光的干涉和楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)干涉

光的干涉1精品PPT·值得借鑒第一頁，共二十六頁。英國醫(yī)生和物理學(xué)家。對(duì)物理學(xué)的貢獻(xiàn)，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(xué)簡(jiǎn)史2精品PPT·值得借鑒第二頁，共二十六頁。S1S2S***

二、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)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(gè)狹縫（振動(dòng)方向一致）再通過一與單縫平行的雙縫（相干光源）3精品PPT·值得借鑒第三頁，共二十六頁。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4精品PPT·值得借鑒第四頁，共二十六頁。亮條紋亮條紋λ探究2：出現(xiàn)明暗相間條紋的條件S1S25精品PPT·值得借鑒第五頁，共二十六頁。6精品PPT·值得借鑒第六頁，共二十六頁。亮條紋出現(xiàn)亮條紋的條件（n=0，1，2，3…）7精品PPT·值得借鑒第七頁，共二十六頁。暗條紋

λ/2探究2：出現(xiàn)明暗相間條紋的條件S1S28精品PPT·值得借鑒第八頁，共二十六頁。9精品PPT·值得借鑒第九頁，共二十六頁。PPT內(nèi)容概述光的干涉。精品PPT·值得借鑒。將同一光源發(fā)出的光(頻率相同)通過一個(gè)狹縫（振動(dòng)方向一致）再通過一與單縫平行的雙縫（相干光源）。（n=0，1，2，3。出現(xiàn)亮條紋和暗條紋的條件。n=0：0級(jí)亮條紋。n=1：1級(jí)亮條紋。n=2：2級(jí)亮條紋。2、在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋。光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋．。C.從兩個(gè)狹縫到達(dá)屏上的路程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),出現(xiàn)亮條紋。D.從兩個(gè)狹縫到達(dá)屏上的路程差是波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),出現(xiàn)暗條紋。第四節(jié)實(shí)驗(yàn)：雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)。兩縫之間距離為d，光屛距光源的距離為L(zhǎng)。由于χ很小，L》d，所以P1S2+P1S1≈2L。χ=±L（2N+1/2）λ/d。單色光通過單縫后，相當(dāng)于線光源，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣。1、測(cè)量頭由分劃板、目鏡、。2、測(cè)量時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線對(duì)齊條紋的中心見圖所示計(jì)下此時(shí)手輪上的讀數(shù)第十頁，共二十六頁。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(jí)亮條紋（中央亮條紋）n=1：1級(jí)亮條紋

n=2：2級(jí)亮條紋n=0：1級(jí)暗條紋n=1：2級(jí)暗條紋n=2：3級(jí)暗條紋11精品PPT·值得借鑒第十一頁，共二十六頁。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12精品PPT·值得借鑒第十二頁，共二十六頁。光的干涉雙縫干涉S1S2P1P1、兩個(gè)獨(dú)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?，在光屏上形成穩(wěn)定的干涉條紋．2、在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)出現(xiàn)亮條紋；光屏上某點(diǎn)到雙縫的路程差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)出現(xiàn)暗條紋．13精品PPT·值得借鑒第十三頁，共二十六頁。例題1:在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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(shí)()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．C14精品PPT·值得借鑒第十四頁，共二十六頁。白光＋（2）白光干涉圖樣分析紅光藍(lán)光亮暗相間彩色條紋…………15精品PPT·值得借鑒第十五頁，共二十六頁。2在單色光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)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(gè)狹縫到達(dá)屏上的路程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),出現(xiàn)亮條紋D.從兩個(gè)狹縫到達(dá)屏上的路程差是波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),出現(xiàn)暗條紋BC16精品PPT·值得借鑒第十六頁，共二十六頁。第四節(jié)實(shí)驗(yàn)：雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)單縫屏雙縫屏像屏單色光17精品PPT·值得借鑒第十七頁，共二十六頁。（1）方法一：兩縫之間距離為d，光屛距光源的距離為L(zhǎng)

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：Δr=P1S2-P1S1=S2D,因?yàn)長(zhǎng)》d，可以認(rèn)為SD⊥P1S2

，Δr=dsin∠S2S1Dd非常小，光屛上有光線到達(dá)，并具有一定亮度的區(qū)域到中心P的距離較近，所以，x≈x/=P1P=Ltan∠P1S2D/≈Lsin∠S2S1D

Δr=

若為明條紋，Δr=±kλ(k=0、1、2…….）即：若為暗條紋，Δr=±（2k-1)λ/2(k=1、2…….）即：18精品PPT·值得借鑒第十八頁，共二十六頁。（2）方法二：令P1P=χ(P1S2)2=L2+(x+d/2)2(P1S1)2=L2+(x-d/2)2(P1S2)2-(P1S1)2=(P1S2-P1S1)(P1S2+P1S1)=2χd由于χ很小，L》d，所以P1S2+P1S1≈2L。Δr=P1S2-P1S1=2χd/2L=χd/L，χ=LΔr/d明條紋:Δr=±Nλ(N=1、2、……)，χ=±NLλ/d；暗條紋：Δr=±（2N+1/2）λ（N=1、2、……）

χ=±L（2N+1/2）λ/d相鄰明條紋間距：Δx=xn-xn-1=NLλ/d-(N-1)Lλ/d=Lλ/d

；相鄰暗條紋間距：

Δx=xn-xn-1=L（2N+1/2）λ/d-L（2N-1/2）λ/d=Lλ/d19精品PPT·值得借鑒第十九頁，共二十六頁。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)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(cè)定單色光的波長(zhǎng)。二、實(shí)驗(yàn)原理：20精品PPT·值得借鑒第二十頁，共二十六頁。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(dāng)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λ=dΔx/L可計(jì)算波長(zhǎng)，

其中d是雙縫間的距離，雙縫到屏的距離L可以用米尺測(cè)量，相鄰兩條亮（暗）紋間的距離Δx用測(cè)量頭測(cè)出（如圖所示）

21精品PPT·值得借鑒第二十一頁，共二十六頁。1、測(cè)量頭由分劃板、目鏡、手輪等構(gòu)成。轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，分劃板會(huì)左右移動(dòng)。2、測(cè)量時(shí)，應(yīng)使分劃板中心刻線對(duì)齊條紋的中心見圖所示計(jì)下此時(shí)手輪上的讀數(shù)。轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量頭，使分劃板中心刻線對(duì)齊另一條紋的中心，計(jì)下此時(shí)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(cè)出n條亮（暗）紋間的距離a，就可以求出相鄰兩條亮（暗）紋間的距離Δx=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(yīng)的波長(zhǎng)。22精品PPT·值得借鑒第二十二頁，共二十六頁。三、實(shí)驗(yàn)步驟：1、把直徑約為10cm，長(zhǎng)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5—10cm,使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上，這時(shí)在屏上就會(huì)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(cè)出雙縫到屏的距離L，用測(cè)量頭測(cè)出相鄰兩條亮（或暗）紋間的距離△x，由λ=d△x/L，計(jì)算單色光的波長(zhǎng)，為了減小誤差，可測(cè)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(yīng)色光的波長(zhǎng)。23精品PPT·值得借鑒第二十三頁，共二十六頁。

測(cè)定單色光的波長(zhǎng)，其誤差主要由測(cè)量引起，條紋間距Δx測(cè)不準(zhǔn)，或雙縫到屏的距離測(cè)不準(zhǔn)都會(huì)引起誤差，其誤差屬于偶然誤差，可采用多次測(cè)量取平均值法來進(jìn)一步減小。四、誤差分析：五、注意事項(xiàng)：1、單縫、雙縫應(yīng)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(yīng)相等。2、測(cè)雙縫到屏的距離L可用米尺測(cè)多次取平均值。3、測(cè)條紋間距Δx時(shí)，用測(cè)量頭測(cè)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Δx=a/(n-1)。24精品PPT·值得借鑒第二十四頁，共二十六頁。練習(xí)3、利用圖中裝置研究雙縫干涉現(xiàn)象時(shí)，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(lán)色的換成紅色的，干涉條紋間距變寬C、將單縫向雙縫移動(dòng)一小段距離后，干涉條紋間距變寬D、換一個(gè)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(xí)4、某同學(xué)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，按要求安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，在光屏上卻觀察不到干涉圖樣，這可能是因?yàn)閇