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1、 本文由l o v e b o b s i r 贡献p p t 文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机 查看。12-3 双缝干涉 12一、杨氏双缝实验杨（T.Yo u n g ）在1801年首先用实验方法研究光的干涉 ） 年首先用实验方法研 究光的干涉上页 下页 返回 退出相干光的获得： 相干光的获得：分波阵面法xr1xprxx 1x 0x I2do Dx ?1光路原理图： 光路原理图： d ，D d ，上页 下页 返回 退出钠黄光的杨氏双缝干涉条纹上页 下页 返回 退出二、干涉明暗条纹的位置1. 波程差的计算 设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为： 设实
2、验在真 空（或空气）中进行，则波程差为：pr1r2x xdoD上页 下页 返回 退出2. 干涉明暗条纹的位置 干涉相长， 干涉相长，明纹 干涉相消， 干涉相消， 暗纹 暗纹中心D 2， x = (2k + 1) ， = 1， 3L k 2dD x = k , k = 0， 2 3L 1， 明纹中心 d D 两相邻明纹（或暗纹）两相邻明纹（或暗纹）间距 ?x = d上页 下页 返回 退出3. 条纹特点： 条纹特点： 一系列平行的明暗相间的条纹； (1) 一系列平行的p a g e 1明暗相间的条纹； 不太大时条纹等间距； (2) 不太大时条纹等间距；(3) ?x 。双缝干涉条纹杨氏双缝实验第一次
3、测定了 波长这个重要的物理量。 波长这个重要的物理量。上页 下页 返回 退出思考题在双缝干涉实验中： 在双缝干涉实验中： （1）如何使屏上的干涉条纹间距变 宽？ 如何使屏上的干涉条纹间距变宽？ （2）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，将双缝干涉装置由空气中放入水中时， 屏上的干涉条纹有何变化？ 屏上的干涉条纹 有何变化？ 两条缝的宽度不等，条纹有何变化？ （3）若S1、S2两条缝的宽度不等， 条纹有何变化？上页 下页 返回 退出（1）如何使屏上的干涉条纹间距变宽？ 如何使屏上的干涉条纹间距变宽？两相邻明纹（或暗纹）间距 两相邻明纹（或暗纹）D ?x = d若D、d 已定，只有，条纹间距 已定，
4、只有 ，x 变宽。 变宽。若已定，只有D、d （仍然满足 已定，只有 、 （仍然满足d )，条纹， 间距变宽。 x 变宽。上页 下页 返回 退出（2）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，屏上的 将双缝干涉装置由空气中放 入水中时， 干涉条纹有何变化？ 干涉条纹有何变化？ 两相邻明纹（或暗纹） 两相 邻明纹（或暗纹）间距D D ?x = n = d d nn 水 n 空气x 水 ，D d ，p a g e 4上页 下页 返回 退出钠黄光的杨氏双缝干涉条纹上页 下页 返回 退出二、干涉明暗条纹的位置1. 波程差的计算 设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为： 设实验在真 空（或空气）中进行，则波程
5、差为：pr1r2x xdoD上页 下页 返回 退出2. 干涉明暗条纹的位置 干涉相长， 干涉相长，明纹 干涉相消， 干涉相消， 暗纹 暗纹中心D 2， x = (2k + 1) ， = 1， 3L k 2dD x = k , k = 0， 2 3L 1， 明纹中心 d D 两相邻明纹（或暗纹）两相邻明纹（或暗纹）间距 ?x = d上页 下页 返回 退出3. 条纹特点： 条纹特点： 一系列平行的明暗相间的条纹； (1) 一系列平行的 明暗相间的条纹； 不太大时条纹等间距； (2) 不太大时条纹等间距；(3) ?x 。双缝干涉条纹杨氏双缝实验第一次测定了 波长这个重要的物理量。 波长这个重要的物理
6、量。上页 下页 返回 退出思考题在双缝干涉实验中： 在双缝干涉实验中： （1）如何使屏上的干涉条纹间距变 宽？ 如何使屏上的干涉条纹间距变宽？ （2）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，将双缝干涉装置由空气中放入水中时， 屏上的干涉条纹有何变化？ 屏上的干涉条纹 有何变化？ 两条缝的宽度不等，条纹有何变化？ （3）若S1、S2两条缝的宽度不等， 条纹有何变化？上页 下页 返回 退出（1）如何使屏上的干涉条纹间距变宽？ 如何使屏上的干涉条纹间距变宽？两相邻明纹（或暗纹）间距 两相邻明纹（或暗纹）D ?x = d若D、d 已定，只有，条纹间距 已定，只有 ，x 变宽。 变宽。若已定，只有D、d （仍
7、然满足 已定，只有 、 （仍然满足d )，条纹， 间距变宽。 x 变宽。上页 下页 返回 退出（2）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，屏上的 将双缝干涉装置由空气中放 入水中时， 干涉条纹有何变化？ 干涉条纹有何变化？ 两相邻明纹（或暗纹） 两相 邻明纹（或暗纹）间距D D ?x = n = d d np a g e 5n 水 n 空气x 水 ，D d ，上页 下页 返回 退出钠黄光的杨氏双缝干涉条纹上页 下页 返回 退出二、干涉明暗条纹的位置1. 波程差的计算 设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为： 设实验在真 空（或空气）中进行，则波程差为：pr1r2x xdoD上页 下页 返回 退出
8、2. 干涉明暗条纹的位置 干涉相长， 干涉相长，明纹 干涉相消， 干涉相消， 暗纹 暗纹中心D 2， x = (2k + 1) ， = 1， 3L k 2dD x = k , k = 0， 2 3L 1， 明纹中心 d D 两相邻明纹（或暗纹）两相邻明纹（或暗纹）间距 ?x = d上页 下页 返回 退出3. 条纹特点： 条纹特点： 一系列平行的明暗相间的条纹； (1) 一系列平行的p a g e 8明暗相间的条纹； 不太大时条纹等间距； (2) 不太大时条纹等间距；(3) ?x 。双缝干涉条纹杨氏双缝实验第一次测定了 波长这个重要的物理量。 波长这个重要的物理量。上页 下页 返回 退出思考题在
9、双缝干涉实验中： 在双缝干涉实验中： （1）如何使屏上的干涉条纹间距变 宽？ 如何使屏上的干涉条纹间距变宽？ （2）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，将双缝干涉装置由空气中放入水中时， 屏上的干涉条纹有何变化？ 屏上的干涉条纹 有何变化？ 两条缝的宽度不等，条纹有何变化？ （3）若S1、S2两条缝的宽度不等， 条纹有何变化？上页 下页 返回 退出（1）如何使屏上的干涉条纹间距变宽？ 如何使屏上的干涉条纹间距变宽？两相邻明纹（或暗纹）间距 两相邻明纹（或暗纹）D ?x = d若D、d 已定，只有，条纹间距 已定，只有 ，x 变宽。 变宽。若已定，只有D、d （仍然满足 已定，只有 、 （仍然满足
10、d )，条纹， 间距变宽。 x 变宽。上页 下页 返回 退出（2）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，屏上的 将双缝干涉装置由空气中放 入水中时， 干涉条纹有何变化？ 干涉条纹有何变化？ 两相邻明纹（或暗纹） 两相 邻明纹（或暗纹）间距D D ?x = n = d d nn 水 n 空气x 水 ?x 空气实验装置放入水中后条纹间距变小上页 下页 返回 退出两条缝的宽度不等，条纹有何变化？ （3）若S1、S2两条缝的宽度不等，条纹有 何变化？ 两条缝的宽度不等，使两光束的强度不等；虽 两条缝的宽度不等，使两光 束的强度不等； 然干涉条纹中心距不变， 然干涉条纹中心距不变，但原极小处的强 度不再 为
11、零，条纹的可见度变差。 为零，条纹的可见度变差。I1 I 2I Im a xI4I1I1 = I 2Im i n-2 -4 o2 4 -4 -2 o2 4 现：可见度差原：可见度好p a g e 9光源的宽度， 光源的宽度， 光源的单色性 决定可见度的因素： 振幅比， 决 定可见度的因素： 振幅比，上页 下页 返回 退出例题12- 用白光作双缝干涉实验时， 例题12-6 用白光作双缝干涉实验时，能观 察到几级清 12 晰可辨的彩色光谱？ 晰可辨的彩色光谱？ 用白光照射时，除中央明 纹为白光外， 解: 用白光照射时，除中央明纹为白光外，两侧形成 内紫外红的对称 彩色光谱. 级红色明纹位置x 内紫
12、外红的对称彩色光谱.当k 级红色明纹位置 k 红大于级红色明纹位置 k +1级紫色明纹位置 (k +1)紫时，光谱就发生重叠。据前 +1级紫色 明纹位置 +1)紫 光谱就发生重叠。 +1级紫色明纹位置x +1) 述内容有x ( k +1)紫D = ( k + 1) 紫 d上页 下页 返回 退出由 x k 红 = x (k +1)紫 的临界情况可得 红 紫k 红 = ( k + 1) 紫将 红 = 7600?， 紫 = 4000?代入得 ， 代入得 k =1.1 只能取整数， 因为k 只能取整数，所以应取 只能取整数 k =2 这一结果表明：在中央白色明纹两侧， 这 一结果表明：在中央白色明纹两
13、侧， 只有第一级彩色光谱是清晰可辨的。 只有第一 级彩色光谱是清晰可辨的。上页 下页 返回 退出例题12例题12-7 图示一种利用干涉现象测定气体折射率的原 12 理图。在缝S 后面放一长为l 的透明容器 的透明容器， 理图。在缝 1后面放一长为 的透明容器， 在待测气体 注入容器而将空气排出的过程中， 注入容器而将空气排出的过程中，屏 幕上的干涉条纹就 会移动。 会移动。通过测定干涉条纹的移动数可以推知气体的折射率， 射率，问 1. 若待测气体的折射率 于空气折射率, 大 于空气折射率 干 涉 条纹如何移动？ 涉条纹如何移动？ 2. 设l =2.0c m ，光波波长 ， =5893? ,空气
14、折 射率 空气折射率 为1.000276, 充以某种 气体后，条纹移过20 气体后，条纹移过 条 ，这种气体的折射率为 不计透明容器的器壁厚度) 多少 (不计透明容器的器壁厚度 ? 不计透明容器的器壁厚度上页 下页 返回 退出解：1.讨论干涉条纹的移动，可跟踪屏幕上某一条 1.讨论干涉条纹的移动， 讨 论干涉条纹的移动 如零级亮条纹), 纹(如零级亮条纹), 研究它的移动也就能了解干 涉条 纹的整体移动情况. 纹的整体移动情况. 当容器未充气时， 当容器未充气时，测量装置实际上是杨氏 双缝干涉实验装置。 双缝干涉实验装置。其 零级亮纹出现 在屏上与 S1 、S2 对称的 0点.从 对称的P S
15、1 、S2射出的光在此处 相遇时光程差为 零。 相遇时光程差为零。 容器充气后， 容器充气后，S1射出的光线经容器时光程要 增 出现， 加，零级亮纹应在 P0的上方某处P出现，因而整个 条纹要向上移动。 条 纹要向上移动。上页 下页 返回 退出2.按题义，条纹上移20条 处现在出现第20 2.按题义，条纹上移20条，P0处现在 出现第 按题义 20 级亮条纹， 级亮条纹，因而有 光程 S1P0 - S2P0=N 其中 N= 20，为移过的条纹数，而 ，为移过的条纹数， 光程 S1 P0 -S 2 P0 = n l ? n l n ，n 分别为气体和 空气的折射率， 空气的折射率，所以 有n l ? n l = N n = n + l =1.000335上页 下页 返回 退出三、洛埃德镜实验上页 下页 返回 退出半波损失若 n 1 n 2 媒质 光疏媒质 媒质1媒质2 光密媒质 媒质光在垂直入射（ 或者掠入射（ 光在垂直入射（i =0）或者掠入射（i =90 ）的 情况下，如果光是从光疏媒质传向光密媒质， 情况下，如果光是从光疏媒质传 向光密媒质，在其 分界面上反射时将发生半波损失。 分界面上反射时将发生半波损p a g e 10失。 折射波无半波损失。 折射波无半波损失。上页 下页 返
