，并且在z 轴附近的小范围内观察。但是，屏幕的位置实际上是可以在S1和S2 发出的两个光波的交叠区域内任意放置的；在屏幕任意放置的情况 下，一般就得不到等距的直线条纹。在点光源照明下，干涉条纹是 空间位置对S1和S2等光程差点的集合。
1）干涉条纹强度分布：
I
4I0
cos2
d D
x
当
x m D
d
(m，在0,干1涉, 场2中, 的) 点有最大光强
I 4I0
当
x (m 1) D
，在干涉场中的点有最小光强
(m 0, 1, 2, )
2d
2）条I纹间0 隔：
或
，为亮纹。 ，为暗纹。
e D
d
e
W
3）在屏幕上得到等距的直线干涉条纹
本章学习要求：
1、理解获得相干光的方法，了解干涉条纹的定域性。
2、掌握条纹可见度的定义以及空间相干性、时间相干性和光源 振幅比对条纹可见度的影响。
3、掌握以杨氏干涉装置为典型的分波前法双光束干涉，熟悉光 强分布的计算，分析干涉条纹的特征，如条纹形状、位置及间 距等。
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
《分波前干涉》课件 (2)
分波前干涉在实际应用中的应用
本节将介绍分波前干涉在光学图像处理、医学成像和材料表面检测等领域中的实际应用。
光学图像处理
利用分波前干涉的原理，对光 学图像进行处理和增强，提高 图像的质量和清晰度。
医学成像
利用分波前干涉技术，改善医 学成像的分辨率和对比度，提 高诊断的准确性。
材料表面检测
通过应用分波前干涉，实现对 材料表面缺陷和纹理的高精度 检测和分析。
学习目的及准备工作
通过学习分波前干涉，您将了解它在光学图 像处理、医学成像和材料表面检测中的实际 应用。
原理讲解
本节将详细介绍分波前干涉的原理、光路差的计算、空间相干性与分波前干涉以及光程差调制。 • 分波前干涉原理介绍 • 光路差的计算 • 空间相干性与分波前干涉 • 光程差调制
分波结分波前干涉的优缺点，并探讨它未来的发展和应用前景。
1 分波前干涉的优缺点
分波前干涉可以提供高分辨率、高灵敏度的测量结果，但也存在一些技术挑战和限制。
2 对分波前干涉的展望
随着技术的不断发展，分波前干涉将在更广泛的领域中得到应用，并有望实现更高级别 的精确测量。
参考文献
在这一节中，我们将提供相关的期刊论文、会议论文及专利文献，便于您进 一步学习分波前干涉的相关内容。
《分波前干涉》PPT课件 (2)
欢迎来到《分波前干涉》PPT课件！在本次课件中，我们将介绍分波前干涉 的原理、实验配置以及在实际应用中的应用。让我们一起来探索这个令人着 迷的光学现象。
引言
在这一部分中，我们将介绍分波前干涉的概述，以及学习和准备工作的目的。
分波前干涉概述
分波前干涉是一种基于光的相干性的现象， 它可以产生干涉图案来分析光的特性。
在这一节中，我们将详细讲解配置光学实验装置、选择适合的光源以及调节分波前干涉仪器的步骤。
波动光学第1讲——光的干涉 杨氏双缝干涉.ppt
三棱镜 滤光片 激光器件
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
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
13.4分波前干涉-杨氏干涉实验
第 十三 章 光的干涉
10
大学物 理学
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
例4: 在杨氏实验中，双缝间距为0.45 mm，使用波长为540 nm 的光观测。(1) 要使光屏C上条纹间距为1.2 mm，光屏应离双缝 多远？(2) 若用折射率为1.5、厚度为9.0 m的薄玻璃片遮盖狭 缝S1，光屏上干涉条纹将发生什么变化？ D D x 解:⑴由式 x 得 d d
P'
P
s1
d
L M D
s2
半波损失：
L处为暗纹说明反射光相位发生了π的突变，相当 于有半个波长的损失，故将这种现象称为半波损失
第 十三 章 光的干涉
15
大学物 理学
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
P'
P
s1
d
L M D
s2
发生半波损失条件： 从光密介质反射回光蔬介质
半波损失 ：光由光速较大的介质射向 光速较小的介质时，反射光位相突变 π .
1
B
2
C
h
A
第 十三 章 光的干涉
17
大学物 理学
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验 2
解 计算波程差
B
2
1
C
h
r AC BC
AC (1 cos 2 )
2
A
2
AC h sin
r h sin (1 cos 2 )
2
极大时 r k
第 十三 章 光的干涉
18
大学物 理学
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验 2 1
杨氏双缝干涉实验(课堂PPT)
分波面与分振幅
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：
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：
分波前干涉PPT课件
半波损失
*当光从折射率小的光疏介质，正入射或掠入射于折射率 大的光密介质时，则反射光有半波损失。
*当光从折射率大的光密介质，正入射于折射率小的光疏介质 时，反射光没有半波损失。
*折射光没有相位突变
没有半波损失
有
半 波
n
1
反射波 n1 n2
n
2
反射波
损 失
n2
折射波
n
1
折射波 n1 n2
五、干涉条纹的可见度与光源的宽度和单色性
例:在杨氏实验装置中，采用加有蓝绿色滤光片的白光 光源，其波长范围为x=100nm，平均波长为490nm.试 估算从第几级开始,条纹变得无法分辨?
解 设该蓝绿光的波长范围为l1～l2,则按题意有
l2 l1 l 100nm,
1 2
(l2
l1 )
l
490nm
对应于l1l,杨氏干涉条纹中第k级明纹的位置分别为
原子发射的光，其波列长度是有限的 ，光谱线都有一定宽度，不是严格的 I0/2 单色光钠光灯发出的黄色光不是单色 光。氦-氖激光器发出的光也不是严 格的单色光。
l
l
Δλ
波列越长，谱线宽度越窄， 光的单色性越好。
Δλ
谱线宽度
相干光
先对光波做一描述：
光波是矢量 E 和 H 在空间的传播。
E
实验证明光波中参与与物
4.思考：
（1）要条纹变宽，可采取什么措施？ x=Dld
（2）用白光照射双缝, 在 S1和 S2 用一滤光片,则结果将 如何？在 S1和 S2 分别用不同滤光片，则结果又如何？ （3）用单色光照射双缝, 在S1或 S2 前放一透明介质片 （如云母）,则结果将如何？
此时中央 明纹下移
146分波前干涉-PPT精选文档
1. 干涉条纹的可见度（也称衬比度或对比度）
Imax Imin 定义 V Imax Imin
Imin = 0时, 清晰度为最高,V=1
Imax = Imin 时,干涉条纹消失,V=0
5
2. 空间相干性
狭缝间距对干涉条纹的可见度有很大的影响，这可 用光场的空间相干性来描述。 p
r1
光源上边缘到P点的光程差
bD 同理，光源下边缘有 x R (2b) D 零级亮条纹宽度 x R D x 光屏上出现干涉条纹的条件是
即
( 2 b ) D D R , 或 ( 2 b ) R ( 2 a ) ( 2 a )
2a
对有一定宽度的光源，缝宽2a满足条件 3. 时间相干性
( 2a )
这表示干涉条纹整体向下平移了10mm。
10
例 2: 在杨氏实验中双缝的间距为0.20 mm，光屏与 狭缝的距离为50 cm, 测得光屏上相邻亮条纹的间距 为1.5 mm。求光波的波长。
D 解: 由式 x 2a
得
3 3
2 a x0 . 2 0 1 0 1 . 5 1 0 7 m 6 . 0 1 0m 2 D 5 0 1 0
2 2 r r r ) ( r )4 a x 2 1 ( 2 rr 1 2 1
D
因2a、x 都很小，近似有r2 + r1 = 2D，上式变为 2a 2D = 4ax , x 即 Δ D 将此式代入亮暗纹条件得
D 2 k, k 0 , 1 , 2 , a 2 x 2
§14-6 分波前干涉
一、杨氏干涉 1. 实验装置
s1
S
明条纹位置 明条纹位置
高二物理竞赛课件：分波前干涉 (1)
6
3. 假如用白光照射狭缝s，干涉花样是各种颜色 的彩条。波长越短，条纹间距越小，所以最靠近 水平线o的亮条纹应呈紫色，而红光的第一级亮条 纹与水平线o的距离，与其它色光的第一级亮条纹 相比为最大。而中央亮条纹仍呈白色。
杨氏干涉可用于测量波长，也是光的波动性 的实验依据。
7
例 1: 在杨氏实验中，双缝间距为0.45 mm，使用波长 为540 nm的光观测。(1) 要使光屏C上条纹间距为1.2 mm，光屏应离双缝多远？(2) 若用折射率为1.5、厚度 为9.0 m的薄玻璃片遮盖狭缝S2，光屏上干涉条纹将 发生什么变化？
2
一、杨氏实验 1. 实验装置
S1 S
S2
用普通单色光源(如钠光灯)照射小孔s， s就成为点 光源，发射球面波。在s之后的对称位置上安放另 外两个小孔s1和s2，它们一般是处于同一平面上， 这个平面就成了由s发出的球面波的波前。由s1和 s2发出的光则是从同一波前上分离出来的两部分，
无疑是相干的，它们在空间相遇将发生干涉现象 。
将此式代入亮暗纹条件得
D
亮纹中心位置
暗纹中心位置
5
根据以上计算结果有以下三个结论：
1.屏C上出现的干涉条纹是以点o所对应的水平线
为对称，沿上下两侧亮暗交替，等距离地排列。 相邻亮条纹中心或相邻暗条纹中心的距离都是
D/2a 。
2.与o所对应的水平线，处于x=0，一定是亮 条纹的中心，这条亮条纹称为中央亮条纹。
分波前干涉
杨氏双缝干涉实验是利用分波前法获得相干 光的。
杨氏就是托马斯·杨，曾是一位英国的天才。
人们对托马斯·杨的评价是：他是一个将科学 和艺术并列研究、对生活充满热望的天才，我 们几乎可以这样说：他生命中的每一天都没有 虚度。曾被誉为“世界上最后一个什么都知道 的人”。
3. 假如用白光照射狭缝s，干涉花样是各种颜色 的彩条。波长越短，条纹间距越小，所以最靠近 水平线o的亮条纹应呈紫色，而红光的第一级亮条 纹与水平线o的距离，与其它色光的第一级亮条纹 相比为最大。而中央亮条纹仍呈白色。
杨氏干涉可用于测量波长，也是光的波动性 的实验依据。
7
例 1: 在杨氏实验中，双缝间距为0.45 mm，使用波长 为540 nm的光观测。(1) 要使光屏C上条纹间距为1.2 mm，光屏应离双缝多远？(2) 若用折射率为1.5、厚度 为9.0 m的薄玻璃片遮盖狭缝S2，光屏上干涉条纹将 发生什么变化？
2
一、杨氏实验 1. 实验装置
S1 S
S2
用普通单色光源(如钠光灯)照射小孔s， s就成为点 光源，发射球面波。在s之后的对称位置上安放另 外两个小孔s1和s2，它们一般是处于同一平面上， 这个平面就成了由s发出的球面波的波前。由s1和 s2发出的光则是从同一波前上分离出来的两部分，
无疑是相干的，它们在空间相遇将发生干涉现象 。
将此式代入亮暗纹条件得
D
亮纹中心位置
暗纹中心位置
5
根据以上计算结果有以下三个结论：
1.屏C上出现的干涉条纹是以点o所对应的水平线
为对称，沿上下两侧亮暗交替，等距离地排列。 相邻亮条纹中心或相邻暗条纹中心的距离都是
D/2a 。
2.与o所对应的水平线，处于x=0，一定是亮 条纹的中心，这条亮条纹称为中央亮条纹。
分波前干涉
杨氏双缝干涉实验是利用分波前法获得相干 光的。
杨氏就是托马斯·杨，曾是一位英国的天才。
人们对托马斯·杨的评价是：他是一个将科学 和艺术并列研究、对生活充满热望的天才，我 们几乎可以这样说：他生命中的每一天都没有 虚度。曾被誉为“世界上最后一个什么都知道 的人”。
《分波前干涉》课件
分波前干涉的优点
高分辨率
抗干扰能力强
分波前干涉利用干涉原理，可以对被测物 体进行高分辨率的成像，有助于获取物体 表面的微小细节。
由于干涉现象对环境噪声的干扰具有一定 的抑制作用，因此分波前干涉在复杂环境 下也能获得较为准确的测量结果。
可测量透明和反射物体
非接触测量
分波前干涉不仅可以测量反射物体，还可 以对透明物体进行测量，扩大了应用范围 。
光学研究
分波前干涉实验装置可用 于研究光学中的干涉现象 ，如薄膜干涉、光栅干涉 等。
物理教学
分波前干涉实验装置可用 于大学物理教学，帮助学 生理解干涉现象和原理。
03 分波前干涉的应用
测量光束的相干长度
相干长度是描述光束相干性的一 个重要参数，它决定了光束的相
干范围。
分波前干涉技术可以通过测量干 涉条纹的变化来计算光束的相干 长度，从而了解光束的相干特性
02 分波前干涉的实验装置
分波前干涉实验装置的组成
分束器
将激光分成两束或多束，形成 相干光束。
干涉仪
用于产生干涉现象，通常由多 个反射镜和分束器组成。
激光器
用于产生高相干性的光源，为 干涉实验提供单色性好的光源 。
反射镜
用于改变光束的方向，使光束 在空间中相遇。
探测器
用于探测干涉现象，记录干涉 条纹。
分波前干涉采用非接触测量方式，不会对 被测物体造成损伤，适合测量易碎、易变 形的物体。
分波前干涉的缺点
对光源要求高
分波前干涉需要使用相干性较好的激 光光源，成本较高，且光源的稳定性 对测量结果影响较大。
测量环境要求高
为了避免外界干扰对测量结果的影响 ，分波前干涉需要在较为封闭、安静 的环境中进行。
dd杨氏干涉实验.ppt
n 1 ) t 3 由以上两式可得： (
9 3 3 550 10 n 1 1 1 . 58 6 t 2 . 58 10
例 钠光灯作光源，波长 5 8 9 . 3 n m ，屏与双缝的距离
D=500mm,(1)d=1.2mm和d=10mm,相邻明条纹间距分别 为多大？（2) 若相邻明条纹的最小分辨距离为0.065mm,能 分辨干涉条纹的双缝间距是多少？
•当d 减小时，e增大，条纹变稀疏,条纹分辨越清。
③双缝与屏幕间距D改变：
•当D 减小时，e减小，零级明纹中心位置不变，条
纹变密。 •当D 增大时，e增大，条纹变稀疏。
介质对干涉条纹的影响
①在S1后加透明介质薄膜，干涉条纹如何变化？ 零级明纹上移至点P，屏上所 有干涉条纹同时向上平移。
移过条纹数目Δ N=(n-1)t/λ
G
S1
S
d
r1
P
r2
D
x O
干 涉 条 纹
S2
I
光 强 分 布
同振动方向、同频率、有恒定初相差的两个光源所发 出的两列光波的叠加。为简化计算，设光源是单色的
二、干涉条纹的计算
考察屏上某点P处的强度分布。由于S1、S2 对称设置，且大
小相等，认为由S1、S2 发出的两光波在P点的光强度相等，
即I1=I2=I0，则P点的干涉条纹分布为
条纹移动距离 x=Δ N·e 若S2后加透明介质薄膜，干 涉条纹下移。
S1 d S2
r1 r2
P
x
O
②若把整个实验装置置于折射率为n的介质中
条纹间距为
D0 D e nd d
干涉条纹变密
杨氏双缝干涉的应用
杨氏干涉模型PPT课件
S2
射光的波长为。
r2
问：原来的零极条纹
h
移至何处？若移至原
来的第 m 级明条纹处，其厚度 h 为多少？
解：从S1和S2发出的相干光所对应的光程差
(r2 h nh) r1
当光程差为零时，对应零条 r2 r1 (n 1)h 0
纹的位置应满足：
所以零级明条纹下移
28
第28页/共34页
原来 m 级明条纹位置满足：
(r2 r1)
2dx (r2 r1)
2dx 2D
d x D
d D x D
• 光强极大（明条纹） Order of interference
xd 2m , m 0, 1, 2,
x mD
干涉 条件
D
2
d
• 光强极小（暗条纹）
xd (2m 1) , m 0, 1, 2,
观 测 屏
(interference fringe)
13
第13页/共34页
在空气中n1=n2=1
S1
r1
d
x
r2
xe
O x0
I
S2
D
两光波的波程：
r12
D2
(x
d 2
)2
r22
D2
(x
d )2 2
r22 r12 2dx (r2 r1) (r2 r1)
14
第14页/共34页
2.两相干光的波程差
2.频率相同； 3.初相位差恒定。
4
第4页/共34页
• 相干叠加
I p I1 I2 2 I1I2 cos
▲相长干涉（明纹） 2m , (m = 0,±1, ± 2,
± 3…)
2020年高中物理竞赛—基础光学22双缝干涉：杨氏实验 (共13张PPT)
d x D (2k 1)
2d
相邻两纹或相邻暗纹间距相等
均等于 Δx D
d
所以双缝干涉花样是一组等间距直条纹
讨论
(1) 屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为
x D
d
一系列平行的 明暗相间条纹
(2) 已知 d , D 及Δx,可测
(3) Δx 正比 , D ; 反比 d
(4) 当用白光作为光源时，在零级白色中央条纹两边对称地 排列着几条彩色条纹,从中心往上看,彩色为紫到红. (x )。
(4)、如果用白光入射，屏幕只有中央条纹是白色的，其它各级 条纹是彩色的，波长由紫到红向外展开。
(5)、条纹级数有限。 (6)、各级明条纹亮度相近。
观察屏
S S1 r1
相遇区
S2
r2
P
强度分布 •确定相干光束 步骤 •计算光程差 •根据相长 相消条件确定坐标
S
D>>d
d sin
x
观察屏
S1 r1
dr
S 2 r2
d mm
D
D m
装置1
o
xP
r1 r2 r
两光线光程差 d sin
因为两光线几乎平行 所以 角较小
d sin dtg
d sin dtg
d x D
k (k 0,1,2, ) 亮纹
(2k 1)
2
(k 0,1,2, ) 暗纹
亮纹所在的位置坐标 暗纹所在的位置坐标
x D k
（5）光强分布
I
4I0
-4
-2
0
-2
-1
0
x -2
x -1
0
-2(/d)
-(/d)
2d
相邻两纹或相邻暗纹间距相等
均等于 Δx D
d
所以双缝干涉花样是一组等间距直条纹
讨论
(1) 屏上相邻明条纹中心或相邻暗条纹中心间距为
x D
d
一系列平行的 明暗相间条纹
(2) 已知 d , D 及Δx,可测
(3) Δx 正比 , D ; 反比 d
(4) 当用白光作为光源时，在零级白色中央条纹两边对称地 排列着几条彩色条纹,从中心往上看,彩色为紫到红. (x )。
(4)、如果用白光入射，屏幕只有中央条纹是白色的，其它各级 条纹是彩色的，波长由紫到红向外展开。
(5)、条纹级数有限。 (6)、各级明条纹亮度相近。
观察屏
S S1 r1
相遇区
S2
r2
P
强度分布 •确定相干光束 步骤 •计算光程差 •根据相长 相消条件确定坐标
S
D>>d
d sin
x
观察屏
S1 r1
dr
S 2 r2
d mm
D
D m
装置1
o
xP
r1 r2 r
两光线光程差 d sin
因为两光线几乎平行 所以 角较小
d sin dtg
d sin dtg
d x D
k (k 0,1,2, ) 亮纹
(2k 1)
2
(k 0,1,2, ) 暗纹
亮纹所在的位置坐标 暗纹所在的位置坐标
x D k
（5）光强分布
I
4I0
-4
-2
0
-2
-1
0
x -2
x -1
0
-2(/d)
-(/d)
高二物理竞赛分波前干涉装置和光场的空间相干性课件
由有于：n：1 S__SM___1___N_2__n_S_M2____N__2__N___2
n2
_______
S2N2
_____
_______
_______
_____
n1 SM1 n M1N1 n2 S1N1
_______
_____
_______
(n1 SM 2 n M 2 N2 ) (n1 SM1 n M1N1 )
（1）仅有两个点源时的反衬度
随两个点源错开距离的增加，两套干涉 图样非相干迭加的反衬度逐渐下降。 两套干涉图样错开半个条纹间距时， 反衬度下降为零。
4．干涉条纹的移动
1）条纹移动的原因
光源移动、装置结构变动或 光路中的媒质变化。
2）观察条纹移动的方法
两种方法： 定点观察，跟踪观察
3）杨氏实验中光源在 x方向移动了s， 求零级条纹移动的距离？
s
S
R1
S1
d
S
R2 R
S2
r1 r2
D
x0P0
P0 x
设点光源移动s后，零级条纹由p0点移至 p0'点。
L (R2 r2 ) (R1 r1) 0 ，r2 r1 R1 R2
得：d D
x0
d R
s
，即：x0
D s
R
4）注意：（1）光源沿Y方向平移时，条纹
级次的X方向位置不变动。 （2）双面境等干涉装置的关
系式与上式不同。
5、光源宽度对干涉条纹的影响
1）光源在Y方向展宽时反衬度不变
2）光源在X方向展宽时反衬度下降
第三章 干涉装置和光场的时空相干性
3）杨氏实验中光源在 方向移动了 ，
§1 分波前干涉装置和 由于掠入射时的半波损， 点处是暗条纹。
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2
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
d
s1
r1
s
r2
o
Bp
x
o
s2
r
d'
3 用坐标x表示的干涉加强或减弱的条件
x
k D
d
D (2k 1)
明纹 暗纹
k 0,1,2,
d
2
第 十三 章 光的干涉
3
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
x
k D
d
D (2k 1)
r2
x
x
考察中央亮纹在遮
d
o
x0
I
盖前后的位置：
d
亮纹中心位置：x D k, k 0,1, 2,
d
S1遮盖前： k 0, x 0 在O点
S1遮盖后： 假设在P点
ΔL= (nh+r1h)r2 = h(n1)+(r1r2 )
r2
r1
d D
x
L hn 1 d x D
1.0
m
1.0 102 m
这表示干涉条纹整体向上平移了10mm。
移动条纹数： N x
x
第 十三 章 光的干涉
13
大学物 理学
三
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
劳埃德镜（书P128）
P'
P
s1
d
s2
ML
D
实验发现：L处（反射镜表面）为暗纹。
M为系统对称面，L处相当于双缝中的O点，应
该出现明纹。
tan
x/D
L r2
r1
d
x D
第 十三 章 光的干涉
1
大学物 理学
d
实 s1
s验
装 置
o
s2
r
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
r1
r2
Bp
x
o
D
2 干涉加强或减弱的条件
L d x D
k 加强
(2k 1) 减弱
2
第 十三 章 光的干涉
k 0,1,2,
电星所发射的电磁波的波长为20.0 cm,求第一
次测到极大值时，射电星的方位与湖面所成
的角度.
2 1
BC
2
h
A
第 十三 章 光的干涉
17
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
2 1
BC 2
h
A
解 计算波程差
r AC BC
第 十三 章 光的干涉
14
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
P'
P
s1
d
s2
ML
D
半波损失：
L处为暗纹说明反射光相位发生了π的突变，相当 于有半个波长的损失，故将这种现象称为半波损失
第 十三 章 光的干涉
15
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
P'
P
s1
d
s2
ML
D
发生半波损失条件： 从光密介质反射回光蔬介质
d
第 十三 章 光的干涉
7
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
(1) d 、D 一定时，若 变化, 则 x 将怎样变化？
第 十三 章 光的干涉
8
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
(2) 、D 一定时,条纹间距 d与 x的关系如何？
第 十三 章 光的干涉
9
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
的光观测。(1) 要使光屏C上条纹间距为1.2 mm，光屏应离双缝
多远？(2) 若用折射率为1.5、厚度为9.0 m的薄玻璃片遮盖狭
缝S1，光屏上干涉条纹将发生什么变化？
解:⑴由式
x
D d
得
x D
d
dx 0.45103 1.2 103 0.54 106
D
540109
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
一
实 验 装 置
杨氏双缝干涉实验
d
s1
r1
s
r2
o
s2
c
x
Bp
x
o
L
D
因 D d D x
S1 PS
2
0, PS1C
2
,
PS1
PC
1 光程差：L r2 r1 S2C d sin
D x
sin
m 5.4 107 1.0m
⑵遮盖狭缝S1光屏上干涉条纹将发生什么变化？
条纹间距 x D
d
遮盖前后条纹间距不变
r1
· p x x
d
Δ
r2
x
o x0
x
I
条纹是否整体平移？ 第 十三 章 光的干涉
D
11
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
条纹是否整体平移？
r1
· p x x
明纹 暗纹
k 0,1,2,
d
2
3级
x D (k 1)
红
d
紫
-2级 -1级 0级 1级 2级
(白)
k 0:
2 , K2
-3级
同一级：
1, K1
紫内红外---形成彩色光谱
不同级： 重叠
第 十三 章 光的干涉
6
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
讨论
条纹间距 x D (k 1)
理学
干涉问题分析的要点:
(1)搞清发生干涉的光束；
(2)计算光程差； (3)搞清条纹特点（形状、位置、级次分布、条 纹移动等）； (4)求出光强公式、画出光强曲线。
第 十三 章 光的干涉
10
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学例4: 在杨氏实验中，双缝间距为0.45 mm，使用波长为540 nm
半波损失 ：光由光速较大的介质射向
光速较小的介质时，反射光位相突变 π .
任何情况下折射光都不会发生半波损失
第 十三 章 光的干涉
16
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
例3 如图 离湖面 h=0.5 m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
x
k 0,1,2, x0
x
I
d
2
(3) x x D (k 1)
d
(4) 白光入射：
红
紫
k 0 : 中央：白光
3级 -2级 -1级 0级 1级 2级
(白)
第 十三 章 光的干涉
5
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
x
k D
d
D (2k 1)
明纹 暗纹
x
k 0,1,2, x0
x
I
d
2
4 条纹间距 ： x D (k 1)
d
5 条纹特点：
(1) 一系列平行的明暗相间的条纹；
(2) 不太大时条纹等间距；
第 十三 章 光的干涉
4
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
x
k D
d
D (2k 1)
明纹 暗纹
第 十三 章 光的干涉
12
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
L hn 1 d x D
中央亮条纹应满足
ΔL= 0的条件，于是得
r1
· p x x
d
Δ
r2
x
o x0
x
I
D
d h(n 1) x 0
D
遮盖后中央亮纹位置为
x
h(n 1)D
d
(1.5 1) 9.0 106 0.45 103
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
d
s1
r1
s
r2
o
Bp
x
o
s2
r
d'
3 用坐标x表示的干涉加强或减弱的条件
x
k D
d
D (2k 1)
明纹 暗纹
k 0,1,2,
d
2
第 十三 章 光的干涉
3
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
x
k D
d
D (2k 1)
r2
x
x
考察中央亮纹在遮
d
o
x0
I
盖前后的位置：
d
亮纹中心位置：x D k, k 0,1, 2,
d
S1遮盖前： k 0, x 0 在O点
S1遮盖后： 假设在P点
ΔL= (nh+r1h)r2 = h(n1)+(r1r2 )
r2
r1
d D
x
L hn 1 d x D
1.0
m
1.0 102 m
这表示干涉条纹整体向上平移了10mm。
移动条纹数： N x
x
第 十三 章 光的干涉
13
大学物 理学
三
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
劳埃德镜（书P128）
P'
P
s1
d
s2
ML
D
实验发现：L处（反射镜表面）为暗纹。
M为系统对称面，L处相当于双缝中的O点，应
该出现明纹。
tan
x/D
L r2
r1
d
x D
第 十三 章 光的干涉
1
大学物 理学
d
实 s1
s验
装 置
o
s2
r
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
r1
r2
Bp
x
o
D
2 干涉加强或减弱的条件
L d x D
k 加强
(2k 1) 减弱
2
第 十三 章 光的干涉
k 0,1,2,
电星所发射的电磁波的波长为20.0 cm,求第一
次测到极大值时，射电星的方位与湖面所成
的角度.
2 1
BC
2
h
A
第 十三 章 光的干涉
17
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
2 1
BC 2
h
A
解 计算波程差
r AC BC
第 十三 章 光的干涉
14
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
P'
P
s1
d
s2
ML
D
半波损失：
L处为暗纹说明反射光相位发生了π的突变，相当 于有半个波长的损失，故将这种现象称为半波损失
第 十三 章 光的干涉
15
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
P'
P
s1
d
s2
ML
D
发生半波损失条件： 从光密介质反射回光蔬介质
d
第 十三 章 光的干涉
7
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
(1) d 、D 一定时，若 变化, 则 x 将怎样变化？
第 十三 章 光的干涉
8
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
(2) 、D 一定时,条纹间距 d与 x的关系如何？
第 十三 章 光的干涉
9
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
的光观测。(1) 要使光屏C上条纹间距为1.2 mm，光屏应离双缝
多远？(2) 若用折射率为1.5、厚度为9.0 m的薄玻璃片遮盖狭
缝S1，光屏上干涉条纹将发生什么变化？
解:⑴由式
x
D d
得
x D
d
dx 0.45103 1.2 103 0.54 106
D
540109
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
一
实 验 装 置
杨氏双缝干涉实验
d
s1
r1
s
r2
o
s2
c
x
Bp
x
o
L
D
因 D d D x
S1 PS
2
0, PS1C
2
,
PS1
PC
1 光程差：L r2 r1 S2C d sin
D x
sin
m 5.4 107 1.0m
⑵遮盖狭缝S1光屏上干涉条纹将发生什么变化？
条纹间距 x D
d
遮盖前后条纹间距不变
r1
· p x x
d
Δ
r2
x
o x0
x
I
条纹是否整体平移？ 第 十三 章 光的干涉
D
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大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
条纹是否整体平移？
r1
· p x x
明纹 暗纹
k 0,1,2,
d
2
3级
x D (k 1)
红
d
紫
-2级 -1级 0级 1级 2级
(白)
k 0:
2 , K2
-3级
同一级：
1, K1
紫内红外---形成彩色光谱
不同级： 重叠
第 十三 章 光的干涉
6
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
讨论
条纹间距 x D (k 1)
理学
干涉问题分析的要点:
(1)搞清发生干涉的光束；
(2)计算光程差； (3)搞清条纹特点（形状、位置、级次分布、条 纹移动等）； (4)求出光强公式、画出光强曲线。
第 十三 章 光的干涉
10
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学例4: 在杨氏实验中，双缝间距为0.45 mm，使用波长为540 nm
半波损失 ：光由光速较大的介质射向
光速较小的介质时，反射光位相突变 π .
任何情况下折射光都不会发生半波损失
第 十三 章 光的干涉
16
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
例3 如图 离湖面 h=0.5 m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
x
k 0,1,2, x0
x
I
d
2
(3) x x D (k 1)
d
(4) 白光入射：
红
紫
k 0 : 中央：白光
3级 -2级 -1级 0级 1级 2级
(白)
第 十三 章 光的干涉
5
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
x
k D
d
D (2k 1)
明纹 暗纹
x
k 0,1,2, x0
x
I
d
2
4 条纹间距 ： x D (k 1)
d
5 条纹特点：
(1) 一系列平行的明暗相间的条纹；
(2) 不太大时条纹等间距；
第 十三 章 光的干涉
4
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
x
k D
d
D (2k 1)
明纹 暗纹
第 十三 章 光的干涉
12
大学物
13.1 分波前干涉-杨氏干涉实验
理学
L hn 1 d x D
中央亮条纹应满足
ΔL= 0的条件，于是得
r1
· p x x
d
Δ
r2
x
o x0
x
I
D
d h(n 1) x 0
D
遮盖后中央亮纹位置为
x
h(n 1)D
d
(1.5 1) 9.0 106 0.45 103