高二物理競賽楊氏雙縫干涉課件

1§10.1楊氏雙縫干涉一、光源1.光源的發(fā)光機理光源的最基本發(fā)光單元是分子、原子E2E1hv=(E2-E1)/h波列L=c

持續(xù)時間約為

10-8秒,但典型值內(nèi)約包含5106

個振動周期.普通光源自發(fā)輻射2獨立(同一原子先后發(fā)的光)獨立(不同原子發(fā)的光)光波列頻率、位相、振動方向等具有隨機性。2.光的顏色和光譜可見光頻率范圍:7.7×1014~3.9×1014Hz可見光波長范圍:3900?

~7600?可見光顏色對照:紫~紅單色光——只含單一波長的光。復色光——含多種波長的光。3

實際原子的發(fā)光是一個有限長的波列,所以不是嚴格的余弦函數(shù),只能說是準單色光.光的單色性用譜線寬度來度量0I0非常艷的色布：在2~3?

單色光源：在1~0.1?

激光：在10-8?E矢量，稱為光矢量。E矢量的振動稱為光振動。3.光強光強I

：在光學中，通常把平均能流密度稱為光強。

在波動光學中，主要討論的是相對光強，因此在同一介質(zhì)中直接把光強定義為：4二、光的相干性兩頻率相同，光矢量方向相同的光波列在p點相遇疊加pr1r2s1s2P點的光矢量的合振幅為在觀察時間內(nèi)，人所感覺到的光強I5干涉項1.非相干疊加若S1,S2是非相干光源,則P點光強：疊加后光強等與兩光束單獨照射時的光強之和，無干涉現(xiàn)象62.相干疊加滿足相干條件的兩束光疊加,則（叫相干疊加）▲干涉相長(明)（k=0,1,2…）▲干涉相消(暗)

(k=0,1,2…)74I1兩相干光束2I1兩非相干光束I1一個光源35-5-3-I(1)分波陣面方法:楊氏干涉(2)分振幅的方法:等傾干涉、等厚干涉普通光源獲得相干光的途徑（方法）8三、楊氏雙縫干涉1801年，英國人托馬斯楊首次從實驗獲得了兩列相干的光波，觀察到了光的干涉現(xiàn)象，為光的波動學說建立確定了堅實的實驗基礎(chǔ)。楊(T.Young)在1801年首先發(fā)現(xiàn)光的干涉現(xiàn)象，并首次測量了光波的波長。1、實驗裝置k=+1k=-2k=+2k=0k=-1S1S2S***I10os1s2sr1r2dDxPIx波程差位相差由于分波面法，兩列相干波的初相相同111.干涉加強或干涉減弱的條件加強或明紋：(k=0,1,2…）明紋位置x越大,干涉條紋的級次也越大.減弱或暗紋：

(k=1,2…)暗紋位置12條紋間距2.雙縫干涉條紋的特點(1)以0點對稱排列的平行的明暗相間的條紋；(2)在不太大時條紋等間距分布,與干涉級k無關(guān)。x

,

白光入射時，中央為白色明紋，其它級次出現(xiàn)彩色條紋,

有重疊現(xiàn)象。K=1K=0K=1K=2K=2K3K313方法一：方法二：(3)

D,d一定時，由條紋間距可算出單色光的波長。14楊氏雙縫實驗中央明紋一級暗紋一級暗紋一級明紋一級明紋一級暗紋一級暗紋k=+1k=-2k=+2k=0k=-115四、其他分波陣面干涉裝置1.菲涅爾雙鏡M1M2CEP0SS1S2p位相差為162.洛埃境MEoS1S2

當屏幕E

移至E'處，從S1和S2

到L點的光程差為零，但是觀察到暗條紋，驗證了反射時有半波損失存在。17五、光程與光程差干涉現(xiàn)象決定于兩束相干光的位相差

兩束相干光通過不同的介質(zhì)時，位相差不能單純由幾何路程差決定。光在介質(zhì)中傳播幾何路程為r，相應的位相變化為181.光程光在某一媒質(zhì)中所經(jīng)過的幾何路程r和該介質(zhì)的折射率n的乘積nr叫做光程.光經(jīng)歷幾種介質(zhì)時光程表示在相同的時間內(nèi)光在真空中通過的路