杨氏双缝干涉实验

1、11s2s光光源源*一一 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 （1801年）年）11-2 11-2 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜劳埃德镜2ooB实实 验验 装装 置置1s2sspdd dxdr 一一 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验r12rrr波程差波程差x1r2r ddbx/tansinsind3实实 验验 装装 置置ooB1s2ssrx1r2r ddpk dxdr加强加强, 2 , 1 , 0k2) 12(k 减弱减弱2112AA 0A42)12(kdd暗纹暗纹ddkx 明纹明纹,2, 1 ,0kpooB1s2ssrx1r2r ddk dxdr加强加强2) 12 ( k减弱减弱

2、52、相邻明（暗）条纹的、相邻明（暗）条纹的间距间距 ddddkddkxxxkk)1(11、明、暗、明、暗条纹的位置条纹的位置2)12(kddx 暗纹暗纹ddkx 明纹明纹,2, 1 ,0kxopd dxx63、条纹特点条纹特点形态：形态：平行于缝的等亮度、等间距、明暗相间条纹平行于缝的等亮度、等间距、明暗相间条纹xxDdO条纹位置条纹位置ddkx 明纹明纹2) 12(kddx 暗纹暗纹条纹宽度：相邻明（暗）纹间距条纹宽度：相邻明（暗）纹间距ddxx72)12(ddkx 暗纹暗纹ddkx 明纹明纹,2 , 1 ,0k条纹的名称：条纹的名称：杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验dxop dx中央明纹

3、中心1k条暗纹第22k条暗纹第30k第一条暗纹级暗纹，00k零级明纹，-1 k-3 k-2 k级明纹中心1级明纹中心2级明纹中心33k1k2k级暗纹，第1级暗纹，第2p1678 条纹变化条纹变化ddxdx条纹越宽条纹越宽opddxdx1条纹越宽条纹越宽,一定（2）:一定d,一定（1）:一定d屏幕距双缝越远，屏幕距双缝越远，双缝间距越小，双缝间距越小，9条纹越宽条纹越宽,一定（2）:一定d双缝间距越小，双缝间距越小，10紫红xxS*白光照射双缝白光照射双缝:零级明纹：零级明纹：其余明纹：其余明纹： 彩色光谱彩色光谱高级次重叠。高级次重叠。ddx内紫外红内紫外红:一定、ddx（3）白色白色11 变

4、化变化, , 导致导致 变化变化x12 光谱高级次重叠：光谱高级次重叠：低低级次级次红红光光重叠重叠高高级次级次紫紫光光二级二级一级一级三级三级 零级明纹（中央明纹）：零级明纹（中央明纹）：白色白色 内紫外红内紫外红 其余明纹：其余明纹：彩色光谱彩色光谱零级零级0k1k2k3k13例例1 在杨氏双缝干涉实验中，用波长在杨氏双缝干涉实验中，用波长=589.3nm的纳灯作光源，屏幕距双缝的距离的纳灯作光源，屏幕距双缝的距离d=800mm，问：问：( (1) )当双缝间距当双缝间距mm时，两相邻明条纹中时，两相邻明条纹中心间距是多少？心间距是多少？ ( (2) )假设双缝间距假设双缝间距10mm，两

5、相邻明条纹中，两相邻明条纹中心间距又是多少？心间距又是多少？ddx140.47mm103 .5891mm8006mmmmddx解解( (1) ) d=1mm时时 ( (2) ) d=10mm时时 0.047mmddx已知已知=589.3nmd=800mm求求( (1) ) d=1mm时时 ( (2) ) d=10mm时时 ?x?x双缝双缝d越越大，条纹大，条纹间距越小间距越小mmmnm961010115例例2 以单色光照射到相距为以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上，的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为双缝与屏幕的垂直距离为1m.( (1) )从从第一级明纹第一级明纹到到同侧同侧的的第四级明第四

6、级明纹间的纹间的距离为距离为7.5mm，求单色光的波长；，求单色光的波长； ( (2) )若入射光的波长为若入射光的波长为600nm, ,中央明纹中心中央明纹中心距离最邻近的暗纹中心距离最邻近的暗纹中心的距离是多少？的距离是多少？ddxddddkx 明纹明纹1414kkxxxxx2116解解( (1) )( (2) ) , 2, 1, 0,kkddxk141414kkddxxx500nm1414kkxdd1.5mm2121ddxx已知已知求求( (1) ) ? ( (2) ) mm5 . 714xnm600? xmm2 . 0dm1dnmmm610117补充例题： 用白光光源进行双缝干涉实验，

7、用白光光源进行双缝干涉实验，求清晰可辩光谱的级次。求清晰可辩光谱的级次。最先重叠：最先重叠：) 1()(kk 和高一级紫光低级红光紫）（1 k31400070004000紫红紫k未重叠的清晰光谱只有一级未重叠的清晰光谱只有一级: k=1取：oA70004000零级零级二级二级一级一级三级三级解：解： 红k内紫外红内紫外红ddkx 明纹明纹18三三 劳埃德镜劳埃德镜半波损失半波损失 ：光由光速较大的介质（光由光速较大的介质（光疏光疏），射向），射向光速较小的介质（光速较小的介质（光密光密）时，反射光位相突变）时，反射光位相突变 . .1sPM2sd dPL一对反相相干光源一对反相相干光源:,21

8、SS，与杨氏双缝条纹相反。，与杨氏双缝条纹相反。192、相邻明（暗）条纹的、相邻明（暗）条纹的间距间距 ddx1、明、暗、明、暗条纹的位置条纹的位置2)12(ddkx 暗纹暗纹ddkx 明纹明纹,2, 1 ,0kxopd dx小结：小结： 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验20例例3 如图如图 离湖面离湖面 h h=0.5m=0.5m处有一电磁波接收器处有一电磁波接收器位于位于 C ，当一射电星从地平面渐渐升起时，当一射电星从地平面渐渐升起时， 接收器断续地检测到一系列极大值接收器断续地检测到一系列极大值 . 已知射已知射电星所发射的电磁波的波长为电星所发射的电磁波的波长为20.0cm, ,求第

9、一求第一次测到极大值时，射电星的方位与湖面所成次测到极大值时，射电星的方位与湖面所成的角度的角度 .AChB21221解解 计算波程差计算波程差BCACr22)2cos1 ( ACAChsinAChB2122sin2sin2hr极大极大时时kr ACBC2cossinhAC kh2sin2hk4) 12(sin22hk4) 12(sinh4arcsin11 . 0arcsinm5 . 04cm0 .20arcsin174. 511k取取 2/ 考虑半波损失时，附加波程差取考虑半波损失时，附加波程差取 均可，符号不同，均可，符号不同， 取值不同，对问题实取值不同，对问题实质无影响质无影响.k注意注意AChB212第一次测到极大值（最小第一次测到极大值（最小k）hk4) 12(sin0k取取 BCACr223oS0S1S2单缝单缝DIoS0S1S2DI2/rrS12：若s2r1r清清晰晰的的条条纹纹条条纹纹消消失失*光的空间相干性光的空间相