光干涉和楊氏雙縫干涉實驗

1、關于光的干涉和楊氏雙縫干涉實驗第1頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四 英國醫(yī)生和物理學家。對物理學的貢獻，除了提出“能”的概念（1807年）和楊氏彈性系數(shù)之外，最大的成就就是1801提出光的干涉理論?？茖W簡史第2頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四S1S2S* 二、楊氏雙縫實驗楊氏雙縫干涉像屏雙縫屏將同一光源發(fā)出的光(頻率相同)通過一個狹縫（振動方向一致）再通過一與單縫平行的雙縫（相干光源）第3頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四光的干涉雙縫干涉激光束雙縫屏屏上看到明暗相間的條紋結(jié)論:光是一種波第4頁，共25頁，2022年，5月20

2、日，9點39分，星期四亮條紋亮條紋探究2： 出現(xiàn)明暗相間條紋的條件S1S2第5頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四第6頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四亮條紋出現(xiàn)亮條紋的條件（ n=0，1，2，3）第7頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四暗條紋 /2探究2： 出現(xiàn)明暗相間條紋的條件S1S2第8頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四第9頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四亮條紋暗條紋出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的條件（ n=0，1，2，3）（ n=0，1，2，3） n=0：0級亮條紋（中央亮條紋）n=1：1

3、級亮條紋 n=2：2級亮條紋n=0：1級暗條紋n=1：2級暗條紋n=2：3級暗條紋第10頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四單色激光束屏等間距雙縫干涉圖樣圖樣有何特征？S1S2亮條紋的中心線亮條紋的中心線暗條紋的中心線暗條紋的中心線雙縫中央亮條紋明暗相間第11頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四光的干涉雙縫干涉S1S2P1P 1、兩個獨立的光源發(fā)出的光不是相干光，雙縫干涉的裝置使一束光通過雙縫后變?yōu)閮墒喔晒猓诠馄辽闲纬煞€(wěn)定的干涉條紋 2、在雙縫干涉實驗中，光屏上某點到雙縫的路程差為半波長的偶數(shù)倍時，該點出現(xiàn)亮條紋；光屏上某點到雙縫的路程差為半波長的奇

4、數(shù)倍時，該點出現(xiàn)暗條紋第12頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四例題1:在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏上觀察到彩色干涉條紋，若在雙縫中的一縫前放一紅色濾光用只能透過紅光），另一縫前放一綠色濾光片（只能透過綠光），這時 ( )A、只有紅色和綠色的干涉條紋，其它顏色的雙縫干涉條紋消失B、紅色和綠色的干涉條紋消失，其它顏色的干涉條紋仍然存在C、任何顏色的干涉條紋都不存在，但屏上仍有亮光D、屏上無任何亮光C第13頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四白光（2）白光干涉圖樣分析紅光藍光亮暗相間彩色條紋第14頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期

5、四2 在單色光的雙縫干涉實驗中 （ ）A.兩列光波波谷和波谷重疊處出現(xiàn)暗條紋B.兩列光波波峰和波峰重疊處出現(xiàn)亮條紋C.從兩個狹縫到達屏上的路程差是波長的整數(shù)倍時,出現(xiàn)亮條紋D.從兩個狹縫到達屏上的路程差是波長的奇數(shù)倍時,出現(xiàn)暗條紋BC第15頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四第四節(jié) 實驗：雙縫干涉測光的波長單縫屏雙縫屏像屏單色光第16頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四（1）方法一：兩縫之間距離為d，光屛距光源的距離為L 楊氏雙縫干涉的理論解釋：一、光的干涉P1到兩光源之間的光程差：r= P1S2 - P1S1= S2D,因為 Ld，可以認為SDP1S2

6、 ， r =dsinS2S1Dd非常小，光屛上有光線到達，并具有一定亮度的區(qū)域到中心P的距離較近，所以，xx/ = P1P=LtanP1S2D/ LsinS2S1D r= 若為明條紋， r= k (k=0、1、2.）即：若為暗條紋， r= （2k-1)/2 (k=1、2.）即：第17頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四（2）方法二：令P1P= (P1S2)2=L2+(x+d/2)2 (P1S1)2=L2+(x-d/2)2(P1S2)2-(P1S1)2= (P1S2-P1S1)(P1S2+P1S1)=2d由于很小，Ld，所以P1S2+P1S12L。r=P1S2-P1S1=2d

7、/2L=d/L，=Lr/d 明條紋: r=N (N=1、2、)， =NL/d；暗條紋：r= （2N+1/2） （N=1、2、） =L（2N+1/2）/d相鄰明條紋間距： x=xn-xn-1= NL/d-(N-1) L/d= L/d ；相鄰暗條紋間距： x=xn-xn-1= L（2N+1/2）/d- L（2N-1/2）/d= L/d第18頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四一、實驗目的： 實驗：用雙縫干涉測量光的波長 1、了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件。2、觀察白光及單色光的雙縫干涉圖樣。3、測定單色光的波長。二、實驗原理： 第19頁，共25頁，2022年，5月20日，9點3

8、9分，星期四 光源發(fā)出的光經(jīng)過濾光片成為單色光。單色光通過單縫后，相當于線光源，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。干涉條紋可以從屏上觀察到。 根據(jù)公式=dx/L可計算波長， 其中d是雙縫間的距離，雙縫到屏的距離L可以用米尺測量，相鄰兩條亮（暗）紋間的距離x用測量頭測出（如圖所示） 第20頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四1、測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成。轉(zhuǎn)動手輪，分劃板會左右移動。2、測量時，應使分劃板中心刻線對齊條紋的中心見圖所示計下此時手輪上的讀數(shù)。轉(zhuǎn)動測量頭，使分劃板中心刻線對齊另一條紋的中心，計下此時手輪上的讀數(shù)。兩次讀數(shù)之差就表示這兩條紋間的距離。 3、 測出n條亮

9、（暗）紋間的距離a，就可以求出相鄰兩條亮（暗）紋間的距離x=a/(n-1)。換用不同顏色的濾光片，觀察干涉條紋間的距離有什么變化，求出相應的波長。第21頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四三、實驗步驟： 1、把直徑約為10cm，長約為1m的遮光筒水平放在光具座上，筒的一端裝有雙縫，另一端裝有毛玻璃屏； 2、取下雙縫，打開光源，調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的一束光能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮； 3、放好單縫和雙縫，單縫和雙縫間的距離約為510cm,使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上，這時在屏上就會看到白光的雙縫干涉圖樣；4、在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的雙縫干涉圖樣

10、5、分別改變?yōu)V光片和雙縫，觀察干涉圖樣的變化6、已知雙縫間的距離d，測出雙縫到屏的距離L，用測量頭測出相鄰兩條亮（或暗）紋間的距離x，由=d x/L，計算單色光的波長，為了減小誤差，可測出n條亮紋（或暗紋）間的距離a，則x=a/(n-1)7、換用不同的顏色的濾光片，觀察干涉條紋間距的變化，并求出相應色光的波長。第22頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四 測定單色光的波長，其誤差主要由測量引起，條紋間距x測不準，或雙縫到屏的距離測不準都會引起誤差，其誤差屬于偶然誤差，可采用多次測量取平均值法來進一步減小。四、誤差分析： 五、注意事項： 1、單縫、雙縫應相互平行，其中心大致位于遮光筒的軸線上，雙縫到單縫的距離應相等。2、測雙縫到屏的距離L可用米尺測多次取平均值。3、測條紋間距x時，用測量頭測出幾條亮（暗）紋間的距離a，求出相鄰的兩條明（暗）紋間的距離x=a/(n-1)。第23頁，共25頁，2022年，5月20日，9點39分，星期四練習3、利用圖中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時，有下面幾種說法，其中正確的是 A、將屏移近雙縫，干涉條紋間距變窄B、將濾光片由藍色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬C、將單縫向雙縫移動一小段距離后，干涉條紋間距變寬D、換一個兩縫之間距離較大的雙縫，干涉條紋間距變窄E、去掉濾光片后，干涉現(xiàn)象消失ABD練習4、某同學在做雙