太原理工《大学物理》李孟春-§14-3杨氏双缝实验.ppt
合集下载
相关主题
- 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)。
§14-3 杨氏双缝实验 一、杨氏双缝实验 采用分波面法获得相干光
杨(T.Young)在1801 年首先发现光的干涉 现象，并首次测量了 光波的波长。
太原理工大学物理系
1.实验装置
入射光
双缝
观察屏
太原理工大学物理系
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 太原理工大学物理系
2. 光程差
x1、4
x4
x1
D
2a
(k4
k1 )
得： 2ax1、4
D(k4 k1)
太原理工大学物理系
将 2a=0.2mm，x1，4 =7.5mm，D =1000mm 代入上式
0.2 7.5 5104 mm 500nm
1000 (4 1)
（2）若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹的 距离。
（2）当x=60D0nm时1，00由0相 6邻明10纹4间距3公.0m式m
4 干涉条纹形状及间距
形状：明暗相间的直条纹(平行于狭缝)
间距：条纹均匀分布
观察屏
相邻两条明纹或暗纹的距离：
暗纹 +2级
x
+1级 0级亮纹
-1级
x
-2级
级次：中间条纹级次低,以0级明纹为中心， 两边对称。
太原理工大学物理系
5 白光入射 0级明纹为白色， 其余明纹为彩色条纹 。
k级彩色亮纹所在的位置坐标
红 紫 红紫 白 紫 红 紫 红
k = -2 k = -1 k =0 k =1
k =2
太原理工大学物理系
例2 如图所示，在杨氏双缝实验中，当作如 下调节时，屏幕上的干涉条纹将如何变化？
（1）将其中一条缝的宽度变宽；
（2）用白光照射，一个缝用纯红色滤光片遮盖， 另一条缝用纯蓝色遮盖。
s
s1
o
s2
太原理工大学物理系
2k 干涉加强
2
(2k 1)
2
k
干涉减弱
0,1,2,
D 2k
x 2a 2
明纹中心
k 0,1,2,
D (2k 1) 暗纹中心
2a
2
每一条纹都对应着一定的波程差(相位差)，如
第三级明纹对应的波程差为3。
太原理工大学物理系
思考：如D、不变，而2a减小，某级条纹的位
置如何变化？
太原理工大学物理系
r
r2
r1
2a D
x
p
s
s1
2a o
r1
r2
x
o
s2
D
D 2a
由几何关系
r12 D2 (x a)2 r22 D2 (x a)2
两式相减 r22 r12 4ax
r22 r12 (r2 r1 )(r2 r1 ) 2D
太原理工大学物理系
3.干涉条纹位置
2a x
D
例3 D、2a一定时，若变化，则 将x怎样变化？
太原理工大学物理系
ຫໍສະໝຸດ Baidu
例4 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；
解（1）根据双缝干涉明纹分布条件：
x k D k 0，1，2，
2a
明纹间距：
nl l 7
l 7
n 1
s1 s2
r1 r2
k 0
k 7
7 550 109
1.58 1
6.6106 m 6.6m
太原理工大学物理系
2a 0.2
太原理工大学物理系
例5 双缝一缝前若放一云母片，原中央明纹处被
第7级明纹占据。已知 n云 1.58 550nm
求：云母片厚度l
解：
盖上云母片条纹为 何移动？
s1
r1
光程差改变
s2
r2
0级明纹的位置如何改变？
k 0
k 7
向上移动
太原理工大学物理系
移动一级条纹，光程差改变多少？
光程差改变量
杨(T.Young)在1801 年首先发现光的干涉 现象，并首次测量了 光波的波长。
太原理工大学物理系
1.实验装置
入射光
双缝
观察屏
太原理工大学物理系
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 太原理工大学物理系
2. 光程差
x1、4
x4
x1
D
2a
(k4
k1 )
得： 2ax1、4
D(k4 k1)
太原理工大学物理系
将 2a=0.2mm，x1，4 =7.5mm，D =1000mm 代入上式
0.2 7.5 5104 mm 500nm
1000 (4 1)
（2）若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹的 距离。
（2）当x=60D0nm时1，00由0相 6邻明10纹4间距3公.0m式m
4 干涉条纹形状及间距
形状：明暗相间的直条纹(平行于狭缝)
间距：条纹均匀分布
观察屏
相邻两条明纹或暗纹的距离：
暗纹 +2级
x
+1级 0级亮纹
-1级
x
-2级
级次：中间条纹级次低,以0级明纹为中心， 两边对称。
太原理工大学物理系
5 白光入射 0级明纹为白色， 其余明纹为彩色条纹 。
k级彩色亮纹所在的位置坐标
红 紫 红紫 白 紫 红 紫 红
k = -2 k = -1 k =0 k =1
k =2
太原理工大学物理系
例2 如图所示，在杨氏双缝实验中，当作如 下调节时，屏幕上的干涉条纹将如何变化？
（1）将其中一条缝的宽度变宽；
（2）用白光照射，一个缝用纯红色滤光片遮盖， 另一条缝用纯蓝色遮盖。
s
s1
o
s2
太原理工大学物理系
2k 干涉加强
2
(2k 1)
2
k
干涉减弱
0,1,2,
D 2k
x 2a 2
明纹中心
k 0,1,2,
D (2k 1) 暗纹中心
2a
2
每一条纹都对应着一定的波程差(相位差)，如
第三级明纹对应的波程差为3。
太原理工大学物理系
思考：如D、不变，而2a减小，某级条纹的位
置如何变化？
太原理工大学物理系
r
r2
r1
2a D
x
p
s
s1
2a o
r1
r2
x
o
s2
D
D 2a
由几何关系
r12 D2 (x a)2 r22 D2 (x a)2
两式相减 r22 r12 4ax
r22 r12 (r2 r1 )(r2 r1 ) 2D
太原理工大学物理系
3.干涉条纹位置
2a x
D
例3 D、2a一定时，若变化，则 将x怎样变化？
太原理工大学物理系
ຫໍສະໝຸດ Baidu
例4 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；
解（1）根据双缝干涉明纹分布条件：
x k D k 0，1，2，
2a
明纹间距：
nl l 7
l 7
n 1
s1 s2
r1 r2
k 0
k 7
7 550 109
1.58 1
6.6106 m 6.6m
太原理工大学物理系
2a 0.2
太原理工大学物理系
例5 双缝一缝前若放一云母片，原中央明纹处被
第7级明纹占据。已知 n云 1.58 550nm
求：云母片厚度l
解：
盖上云母片条纹为 何移动？
s1
r1
光程差改变
s2
r2
0级明纹的位置如何改变？
k 0
k 7
向上移动
太原理工大学物理系
移动一级条纹，光程差改变多少？
光程差改变量