楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)勞埃德鏡

1、第第 十三章十三章 波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)13.1.2 13.1.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡勞埃德鏡物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版1ooB實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 裝裝 置置1s2sspDdxdD一一 楊氏楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)rsin12drrr波程差波程差x1r2rDdsintan/x D第第 十三章十三章 波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)13.1.2 13.1.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡勞埃德鏡物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版2實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 裝裝 置置ooB1s2ssrx1r2rDdpkxrdD 加強(qiáng)加強(qiáng), 2 , 1 , 0k2) 12(k 減弱減弱第第 十三章十三章 波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)13.

2、1.2 13.1.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡勞埃德鏡物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版3(21)2Dkd暗紋暗紋Dkdx 明紋明紋,2, 1 ,0kpooB1s2ssrx1r2rDd第第 十三章十三章 波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)13.1.2 13.1.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡勞埃德鏡物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版4明、暗明、暗條紋的位置條紋的位置(21)2Dkd暗紋暗紋Dkdx 明紋明紋,2, 1 ,0k1(1)kkDDDxxxkkddd 條紋間距：條紋間距： 兩兩相鄰明相鄰明(或暗或暗)條紋條紋中心位置中心位置間的距離。間的距離。xx第第 十三章十三章 波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)13.

3、1.2 13.1.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡勞埃德鏡物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版5( (1) ) 一定時(shí)一定時(shí), ,條紋間距條紋間距 與與 的關(guān)系如何？的關(guān)系如何？dxD、Dxd 討論討論第第 十三章十三章 波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)13.1.2 13.1.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡勞埃德鏡物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版6( (2) ) 一定時(shí)，若一定時(shí)，若 變化變化, , 則則 將怎樣變化？將怎樣變化？d D、xDxd 第第 十三章十三章 波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)13.1.2 13.1.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡勞埃德鏡物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版72k 2k3k

4、 3k1k 1k(3) 已知已知d d，D D和和x x，可算出單色光的波長(zhǎng)可算出單色光的波長(zhǎng)/xd D 第第 十三章十三章 波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)13.1.2 13.1.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡勞埃德鏡物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版8例例13-1（教材（教材P98）在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，入射在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，入射光的波長(zhǎng)光的波長(zhǎng) ，兩狹縫的間距，兩狹縫的間距 ，屏與狹縫的距離屏與狹縫的距離 求：（求：（1）第）第10級(jí)明條紋的位置；級(jí)明條紋的位置； （2）相鄰兩明條紋的距離；）相鄰兩明條紋的距離； （3）中央明紋上方第）中央明紋上方第10級(jí)明條紋與下方級(jí)明條紋與下方 第第2級(jí)暗條紋的距

5、離。級(jí)暗條紋的距離。 546nm1mmd 40cmD 第第 十三章十三章 波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)13.1.2 13.1.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡勞埃德鏡物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版9解解 ( (1) )( (2) ) , 2, 1,0,kkdDxk)mm(184.21046.5140010410 x已知已知nm546mm 1dcm40D)mm(218.011046.54004dDx( (3) ) 102102212DDxxkkdd 明暗mm73. 2中央明條紋上方第中央明條紋上方第1010級(jí)明條紋與下方第級(jí)明條紋與下方第2 2級(jí)級(jí)暗暗條紋的距離條紋的距離 第第 十三章十三章 波動(dòng)光

6、學(xué)波動(dòng)光學(xué)13.1.2 13.1.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡勞埃德鏡物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版10 例例 在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用波長(zhǎng)在楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，用波長(zhǎng)=589.3 nm的納燈作光源，屏幕距雙縫的距的納燈作光源，屏幕距雙縫的距離離D=800 mm，問(wèn)：?jiǎn)枺? (1) )當(dāng)雙縫間距當(dāng)雙縫間距mm時(shí)，兩相鄰明條紋中時(shí)，兩相鄰明條紋中心間距是多少？心間距是多少？ ( (2) )假設(shè)雙縫間距假設(shè)雙縫間距10 mm，兩相鄰明條紋中，兩相鄰明條紋中心間距又是多少？心間距又是多少？第第 十三章十三章 波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)13.1.2 13.1.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞

7、埃德鏡勞埃德鏡物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版110.47 mmDxd 解解( (1) ) d=1 mm時(shí)時(shí) ( (2) ) d=10 mm時(shí)時(shí) 0.047 mmDxd 已知已知 =589.3 nmD=800 mm求求( (1) ) d=1 mm時(shí)時(shí) ( (2) ) d=10 mm時(shí)時(shí) ?x?x第第 十三章十三章 波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)13.1.2 13.1.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡勞埃德鏡物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版12問(wèn)題討論：?jiǎn)栴}討論：1 若用白光做此實(shí)驗(yàn)，干涉條紋應(yīng)該怎樣描述？若用白光做此實(shí)驗(yàn)，干涉條紋應(yīng)該怎樣描述？ 2 2 在空氣中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，屏幕在空氣中做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，屏幕

8、E E上的上的P P處是明條處是明條紋。若將縫紋。若將縫S S2 2蓋住，并在蓋住，并在S S1 1、S S2 2連線的垂直平分面上連線的垂直平分面上放一平面反射鏡放一平面反射鏡M M，其它條件不變（如圖），則此時(shí)，其它條件不變（如圖），則此時(shí)P處條紋如何描述處條紋如何描述?若把屏幕若把屏幕E平移到平移到M處處,M點(diǎn)應(yīng)該是明紋點(diǎn)應(yīng)該是明紋還是暗紋還是暗紋? PEMS2S1S勞埃鏡勞埃鏡 半波損失半波損失第第 十三章十三章 波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)13.1.2 13.1.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡勞埃德鏡物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版13 二二 勞埃德鏡勞埃德鏡半波損失半波損失 ：光由光速

9、較大光由光速較大(折射率小折射率小)的介質(zhì)射向光的介質(zhì)射向光速較小速較小(折射率大折射率大)的介質(zhì)時(shí)，的介質(zhì)時(shí)，反射光反射光位相躍變位相躍變 . .1sPM2sdDPL光疏介質(zhì)光密介質(zhì)第第 十三章十三章 波動(dòng)光學(xué)波動(dòng)光學(xué)13.1.2 13.1.2 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 勞埃德鏡勞埃德鏡物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版14作業(yè)作業(yè)p128 二（二（1）學(xué)習(xí)輔導(dǎo)：學(xué)習(xí)輔導(dǎo)：p96 例例9-1 p98 一、一、1、3 托馬斯托馬斯 楊楊（ Thomas Young，17731829）英國(guó)人，）英國(guó)人， 從小聰慧過(guò)人，從小聰慧過(guò)人，多才多藝，多才多藝，14歲之前，他已經(jīng)掌握歲之前，他已經(jīng)掌握10多

10、多門語(yǔ)言，門語(yǔ)言，17 歲時(shí)就已精讀過(guò)牛頓的力學(xué)歲時(shí)就已精讀過(guò)牛頓的力學(xué)和光學(xué)著作。在學(xué)醫(yī)時(shí)，研究過(guò)眼睛的和光學(xué)著作。在學(xué)醫(yī)時(shí)，研究過(guò)眼睛的構(gòu)造和其光學(xué)特性。就是在涉及眼睛接受不同顏色構(gòu)造和其光學(xué)特性。就是在涉及眼睛接受不同顏色的光這一類問(wèn)題時(shí)，的光這一類問(wèn)題時(shí)， 對(duì)光的波動(dòng)性有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，對(duì)光的波動(dòng)性有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)， 導(dǎo)致他對(duì)牛頓做過(guò)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)和有關(guān)學(xué)說(shuō)進(jìn)行深入導(dǎo)致他對(duì)牛頓做過(guò)的光學(xué)實(shí)驗(yàn)和有關(guān)學(xué)說(shuō)進(jìn)行深入的思考和審查。的思考和審查。1799年托馬斯年托馬斯 楊在劍橋大學(xué)完成楊在劍橋大學(xué)完成學(xué)業(yè)，學(xué)業(yè)，1802年成功地用實(shí)驗(yàn)演示了干涉現(xiàn)象，并采年成功地用實(shí)驗(yàn)演示了干涉現(xiàn)象，并采用波動(dòng)觀點(diǎn)對(duì)干

11、涉現(xiàn)象做了很好的解釋。用波動(dòng)觀點(diǎn)對(duì)干涉現(xiàn)象做了很好的解釋。托馬斯托馬斯 楊楊 Here They Are, Sciences 10 Most Beautiful ExperimentsSeptember 24, 2002By GEORGE JOHNSON Physics World USA USA物理學(xué)家眼中“最美麗”是一種經(jīng)典概念：用最簡(jiǎn)單的儀器和設(shè)備，發(fā)現(xiàn)最根本、最單純的科學(xué)結(jié)論，就像是一座座歷史豐碑一樣，人們長(zhǎng)久的困惑和含糊頃刻間一掃而空，對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)更加清晰。1830年年 托馬斯托馬斯楊的光干涉實(shí)驗(yàn)（排名第五）楊的光干涉實(shí)驗(yàn)（排名第五）19611961年年 托馬斯托馬斯楊的雙縫演示應(yīng)用于電子干涉實(shí)驗(yàn)楊的雙縫演示應(yīng)用于電子干涉實(shí)驗(yàn)(排名第一)公元前三世紀(jì)公元前三世紀(jì) 埃拉托色尼測(cè)量地球圓周長(zhǎng)埃拉托色尼測(cè)量地球圓周長(zhǎng)（排名第七）1616世紀(jì)末世紀(jì)末 伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn)伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn)（排名第二） 16世紀(jì)末世紀(jì)末 伽利略的加速度實(shí)驗(yàn)伽利略的加速度實(shí)驗(yàn)（排名第八） 17世紀(jì)末世紀(jì)