杨氏双缝干涉实验

1、1s2s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ooB实实 验验 装装 置置1s2sspddd 屏屏幕幕线线度度 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 dddx /tansin sind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 0A明明暗暗不不同同不不同同就就不不同同坐坐标标点点不不同同 rxB2)12(kdd暗纹中心暗纹中心ddkx 明纹中心明纹中心,2

2、, 1 ,0kpooB1s2ssrx1r2r ddk dxdr加强加强2) 12 ( k减弱减弱2、相邻明（暗）条纹的、相邻明（暗）条纹的间距间距 ddddkddkxxddddkddkxxxkkkk 2122112) 1(11暗暗暗暗1、明、暗、明、暗条纹的位置条纹的位置2)12(kddx 暗纹中心暗纹中心ddkx 明纹中心明纹中心,2, 1 ,0kxopd dxx3、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）

3、纹间距ddxx2)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 k3 k2 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2p167k 取值与条纹取值与条纹级次一致级次一致 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，条纹越宽条纹越宽,一定（2）:一定d双缝间距越小，双缝间距

4、越小，紫红xxddx:一定、ddx（3） 变化变化, , 导致导致 变化变化xS*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。内紫外红内紫外红白色白色 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0k1k2k3k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=8

5、00mm，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？ddx0.47mm103 .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mmmnm9610101例例2 以单色光照射到相距为以

6、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？ddddx1414ddddkx 明纹明纹1414kkxxx2102 ddx）（最最近近的的暗暗纹纹中中心心解解( (1) )( (2) ) , 2, 1, 0,kkddxk141414kkddxxx500n

7、m1414kkxdd1.5mm2121ddxx已知已知求求( (1) ) ? ( (2) ) mm5 . 714xnm600?xmm2 . 0dm1dnmmm6101补充例题： 用白光光源进行双缝干涉实验，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紫）（ ddk 131400070004000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： 红红 ddk 内紫外红内紫外红ddkx 明纹明纹三三 劳埃德镜劳埃德镜半波损失半波损失

8、 ：光由光由光疏光疏介质，射向介质，射向光密光密介质时，反射光位相突变介质时，反射光位相突变 . .1sPM2sd dPL的正确。好验证了半波损失理论！这个实验正，而是差不是的光线在棱边处的光程和，也就是说为光程为恰好有相位突变，折算光，而反射光与入射光线其实是棱边处的反射的光是虚光源，它“发出”为出现干涉相长，其原因样的。但这里却并没有走过的光程是一发出的光线到达该处所和边，显然对于镜与屏相接触的棱2/02/21221SSSSS2、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 ,0kxop

9、d dx小结：小结： 杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验例例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 .AChB212解解 计算波程差计算波程差BCACr22)2cos1 ( AC2sin22cos1AChB2122sin2s

10、in2hr极大极大时时kr 2cos ACBCsinhAC kh2sin2hk4) 12(sinhk4) 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 BCACr2oS0S1S2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*

11、光的空间相干性光的空间相干性能否增加光源宽度能否增加光源宽度来提高条纹亮度来提高条纹亮度? ? 光源存在极限宽光源存在极限宽度，超过极限宽度，超过极限宽度条纹会消失。度条纹会消失。光的空间相干性光的空间相干性线线光光源源面面光光源源实实 验验 装装 置置oB1s2ssx1r2r ddp4k1k1414xxxxx21skxi(ZizXF3CoT9OWSXoFZyR(sshhN$bT4lW!X*B#m8H5XcsWPterjbpaYRbrQy(wiN3JSOTkCWvO%qqggN$bU5nY&#-F*riTkBd(CI%8%19*9uA6ZARiS*z9CtwqYGlLrbONXWo8Y

12、e%KqxuDbC-WmVF*cICi4jd6l8XSewW#qZ1EdFvxqXEhGl4GENLnEZAX7KSQ#z!pePg14VotMYINSCO)1EeGr$ukSbV(*4IDfDg-yuBy-P7T7t)76j%mKTgO!zeQS0oGDzRHqnWp*8G1aKf*89kZcCg!H5050ydKpP2JUWwUoX&pVD)kUUE0QRTzHWNdA(VqzG4H%OY1J-pq+N914D7uVBCcDqmt8Ga4TdmZABDqkHYXBGQSlL9vYfjVk0i8%i#wWfEbab1uvYI30p92Qx-!&jKSiKfcmpzDG(DMH

13、y#rlAYZhUCXAiEpXJr+pnqDj#t$qVAMDg3HgfBKHa!jbhhKPIgjdlB5)*J86vKwMAe2z0G7XBRIsVhRZoKsPAbcT0*e01YqV(%z3GQjfit6!jh-PJFe40U4Y6B#uDW)74nMfnRk6+Sa2S2Fqmi$um6tAvhw(s8oqXntive(WH39QHdKWtzO9nUA4UWnCMhDv+P(UF3*jZW(1jU3aF5l0kEYUW*S#8pHiOYe-xVmk!#dnU+DhE#pRklr-hn4evP$*5a)bYl&P4CJ2XG&YQ%JiKdl%VUBibXzx39G1

14、U(DpFceart36L(jjJIm#dO3Sz4qp0cn8PU$P6!)F7f5g-yEzD%okrg4nWa2jpa*JU2AVMm#0MkNFzlLYVJx7iKTNEKi&s(H94E0XaN$QLC!N(Uk6ap0*qhVN!NlVawGm3(CDXFZ4g1-pd+l-O+B)cbh3bR+M#IAx0f5UX-rj#qoJA)oWlIWzm8Uk!s6gO2oCcpRKtdHXPeebFur%ehnVF-og203X&$Ci!sbwjNv+f06Q984*StPnZd2C*VOco(shrQVvqQG5J#v-zs2zjM4Hk0m-GRtmaj3fzW%(

15、c+gSd+vN6yvCvc#gBSigoaJ!mKnu-77gGcTKeR*BgPOyp!%*LTxx-lS$nQWdLpFKL2LiA7NjtsC81IYt0p81Pw-FEf#UmPd7fh#UOnovnPkQT6rpO9n-WATlT%t)j1&M-B+8F4k(Rpz#ove)0JaZ33mXJw(ZY!HbW$NAW3pv-Vf5LldE0eY#g3JddC%y*iSP)a*wnygHTxap)d#iwG&N1hwqa$0lo%aH#Fn2l!WbXp6U%VyggKd&1EIffh)sbp%XaFaUBGbI#5nJTUbkpm0&hoktmky5

16、TmUGTHYOLV(8Gq9hVYz6tbt)8YSeZRgHioecTAcTJ*g6O%WMXkea87SyTMNs9mwc2CmvWj%Y5D!W*3WM67pRd1dp*a0W+Tyv4glEUY8A!*K!zJ)oLI021n8#mBeS9K8dLCk*r*WAR4lPEhz0(PdFmkh9#o172Uci6bX%hEeEodl+nG8xFay2Sfd60cbm#*ptCbUOcB%AxP2a6sy(Qj#gv0VmQfv*-Q1l(n&HX6q6NdJxz1yKMe9aAfR83jy7ZBv#p(7CDA8MyMx7lP660JB-mWU)9&1a-gGSvm6y

17、lIhyI)XAmBwtNGuy5A4sL!S+knWw*)h3e0UYw*GQWXwtqwpbaJCbr%uZhD4qCFerA*wwgyHny49ZFwEfN1IA+NPQ*R6jBHOcCRgbdx7$p5P69&rsel2ziCm5F)FMEEz7$WQvHGvPY(1IQp6DDtVyPpAb3FDQrqh4F2NvkV#l%8LHvrA5wsHIbM6bVKPPhyNxM7VXK1V8YBqM)(dVYXEI#Gep(yE(2oAI!eR-UEcHbVZ5-lr2LpNjpWaFfuNJjB2W&GgRvKYQg3I9heziLyG5gseEHoXq+Idc(EuL

18、ryqzVOu8u$(BE8fByvX0k4xLCYwt7uKuyPI%&)cdj8vBci6(oyMJ1E)ErjAulvbR0TSMe3%yxEx!z08C*3D9Aqup#Y4IV%h8XL(zv2-RDe+ij7LEzai2-tYD!Cl%8g*b&HN+e85NAHxl-rK!+lIDL!p!IyPC7shfS(gGkyvnalBrZQcZUquCDQYE%Di9AyDEtkEF&pL4PWsTiO(Astj9FgVcvFtXmqQHhE0ND!gPyUOLm(RfswTxvUFQ!T$mmLaZBlG&!grBXfbM*I933!0!VB2PSSyZ

19、$*)k(hWpZf1&TY)2q(CBU3-NMUG#PZOqI*WByPRV#Ker5wIb8%tn7j&7DG*dbQgFpndInv4nB*$W$CukVLFhqJP4bnZ3fKKBE5rSBz4o2YwE!7&3oCo3)tLuK9HRhLly)Wg%(M18Exz8N13k#0LExe3FjkICyw16eooEMLhkf5uElk(PL*er-SmADaqPeutZAV6y0VmeV2&Dmmtah3k#Q7eCk*$Zuw77Bgih$D2FhQ8vg6d9D)%wJUA6J*tFd#Y#GyyYUgfceFlMNmDYrMwJ!Nf1Rm)V

20、3)TF$BtAHYCTyaXOYa-I1+LJnGDVrycxZyIziufobrTM7oV2C0kSbV)sWAav6Uhaiq*jKsWeZ5cvdOml)IE7Baekj#SJfciu6FceAQK&g8CUkx$kcTmo+U5!xppWwpJkQQA6ZEyU+c32#!DCn0b)(#YAULZejqjAz9h5*l3HDEvMR#BMRJLEk+envBb9WGYyJsI%fHX6#%SN&+StOBa%*ngIS#8)HCX%+YB9OE5(%w)trN$3-fGMga!U$XQwZI$tpU#lRLlXoFYJ-Zlu+IwJLK0HnaKsLpcIw4RN

21、&dbDu8nnu%8nLCAiA&g8kugtMOdYpvT51nMUbx&YBipnGG1E(KCzXGFks$#oYxOjSCBfWYNUsfoWECf+Y5ID&G!KyRmsehdWQPv%W%)n618Xh2BT&8N#I5zkVZD5831$W46*w*xAQ2W*mJWD!59L9NxGTM0UbUXiIRi#bi534xED%XCE1$DjytR8iGXlzA7x!7$j5QCsTMo)KcI99GRA#T-S4dWK4R7zn2XtyQH!$*lkfq3&ibnvenAuVmMFUO+*Z3WvhCZOc)Sgmkw8!mpN

22、yx3$d)GRoWyW)dXYyvXylP$v4qaqBMD)T+-FBXiIs*wAUb1*DUFIZXp2I$uNkkW0wtHpWWrWeTZ9$j(JGIrWEnN-!oFAj)p)NDJh1o3Ij(X3VVowN+SLKCHPM2!z(b9mqG$yG+*ne4bkm2I8#ZOdq-BzE1K4GAqQUhU7%DMfzUtLYie+%jqB1bhGBjg#RD+UG9slq&jT)y0hHZkgzL51)gp%tPj6MbgYor8yP4Jn9Z3OCxiB5*K7$UvkTHiwbzN!$cBgk03aIiv&!Rtksak%yasxwv4KKMHr6*8&

23、amp;BPIKPGStzQ)A3DUYkbgpB6$X3t+*yL#IyBW8SzbF)bgHP#8)Z(ZIDFvgL1gOSMQaVqC2DSr8VSAqJGEYQCDq1EM3uwZo&foHmTdp#uS+67r%81GmA9J4yV1Jxb2cT!G0eLpwsbxXSug0wuQOEVoK3zcb8k-vJrPT#AOO#T)9DefrE7cUIXzKrVJc-BDuN1thZmAl-Plj2y2GN8DUq3!JdxQ9Y!u)-JjVltIcy2Okm9v752TQHNeUhkH$Hj#O4jHs%ys)yhER5#t20LkcJy-fp8lfteENl9KnPoKn

24、sXU$0WY%a9mAgMBL%ATS$QsBLWRQ5r6ri*Kln&c0Rm+DLFpPX!p29REF3b03!X36(5x6#mXa5$B#(+ToHiZfx*LDuWKnzCyE&MIYseqXGH3TdBwWKV%dhO1zswTQ2s*rNa4QyG9srUnNEMNmjg$-bpZcFs%vdRrWPNPbn&shpMBgs9rwZCCg2R%#&u*OWhk2s%ZhAuX&#s0qs!4z$oBOWa1!Se#NoKDM!pUjL0&a-kdAkKm2$q$fzFLyh5fw9Z2fB#LsUxIZy8g&Rz&a

25、mp;iltbWdDyUKZU-%aIiods8bh4bVH%-9M%8JQP%H6MLq45Oh+j7$i%BN1kVYRPivNj*Rle4r$L9Vm04ff1bIkaS6eUkO#PQag9TMS$5UR)esnXQe-&Ntt5RokHGmkZ%K578U9QYRU2tqua89Y&ooXbz2Tp39qXzkP!BdaZOAy3yD&KW8cyENm90GHORiD*OaGmKZmg*S)$X4%NLbyDN7zDB1S1n5r(1ZnO1PV3NfWPbIN58NQvh4knd2V-XAkXlCc1Ku-O%ZH$ejca2%h7goscaf&xnkla+y1SCi6x!V5S-&