云南大学 软件学院 大学物理 实验7 光的干涉实验
大学物理实验光的干涉
实验准备
1.打开钠光灯，将半透半反镜正对钠光灯出光口， 使显微镜视野被均匀照亮。 2.转动目镜（对目镜调焦），使观察到的叉丝最 清楚。 3.柠松目镜止动螺丝，转动叉丝使叉丝呈正十字 形状（考虑一下这样做的目的）。调节好后， 拧紧目镜止动螺丝。 4.通过肉眼观察，调节牛顿环上 的螺钉，将黑点调至中心。 5.将待测物体插入两片玻璃之间 （靠近玻璃一侧边缘）制成空气 劈尖。注意：螺丝应该松开。
1. 将显微镜置于标尺边缘，移动使劈尖边缘处于显微镜 正下方。调节调焦鼓轮，使显微镜自下而上缓缓上升， 看到清晰的干涉条纹，随时调整角度对准钠光源。 2.转动测微手轮，使显微镜筒沿主尺移动，保证劈尖头 （玻璃边缘）、样品边缘及之间的所有条纹都能看到。 3.测量（两种方法任选一种）： 1）测量第一条暗纹坐标(M1)，第10条暗纹坐标(M10)，第 110条暗纹坐标(M110)以及最后一条暗纹坐标(Ms)。利用 以下公式计算。 L L M s M1 b M110 M10 / 100 H b 2 2）从两玻璃片的交线处开始，至待测物体边缘，数出暗 纹条数N，计算样品厚度。 H ( N 1) 2
测量透镜的曲率半径
R
r kR
2 k
2 J
r JR
r
Dm Dn R= __ 4(m n)
__
2
2
D
空气劈尖
n1 n1
将两片玻璃上下叠 放在一起，一端夹一薄 片，则在两片玻璃间形 成空气薄膜，称为空气 劈尖。由于在空气膜的 上下表面反射的光的光 程不同，两束光在空气 膜的上表面相遇，产生 一组等间距的直线状等 厚条纹。
实验注意事项
1.读数时叉丝应对准干涉暗环的中心。 2. 注意读数不要数错，测量时应向一个 方向转动，防止空程误差，否则数据全部 作废。 3.测量过程中防止震动引起干涉条纹的变 化。 4.实验时要将读数显微镜台下的反射镜翻 转过来，不要让光从窗口经反射镜把光反 射到载物台上，以免影响对暗环的观测。
光的干涉-大学物理课件
相干长度—
M
kM
2
：中心波 长
c1 S
S1 b1
aa·12P
c1 S
b1 S1
a1·P a2
b2
c2 S b2
c2 S2
只有同一波列 分成的两部分， 经过不同的路 程再相遇时，
2
能干涉
不能干涉
才能发生干涉。
上图表明，波列长度就是相干长度。 21
普通单色光：
：103 — 101 nm M ：103 — 101 m
（可用来定0级位置），其余级明纹构成彩带，
第2级开始出现重叠（为什么？）
13
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
14
二 . 光强公式
I I1 I2 2 I1I2 cos ， 若 I1 = I2 = I0 ，
则
I
4I0
cos2
2
I
光强曲线
4I0
( d sin 2 )
-4 -2 0 2 4
1.22 570109 2 103 rad 0.047
d0
3.07
31
§3.5 光程（optical path）
一. 光程 为方便计算光经过不同介质时引起的相差，
引入光程的概念。
真空中：a
·
b·
r
b
a
r
2
─真空中波长
介质中： a· b· n
b
a
r
2
r 介质 ─ 介质中波长
u c / n c / nn
光的干涉、衍射、偏振
1
光学是研究光的传播以及它和物质相互作用 问题的学科。
光学通常分为以下三个部分： ▲ 几 何 光 学 ：以光的直线传播规律为基础，主要
光的干涉与衍射的实验及应用
衍射原理：光波在障碍物边缘或穿过窄缝 时，波前的每一点都成为新的波源，发出 球面次波，向各个方向传播。
添加 标题
实验装置：通常采用单缝、双缝或细丝作 为衍射实验装置，通过观察衍射现象来研 究光的波动性质。
实验器材
单缝衍射实验装 置：由光源、单 缝、屏幕组成
双缝干涉实验装 置：由光源、双 缝、屏幕组成
光的干涉与衍射的实验及应用
汇报人：XX
单击输入目录标题 光的干涉实验 光的衍射实验 光的干涉与
实验原理
实验目的：验证光的波动性，观察干涉现象
实验原理：利用相干光束的叠加产生干涉现象，通过测量干涉条纹间距验证光的波动性
实验步骤：搭建实验装置，调整光源、分束器、反射镜和测量尺等 实验结果：观察到明显的干涉条纹，测量条纹间距并与理论值比较
实验器材
光源：激光器，提供单色 光
分束器：将一束光分成两 束或多束
反射镜：使光束发生反射， 形成相干光
干涉仪：用于测量干涉条 纹的移动和变化
实验步骤
准备实验器材：包括激光源、分束器、反射镜、光屏等 调整实验装置：确保激光束平行且高度一致 观察干涉现象：在光屏上观察到明暗相间的干涉条纹 记录实验结果：对干涉条纹进行拍照或记录数据
实验结果分析
干涉图样的形成：通过双缝干涉实验观察到明暗相间的干涉条纹
条纹间距与波长关系：根据公式计算条纹间距，验证波长与条纹间距的关系
干涉条件：通过实验分析得出产生干涉现象的条件是两列波的频率相同、振动方向相同、 相位差恒定
实验误差分析：对实验中可能出现的误差进行分析，并讨论减小误差的方法
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干涉与衍射在工业生产中的未来发展：随着光学技术和工业生产的发展，干涉和衍射的 应用将更加广泛，有望在智能制造、生物医疗等领域发挥重要作用。
《光的干涉实验》课件
优点：提高透光率，降低反射率，提高显示效果和能源利用效率
制作方法：通过真空镀膜、离子注入等方法在玻璃、塑料等基材上形 成薄膜
发展趋势：随着科技的发展，增透膜的应用领域将越来越广泛，性能 也将
偏振片的种类：线偏振片、圆 偏振片、椭圆偏振片等
度有关
干涉条纹颜色： 不同颜色的光 在薄膜上产生 不同的干涉条 纹，颜色与光
的波长有关
干涉条纹位置： 干涉条纹的位 置与薄膜的厚 度和光的入射
角度有关
干涉条纹变化： 当薄膜厚度或 入射角度发生 变化时，干涉 条纹会发生相
应的变化。
原理：利用光的干涉原理，使光线在薄膜中传播时发生干涉，从而提 高透光率
光源：单色光源， 如激光
双缝：两个平行的 狭缝，间距为波长 /2
观察屏：用于观察 干涉条纹
测量装置：用于测 量干涉条纹的间距 和亮度
准备观察屏：放置在双缝后 面，用于观察干涉条纹
准备双缝：制作两个平行的 狭缝，间距为λ/2
准备光源：选择合适的光源， 如激光器
调整光源：调整光源的强度 和方向，使光束通过双缝
观察干涉条纹：观察观察屏上 的干涉条纹，记录条纹的间距
和亮度
分析结果：根据干涉条纹的间 距和亮度，分析光的干涉现象
干涉条纹：出现明暗相间的条纹，表明光 具有波动性
干涉条纹间距：与双缝间距、光波长有关
干涉条纹亮度：与光强、双缝间距、光波 长有关
干涉条纹位置：与双缝间距、光波长有关 干涉条纹形状：与双缝间距、光波长有关 干涉条纹颜色：与光波长有关
薄膜干涉：光在薄膜上下表面反射形成的干涉现象 双缝干涉：光通过两个狭缝形成的干涉现象 迈克尔逊干涉仪：利用分光镜和反射镜形成的干涉现象 菲涅尔干涉仪：利用半透半反射镜形成的干涉现象
光的干涉与衍射现象的实验与应用
汇报人：XX
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光的干涉现象的实 验
光的衍射现象的实 验
光的干涉与衍射现 象的应用
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光的干涉现象的实 验
实验原理：利用两束相干光 波的叠加产生干涉现象
实验目的：验证光的干涉现 象
实验步骤：调整光源、分束器、 反射镜等装置，观察干涉条纹
实验结果：出现明暗相间的 干涉条纹
Байду номын сангаас
光源：激光器，提 供单色相干光源
分束器：将一束光 分成两束或多束相 干光
干涉装置：如双缝 干涉实验中的双缝 ，使相干光发生干 涉
观察装置：如屏幕 或眼睛，用于观察 干涉现象
调整实验装置：确保所有光 学元件的位置和角度正确
准备实验器材：包括激光器、 分束器、反射镜、屏幕等
打开激光器，观察干涉条纹 的形成
圆孔衍射实验装置：由光源、圆孔、 屏幕组成
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双缝干涉实验装置：由光源、双缝、 屏幕组成
衍射光栅实验装置：由光源、光栅、 屏幕组成
准备实验器材：激光器、单缝、双缝、屏幕等 调整激光器，使光线照射在单缝上，观察衍射现象 更换为双缝，观察干涉与衍射现象 记录实验数据并进行处理
记录实验结果：拍摄干涉条 纹并进行分析
干涉条纹的形 成：通过双缝 干涉实验观察 到明暗相间的
干涉条纹
条纹间距与波长 关系：根据公式 计算条纹间距， 验证干涉现象与 波长之间的正比
关系
干涉条纹的移 动：当改变光 源位置或双缝 间距时，干涉 条纹会相应移
动
干涉现象的应 用：光的干涉 在光学仪器、 测量技术和光 学通信等领域
大学物理实验8-实验报告
云南大学软件学院实验报告
课程：大学物理实验学期：2014-2015学年第一学期任课教师：朱艳萍专业：学号：姓名：成绩：
实验8 光的干涉
一、实验目的
1．了解迈克耳逊干涉仪的结构，掌握调节方法；
2、观察光的干涉条纹。
二、实验步骤（用截图来表示）
1、调整干涉仪，为实验做好准备。
2、测量He-Ne激光的波长。
波长经计算得：631nm
3、测量钠光波长、波长差及相干长度。
缓慢转动微动手轮，移动M1，中心每生出或吞进n个条纹，几下移动的距离，用公式2h/n求出波长调节过程中发现钠光条纹的清晰度会产生变化。
4、测量透明薄片的折射率。
换用白光光源。
在d=0的附近可看到白色的干涉花纹：中央是直线黑纹，即中央花纹；两旁是对称分布的彩色花纹。
D稍大时，显不出条纹，当视场中出现中央花纹后，在M1与G1之间放入折射率为n，厚度为l的透明薄片，则此时光程差要比原来增大2l(n-1)，中央花纹既移出视场范围，如果将M1向G1前移动d，使d=l(n-1) ，则中央花纹重新出现，测出d，则可由d=l(n-1)求出折射率n.。
大学物理光实验报告
实验名称：光的干涉与衍射实验实验日期：2023年10月25日实验目的：1. 观察并理解光的干涉现象，掌握双缝干涉实验的原理和操作。
2. 了解光的衍射现象，通过单缝衍射实验观察衍射条纹。
3. 学习使用光具组，掌握光学仪器的基本操作。
实验原理：1. 光的干涉：当两束或多束相干光波叠加时，会发生干涉现象。
相干光波是指频率相同、相位差恒定的光波。
在双缝干涉实验中，光通过两个狭缝后，在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。
2. 光的衍射：当光波遇到障碍物或通过狭缝时，会发生衍射现象。
在单缝衍射实验中，光通过狭缝后，在屏幕上形成明暗相间的衍射条纹。
实验仪器：1. 双缝干涉实验装置：包括激光器、双缝狭缝板、光具座、屏幕、光具组等。
2. 单缝衍射实验装置：包括激光器、单缝狭缝板、光具座、屏幕、光具组等。
实验步骤：1. 双缝干涉实验：a. 将激光器、双缝狭缝板、光具座、屏幕等连接好。
b. 调整光具组，使激光束垂直照射到双缝狭缝板上。
c. 观察屏幕上的干涉条纹，记录条纹间距。
d. 改变狭缝间距，观察干涉条纹的变化。
2. 单缝衍射实验：a. 将激光器、单缝狭缝板、光具座、屏幕等连接好。
b. 调整光具组，使激光束垂直照射到单缝狭缝板上。
c. 观察屏幕上的衍射条纹，记录条纹间距。
d. 改变狭缝宽度，观察衍射条纹的变化。
实验结果与分析：1. 双缝干涉实验：a. 通过实验观察到，当狭缝间距较小时，干涉条纹间距较大；当狭缝间距较大时，干涉条纹间距较小。
b. 根据干涉公式，计算出实验中干涉条纹的间距，并与理论值进行比较，验证实验结果。
2. 单缝衍射实验：a. 通过实验观察到，当狭缝宽度较小时，衍射条纹间距较大；当狭缝宽度较大时，衍射条纹间距较小。
b. 根据衍射公式，计算出实验中衍射条纹的间距，并与理论值进行比较，验证实验结果。
实验结论：1. 通过双缝干涉实验，验证了光的干涉现象，掌握了双缝干涉实验的原理和操作。
2. 通过单缝衍射实验，验证了光的衍射现象，掌握了单缝衍射实验的原理和操作。
《大学物理课件光的衍射与干涉实验》
衍射和干涉有什么区别
衍射是单一光源通过孔径后的现象，产生光的自然弯曲。而干涉则是两个或 多个光源产生的波面叠加现象，形成明暗相间的条纹。
光的波粒二象性
光既表现出波动性，如干涉和衍射，又表现出粒子性，如光电效应。这种波 粒二象性为解释光的行为提供了全新的视角。
杨氏双缝干涉实验
杨氏双缝干涉实验是展示光的干涉现象的经典实验。通过两个缝隙让光通过， 观察干涉条纹的产生和分布。
干涉色
干涉色是光的干涉现象中产生的彩色条纹。干涉色出现的原因是不同波长的光在叠加时出现相位差。
米氏干涉仪的结构和原理
米氏干涉仪通过两个半透明镜片制作，可以产生干涉条纹，并用于测量光的 波长和薄膜的厚度。
米氏干涉仪的应用
米氏干涉仪广泛应用于光学测量、干涉仪器、精密加工等领域，用于测量光 的相位差及物体表面形貌。
薄膜干涉和牛顿环实验
薄膜干涉和牛顿环实验是观察干涉色和薄膜特性的实验。光在薄膜表面反射和透射时产生干涉，形成明亮和暗 的环状条纹。
马赫-曾德干涉仪的原理和应用
马赫-曾德干涉仪是一种能测量物体形貌和光波前差的实验装置。通过两束光 线的干涉，可以观察到波前干涉条纹。
量子力学中的双缝实验
量子力学中的双缝实验是用于研究量子粒子行为的经典实验之一。通过分子 束的双缝干涉，观测到粒子的波动性。
双缝干涉实验的现象和解释
双缝干涉实验中光线通过双缝产生干涉，形成一系列交替明暗的干涉条纹。 这一现象可以通过波动理论进行解释。
单缝衍射实验
单缝衍射实验是研究光的衍射特性的经典实验。将光通过一个狭缝后，观察 到光的扩散和形成衍射图案。
单缝衍射的现象和解释
单缝衍射实验中光线通过单一狭缝产生衍射，形成中央明亮，周围暗的衍射图案。这一现象也可由波动理论解 释。
大学物理牛顿环干涉实验报告
大学物理牛顿环干涉实验报告一、实验目的1、观察等厚干涉现象——牛顿环。
2、掌握用牛顿环测量平凸透镜曲率半径的方法。
3、加深对光的波动性的理解。
二、实验原理将一块曲率半径较大的平凸透镜放在一块平面玻璃上，在透镜的凸面和平面玻璃之间就形成了一个从中心向四周逐渐增厚的空气薄层，其等厚点的轨迹是以接触点为圆心的一系列同心圆，这些同心圆的干涉条纹就是牛顿环。
当一束平行单色光垂直照射到牛顿环装置上时，在空气薄层的上、下表面反射的两束光会发生干涉。
设入射光的波长为λ，在空气薄层厚度为 d 处，两束反射光的光程差为：＼（＼Delta ＝ 2d ＋＼frac{＼lambda}｛2}＼）当光程差为波长的整数倍时，两束光相互加强，形成亮条纹；当光程差为半波长的奇数倍时，两束光相互削弱，形成暗条纹。
对于暗条纹，有：＼（2d ＋＼frac{＼lambda}｛2} ＝（2k ＋ 1)＼frac{＼lambda}｛2}＼）（k ＝ 0, 1, 2,）解得：＼（d ＝＼frac{k\lambda}｛2}＼）由于平凸透镜的曲率半径 R 远大于空气薄层的厚度 d，所以可以近似认为：＼（d ＝ r^2 ／（2R)＼）（其中 r 为条纹半径）将上式代入＼（d ＝＼frac{k\lambda}｛2}＼）可得：＼（r^2 ＝ k\lambda R\）所以，只要测量出第 k 级暗条纹的半径 r 和波长λ，就可以计算出平凸透镜的曲率半径 R。
三、实验仪器牛顿环装置、钠光灯、读数显微镜、移测显微镜。
四、实验步骤1、调节牛顿环装置将牛顿环装置放置在显微镜的载物台上，调节目镜，使十字叉丝清晰。
调节显微镜的焦距，使清晰地看到牛顿环的图像。
调节牛顿环装置的位置，使十字叉丝与牛顿环的中心大致重合。
2、测量牛顿环的直径转动显微镜的鼓轮，使十字叉丝从牛顿环的中心向一侧移动，依次测量第 10 到 20 级暗条纹的位置。
测量时，要注意十字叉丝要与暗条纹相切，且要在不同的位置测量多次，取平均值。
大学物理中的光的干涉与衍射实验
大学物理中的光的干涉与衍射实验光的干涉与衍射是大学物理中重要的实验内容之一，通过这些实验可以对光的性质和行为进行深入理解和研究。
在本文中，我们将探讨大学物理中光的干涉与衍射实验的原理、实验装置以及实验结果的分析和讨论。
一、实验原理光波具有波动性质，当多个光波相遇时，会发生干涉和衍射现象。
干涉是指两个或多个光波叠加时相互加强或减弱的现象。
衍射是指光通过小孔或有限宽度的缝隙时，光波会朝不同方向进行传播和散射的现象。
二、实验装置1. 干涉实验装置：a. 光源：使用可调节亮度的激光器、白炽灯或单色光源作为实验光源。
b. 分束器：将光源发出的光分为两束，一束经过待测样品，另一束作为参比光。
c. 样品：可以是透明薄片、玻璃表面或光栅等，通过调节样品的位置与角度来改变干涉条纹。
d. 探测器：通常使用屏幕或光敏器件来观察和记录干涉条纹。
2. 衍射实验装置：a. 光源：使用单色光源，如激光器、氢光灯等。
b. 衍射元件：可以是单缝、双缝、光栅等，通过调节衍射元件的参数来改变衍射现象。
c. 探测器：使用屏幕、光敏器件等来观察和记录衍射图样。
三、实验结果与分析1. 干涉实验：干涉实验可以观察到干涉条纹，干涉条纹的形状和间距与样品的性质有关。
根据干涉条纹的形状和变化可以推断出光的波长、样品的厚度或折射率等参数。
2. 衍射实验：衍射实验会产生衍射图样，衍射图样的形状和尺寸与衍射元件的特性有关。
通过对衍射图样的观察和分析，可以推断出光的波长、衍射元件的尺寸和缝隙宽度等参数。
四、实验应用与意义光的干涉与衍射实验不仅在物理学研究中有重要应用，也在实际生活和工程中起到关键作用。
干涉现象广泛应用于激光干涉测量、光学仪器的校正和定位等方面；衍射现象被用于光学显微镜、天文望远镜、光栅光谱仪等。
总之，大学物理中的光的干涉与衍射实验是一项重要的实验内容，通过实验可以更加深入地了解光的性质和行为。
实验装置的选择和调整以及对实验结果的观察和分析，都对于理解和应用光的干涉与衍射具有重要意义。
大学物理干涉实验报告
大学物理干涉实验报告大学物理干涉实验报告引言在大学物理学习的过程中，干涉实验是一项非常重要的实验，通过这个实验我们可以深入了解光的干涉现象以及相关的物理原理。
本次实验旨在通过干涉实验，观察和研究光的干涉现象，探究干涉条件和干涉条纹的特点。
实验装置本次实验所使用的装置是一台干涉仪，由一束单色光源、两个凸透镜、一个分束镜、一个反射镜和一个屏幕组成。
实验过程中，我们使用一束单色光通过分束镜分成两束光线，分别经过两个凸透镜后，再次汇聚在屏幕上。
实验步骤1. 调整装置：首先，我们需要调整干涉仪的各个部分，确保光线的传输路径正常。
将单色光源放置在适当的位置，并调整凸透镜和分束镜的位置，使得两束光线能够汇聚在屏幕上。
2. 观察干涉现象：当光线汇聚在屏幕上时，我们可以观察到明暗相间的干涉条纹。
这些条纹是由两束光线的干涉产生的，它们的亮度和暗度交替出现，形成一系列明暗相间的条纹。
3. 调整干涉条纹：通过调整分束镜和反射镜的位置，我们可以改变光线的路径，从而改变干涉条纹的形态。
当两束光线的光程差为整数倍波长时，会出现明条纹；当光程差为半波长时，会出现暗条纹。
4. 记录观察结果：在实验过程中，我们需要记录下不同干涉条纹的形态和位置。
这些数据对于进一步的分析和研究非常重要。
实验结果与分析通过实验观察和记录，我们可以得出以下结论：1. 干涉条件：两束光线的光程差必须满足某种条件，才能产生干涉条纹。
这个条件是光程差等于整数倍波长或半波长。
2. 干涉条纹的特点：干涉条纹呈现出明暗相间的特点，亮条纹和暗条纹交替出现。
条纹的亮度和暗度取决于光线的相位差。
3. 干涉条纹的间距：干涉条纹的间距与光的波长有关。
当波长较小时，条纹间距较大；当波长较大时，条纹间距较小。
4. 干涉条纹的移动：通过调整干涉仪的装置，我们可以改变干涉条纹的位置和形态。
这种移动是由光线的光程差变化引起的。
结论通过本次干涉实验，我们深入了解了光的干涉现象以及相关的物理原理。
大学物理光的干涉实验报告
大学物理光的干涉实验报告一、实验目的1、观察光的干涉现象，加深对光的波动性的理解。
2、掌握光的干涉条件和干涉条纹的特点。
3、学会使用迈克尔逊干涉仪测量光波波长。
二、实验原理1、光的干涉条件两束光满足频率相同、振动方向相同、相位差恒定的条件时，会发生干涉现象。
2、杨氏双缝干涉通过双缝将一束光分成两束相干光，在屏幕上形成明暗相间的条纹。
条纹间距公式为：＄＼Delta x ＝＼frac{＼lambda D}｛d}＄，其中$＼lambda$为光的波长，＄D$为双缝到屏幕的距离，＄d$为双缝间距。
3、迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪是一种精密的光学仪器，通过分束镜将一束光分成两束，经反射镜反射后再会合发生干涉。
干涉条纹的形状取决于两束光的光程差。
当移动其中一个反射镜时，光程差发生变化，从而导致干涉条纹的移动。
三、实验仪器迈克尔逊干涉仪、钠光灯、毛玻璃屏等。
四、实验步骤1、仪器调节（1）调节迈克尔逊干涉仪的底座水平，使干涉仪处于水平状态。
（2）调节粗调手轮，使活动镜大致处于导轨的中间位置。
（3）调节微调手轮，使视场内出现清晰的干涉条纹。
2、观察等倾干涉条纹（1）点亮钠光灯，使钠光灯照射在迈克尔逊干涉仪的分光板上。
（2）眼睛通过目镜观察，缓慢旋转微调手轮，观察等倾干涉条纹的形成和变化。
3、测量光波波长（1）记录初始时干涉条纹的位置。
（2）沿某一方向缓慢移动活动镜，同时计数干涉条纹的移动数目。
（3）根据条纹移动数目和活动镜的移动距离，计算光波波长。
五、实验数据与处理1、实验数据记录｜移动距离（mm）｜条纹移动数目（条）｜｜｜｜｜＿____|＿____|｜＿____|＿____|｜＿____|＿____|2、数据处理根据公式$＼lambda ＝＼frac{2\Delta d}｛＼Delta N}＄，计算光波波长。
其中，＄＼Delta d$为活动镜的移动距离，＄＼Delta N$为条纹移动数目。
3、误差分析（1）仪器误差：迈克尔逊干涉仪的精度有限，可能导致测量误差。
大学物理干涉实验报告
实验名称：干涉实验实验日期：2023年10月25日实验地点：物理实验室实验者：张三实验目的：1. 了解干涉现象的原理及其在光学中的应用。
2. 观察并分析光的等厚干涉和等倾干涉现象。
3. 学习使用迈克尔逊干涉仪进行实验操作，并测定光波波长。
实验原理：干涉现象是指两束或多束相干光相遇时，由于光波的叠加，产生明暗相间的条纹。
根据干涉光路的不同，干涉现象可分为等厚干涉和等倾干涉。
1. 等厚干涉：当两束光在薄膜的上下两个表面反射后相遇时，由于薄膜厚度不同，光程差也不同，从而产生干涉条纹。
这种干涉现象称为等厚干涉。
牛顿环是等厚干涉的典型例子。
2. 等倾干涉：当两束光在相同厚度的介质中传播，但入射角不同时，光程差也不同，从而产生干涉条纹。
这种干涉现象称为等倾干涉。
迈克尔逊干涉仪是等倾干涉的典型应用。
实验仪器：1. 迈克尔逊干涉仪2. 激光光源3. 分束器4. 反射镜5. 光屏6. 测量工具（尺子、游标卡尺等）实验步骤：1. 将迈克尔逊干涉仪安装好，调整好光源、分束器、反射镜和光屏的位置。
2. 打开激光光源，调节光束使其通过分束器，分成两束光。
3. 将一束光反射到反射镜M1上，另一束光反射到反射镜M2上。
4. 调整M2的位置，观察光屏上的干涉条纹。
5. 记录不同位置下的干涉条纹，分析等厚干涉和等倾干涉现象。
6. 使用迈克尔逊干涉仪测定光波波长。
实验结果与分析：1. 等厚干涉：当调整M2的位置时，观察到光屏上出现明暗相间的同心圆环。
这些条纹是由于牛顿环现象产生的，即薄膜的厚度不同导致光程差不同，从而产生干涉条纹。
2. 等倾干涉：当调整M2的位置时，观察到光屏上出现明暗相间的直线条纹。
这些条纹是由于等倾干涉现象产生的，即光束在相同厚度的介质中传播，但入射角不同，从而产生干涉条纹。
3. 光波波长测定：根据迈克尔逊干涉仪的原理，光程差与干涉条纹间距成正比。
通过测量干涉条纹间距，可以计算出光波波长。
实验结论：通过本次实验，我们了解了干涉现象的原理及其在光学中的应用。
大学物理光的干涉
1
光学通常分为以下三部分：
▲几何光学：以光的直线传播规律为基础， 主要研究各种成象光学仪器的理论。
▲波动光学：以光的电磁性质为基础, 研究光的传播规律，主要是干涉、衍射、偏振。
▲量子光学：以光的量子理论为基础， 研究光与物质相互作用的规律。
2
波动光学对光的描述
光是电磁波
400nm 760nm 可见光波长 4000A 7600A
n1 n2 …… nm
……
d1 d2
dm
光程差 ：
S1
光程： L= nmdm 1
2P
S2
j
i
＝L2 -L1 =( nj xj )2 ( ni xi )1
1
1
11
讨论：
A. 如果同频率两束光，在不同媒质中经过相等的光程。 问： 几何路程等否？ 不等 经过时间等否？ 等 相位变化等否？ 等
j
i
光程差： ＝L2 -L1 =( nj xj )2 ( ni xi )1
干涉结果：
1
1
在 较小的情况下，当整个装置放置于折射率为 n
的介质中时：
n(r2
r1 )
nd
x D
明纹 k k 0,1, 2
k级明纹位置 x k D
nd
k 0,1, 2
19
注意：① k 等于几，代表第几级明纹。 ② 零级明纹(中央明纹)由光程差=0决定。
注意：k=0是零级明纹，也是第一条明纹， k代表该明纹是第k级明纹，这种情
况 37 也表示第k+1条明纹。
暗纹： (2k 1) k 0,1, 2
2
① n1 n n2 ， n1 n n2
2e
n2
光线干涉实验报告
一、实验目的1. 理解光的干涉现象，掌握干涉条纹的形成原理。
2. 通过实验观察和测量，验证光的干涉定律。
3. 熟悉实验仪器的使用方法，提高实验操作技能。
二、实验原理干涉现象是指两束或多束相干光波相遇时，在空间某些区域相互加强，在另一些区域相互减弱，从而形成明暗相间的条纹现象。
本实验采用牛顿环和双缝干涉两种实验方法来观察光的干涉现象。
1. 牛顿环实验原理牛顿环实验是利用平凸透镜与平板玻璃之间的空气薄层，当单色光垂直照射到牛顿环装置上时，经空气薄层反射的两束光发生干涉，形成明暗相间的同心圆环。
2. 双缝干涉实验原理双缝干涉实验是利用双缝装置，当单色光垂直照射到双缝上时，经双缝反射的两束光发生干涉，形成明暗相间的条纹。
三、实验仪器与材料1. 牛顿环实验：牛顿环装置、读数显微镜、激光器、滤光片、白屏。
2. 双缝干涉实验：双缝装置、激光器、滤光片、白屏、光具座。
四、实验步骤1. 牛顿环实验（1）将牛顿环装置放在激光器前，调整激光器，使激光束垂直照射到牛顿环装置上。
（2）打开读数显微镜，观察牛顿环装置，调整显微镜，使牛顿环清晰可见。
（3）利用读数显微镜测量牛顿环的直径，记录数据。
（4）重复上述步骤，改变激光器的位置，观察并记录不同位置的牛顿环直径。
2. 双缝干涉实验（1）将双缝装置放在激光器前，调整激光器，使激光束垂直照射到双缝上。
（2）打开滤光片，调整光具座，使激光束通过双缝。
（3）观察白屏上的干涉条纹，调整双缝装置，使干涉条纹清晰可见。
（4）利用读数显微镜测量干涉条纹的间距，记录数据。
（5）重复上述步骤，改变激光器的位置，观察并记录不同位置的干涉条纹间距。
五、实验结果与分析1. 牛顿环实验（1）根据牛顿环实验原理，计算不同位置的空气薄层厚度，并与实验数据对比，分析误差原因。
（2）验证牛顿环实验中空气薄层厚度与干涉条纹半径的关系。
2. 双缝干涉实验（1）根据双缝干涉实验原理，计算不同位置的干涉条纹间距，并与实验数据对比，分析误差原因。
大学物理光的干涉
n2 1.38
d
n3 1.5
2n 2 d (2k 1) / 2 k 1 2n2 d k
3 7 d 2.982 10 m 4n 2 1 855 nm
k 2 2 412 .5nm k 3 可见光波长范围 400~760nm
波长412.5nm的可见光有增反。
菲涅耳具体提出
波面S
r
dS
各次波在P点引起的 p 合振动由光程差确定
n
1 dA r
dA dS,
并 认 为
且dA随 的增大而减小，
107 .2 n 1 1.0002927 2d 迈克耳孙干涉仪的两臂中便于插放待测样 品，由条纹的变化测量有关参数。精度高。
思考题： 用波长为 的 平行单色光垂直照射图 中所示的装置，观察空 气薄膜上下表面反射光 形成的等厚干涉条纹． 试在装置图下方的方框 内画出相应的干涉条纹 ，只画暗条纹，表示出 它们的形状，条数和疏 密．
则 e
d
l
n
2. 工件表面的凹凸
h
2
h tg
2 2
盯住某一点看，若厚度改变 则附加光程差
若 4. 求劈尖上明纹或暗纹数
e 2
动画 n
k 取k的整数部分 明纹数目 2n d k
M1
微小位移 e ，
则附加光程差 2e
S
1
G1
G2
M1 '
M2
A
2 1 2
（2）在一条光路上加一折射率为n，厚度为 d的透明介质，则引起的附加光程差
光的干涉和衍射实验研究光的干涉和衍射实验的过程和结果
光的干涉和衍射实验研究光的干涉和衍射实验的过程和结果光的干涉和衍射是光学的基本现象之一。
通过对光的干涉和衍射实验的研究，可以深入了解光的性质和行为。
本文将介绍光的干涉和衍射实验的详细过程和结果。
1. 实验准备在进行光的干涉和衍射实验之前，首先需要做好实验准备。
准备材料包括：光源（如激光或单色光源）、准直器、平行光管、狭缝、凸透镜、干涉仪、衍射光栅等。
确保实验环境暗室内，以减少外界光的干扰。
2. 干涉实验的过程和结果干涉实验是通过两束相干光的叠加来观察和研究光的干涉现象。
以下是光的干涉实验的具体过程和结果。
（1）利用激光器产生相干光，并经过准直器和平行光管形成平行光束。
（2）将平行光束通过一个狭缝，使光线变窄且平行。
这样可以形成一个单缝光源。
（3）将单缝光源通过凸透镜成为一束平行光，这束平行光照射到干涉仪中。
（4）在干涉仪中，光线将被分成两束相互平行的光。
这两束光分别经过干涉仪的两个狭缝，然后再次叠加在一起。
（5）观察干涉图样。
干涉图样呈现出一系列明暗相间、规则有序的条纹，这些条纹是由于光的波动性导致的干涉现象。
（6）根据干涉条纹的位置和特征，可以对光的波长、光程差等参数进行定量的研究和测量。
3. 衍射实验的过程和结果衍射实验是通过光通过障碍物或光栅时发生的衍射现象来观察和研究光的行为。
以下是光的衍射实验的具体过程和结果。
（1）准备一个衍射光栅，在实验环境中固定好。
（2）将光源通过准直器和平行光管形成平行光束。
（3）调整光源的位置和角度，使光束垂直照射到衍射光栅上。
（4）观察衍射图样。
衍射图样呈现出一系列明暗相间、规则有序的条纹，这些条纹是由于光传播过程中发生的衍射现象导致的。
（5）根据衍射条纹的位置和特征，可以对光的波长、衍射角度等参数进行定量的研究和测量。
4. 实验结果分析通过光的干涉和衍射实验，我们可以得到一系列干涉图样和衍射图样。
通过分析这些图样的特征和参数，可以得到许多有关光的性质和行为的信息。
光的干涉实验：干涉条纹的观察和解释
实验结果与理论的一致性分析
实验结果：观 察到干涉条纹， 条纹间距与理
论预测一致
理论解释：光 的波动性，干 涉条纹的形成 是由于光的相
干叠加
实验误差分析： 可能影响实验 结果的因素， 如光源稳定性、
仪器精度等
结论：实验结 果与理论预测 一致，验证了 光的波动性理
论
对实验结果的不同解释和讨论
干涉条纹的形成：光的波动性 干涉条纹的间距：光的波长和频率 干涉条纹的亮度：光的强度和相位差 干涉条纹的变化：光的传播速度和角度
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
光强的变化：干涉条纹的亮度和宽 度随光强的变化而变化
实验验证：通过调整光源的强度， 观察干涉条纹的变化，验证光强与 干涉条纹的关系
实验结果分析和讨论
第四章
实验数据的记录和处理
记录干涉条纹的亮度和位置 处理数据：使用Excel或其他数据分析软件进行统计和分析 结果解释：根据干涉条纹的亮度和位置，解释光的干涉现象 讨论：与其他实验结果进行比较，讨论实验结果的准确性和可靠性
添加标题
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添加 两侧为暗条纹
干涉条纹的应用：用于测量微小的 位移和角度变化，以及光学器件的 校准和测试
不同光源和介质下的干涉条纹
光源：激光、白炽灯、LED灯等 介质：空气、水、玻璃等 干涉条纹的特点：颜色、宽度、间距等 观察干涉条纹的方法：使用显微镜、干涉仪等仪器
干涉条纹的解释
第三章
光的波动性原理
光的干涉现象：两束光相遇时，会产生干涉条纹 光的波动性：光具有波动性，可以发生干涉、衍射等现象 光的粒子性：光也具有粒子性，可以发生光电效应、康普顿效应等现象 光的波粒二象性：光既具有波动性又具有粒子性，这是光的基本性质之一
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光的干涉实验
光的双缝干涉：两束频率相同的单色光在空间某点相遇时，讨论光强和干涉条纹的分布规律。
1. 非相干光的干涉
根据波的叠加理论，两束同频率单色光在空间某一点光矢量的大小为
E 1 = E 10cos(ωt + φ10)，E 2 = E 20cos(ωt + φ20)， (1.1)
其中，E 10和E 20分别是两个光矢量的振幅，φ10和φ20分别是初相。
如果两个光矢量的方向相同，合成的光矢量为
E = E 0cos(ωt + φ0)， (1.2)
其中，振幅和初相分别为
0E =， (1.3a)
10102020
010102020
sin sin arctan
cos cos E E E E ϕϕϕϕϕ+=+。
(1.3b)
在一定时间内观察到的平均光强I 与光矢量的平方的平均值成正比
222
0102010202010[2cos()]I aE a E E E E ϕϕ==++-， (1.4)
其中a 是比例系数。
对于普通光源，两光波之间的相位差φ20 – φ10是随机变化的，平均值为
零，因此
22
102012I aE aE I I =+=+。
(1.5)
这就是光的非相干叠加，总光强等于两束光各自照射时的光强之和。
2.相干光的干涉
如果两束光的相位差恒定，则合成光强为
12I I I ϕ=++∆， (1.6a)
其中Δφ = φ20 – φ10，第三项是干涉项。
这就是光的相干叠加。
如果I 1 = I 2，则合成光强为
2
112(1cos )4cos 2
I I I ϕ
ϕ∆=+∆=。
(1.6b) 3.相干光的干涉的matlab 仿真
当两个光源的强度相等时，相对光强为
*2122cos 4cos 2
I I I ϕϕ∆=
=+∆=。
(1.6b*) 干涉条纹用图像指令image 绘制，颜色用色图指令colormap 控制。
colormap 指令中有
三个参数向量[r,g,b]构成颜色矩阵，分别表示红色，绿色和蓝色，其值在0到1之间。
%两束相干光的干涉强度和干涉条纹
clear %清除变量
n=3;
dphi=0.01; %相差的增量
phi=(-1:dphi:1)*n*2*pi; %相差向量
i=4*cos(phi/2).^2; %干涉的相对强度
figure
subplot(2,1,1)
plot(phi,i)
grid on
axis([-n*2*pi,n*2*pi,0,4]) %曲线范围
title('光的干涉强度分布') %标题
xlabel('相差\Delta\it\phi') %x标签
ylabel('相对强度\itI/I\rm_1') %y标签
subplot(2,1,2)
c=linspace(0,1,64)';
colormap([c c c]);
image(i*16) %画干涉条纹(乘以16放大强度,最大为64)
axis off
title('光的干涉条纹') %标题
4.实验内容
内容1：根据公式(1.6b)，讨论光的干涉相长和干涉相消问题。
内容2：分析上面的matlab仿真程序，说明程序用到的变量n的作用？如果程序要求干涉条纹以红色输出，如何修改程序？
内容3：执行程序，对结果进行必要的分析说明。
内容4：选做，输出牛顿环干涉条纹，牛顿环的推动过程如下：
牛顿环
如图所示，取一块表面平整的玻璃板，将一半径很大的平凸透镜的凸面与平板玻璃接在一起，平凸透镜的凸面与平板玻璃表面搭出一个空气薄膜。
用波长为λ的单色光垂直照射时，可观察到一系列明暗相间的同心圆环，这一现象最先被牛顿观察到，史称牛顿环。
牛顿环的干涉条纹的分布规律是什么？
半径很大的凸透镜与平板玻璃接近平行时，空气厚度很小。
当单色光垂直入射时，在凸透镜下表面与空气的交界面同时发生反射和透射，反射光为a，透射光在平板玻璃的上表面再发生反射，反射光为b。
a和b是同一束光的两部分，因而是相干光，相遇时就发生干涉。
a光反射时没有半波损失，b光反射时有半波损失。
空气的折射率n = 1，在空气厚度为e的地方，两列光的光程差为
δ = 2e + λ/2。
(2.1) Array明环形成的条件为
δ = 2e + λ/2 = kλ，(k = 1,2,3,…)(2.2a)
暗环形成的条件为
δ = 2e + λ/2 = (2k + 1)λ/2，(k = 0,1,2,…)(2.2b)
干涉级次k越大，对应的厚度e也越大，明环和暗环距离
中心越远。
相邻明环或暗环之间的厚度差为
Δe = λ/2。
(2.3)
可知：相邻明环或暗环的厚度差相同，
设凸透镜的半径为R ，光环的半径为r ，由于
r 2 = R 2 - (R - e )2 ≈ 2Re ， (2.4)
第k 级明环的半径为
(k = 1,2,3,…) (2.5a)
第k 级暗环的半径为
(k = 0,1,2,…) (2.5b)
其中k = 0时的暗环半径为零，表示中央是暗斑。
透射光和反射光是互补的，因此在反射光明条纹处透射光形成暗条纹，在反射光暗条纹处透射光形成明条纹。
当平行光垂直照射时，光强可表示为
2
200cos cos (π)2I I I ϕδ
λ
∆==， 将(7.4.1)式代入上式得
2021
cos [π(
)]2
e
I I λ=+， 利用(7.4.4)式得
22
01
cos [π()]2
r I I R λ=+。
(2.6)
[算法]
I 0为光强单位，则相对光强为
*2*201
cos [π()]2
I I r I =
=+。
(2.6*)
其中*
/
r r =。