高二物理竞赛杨氏双缝干涉课件

1§10.1杨氏双缝干涉一、光源1.光源的发光机理光源的最基本发光单元是分子、原子E2E1hv=(E2-E1)/h波列L=c

持续时间约为

10-8秒,但典型值内约包含5106

个振动周期.普通光源自发辐射2独立(同一原子先后发的光)独立(不同原子发的光)光波列频率、位相、振动方向等具有随机性。2.光的颜色和光谱可见光频率范围:7.7×1014~3.9×1014Hz可见光波长范围:3900Å

~7600Å可见光颜色对照:紫~红单色光——只含单一波长的光。复色光——含多种波长的光。3

实际原子的发光是一个有限长的波列,所以不是严格的余弦函数,只能说是准单色光.光的单色性用谱线宽度来度量0I0非常艳的色布：在2~3Å

单色光源：在1~0.1Å

激光：在10-8ÅE矢量，称为光矢量。E矢量的振动称为光振动。3.光强光强I

：在光学中，通常把平均能流密度称为光强。

在波动光学中，主要讨论的是相对光强，因此在同一介质中直接把光强定义为：4二、光的相干性两频率相同，光矢量方向相同的光波列在p点相遇叠加pr1r2s1s2P点的光矢量的合振幅为在观察时间内，人所感觉到的光强I5干涉项1.非相干叠加若S1,S2是非相干光源,则P点光强：叠加后光强等与两光束单独照射时的光强之和，无干涉现象62.相干叠加满足相干条件的两束光叠加,则（叫相干叠加）▲干涉相长(明)（k=0,1,2…）▲干涉相消(暗)

(k=0,1,2…)74I1两相干光束2I1两非相干光束I1一个光源35-5-3-I(1)分波阵面方法:杨氏干涉(2)分振幅的方法:等倾干涉、等厚干涉普通光源获得相干光的途径（方法）8三、杨氏双缝干涉1801年，英国人托马斯杨首次从实验获得了两列相干的光波，观察到了光的干涉现象，为光的波动学说建立确定了坚实的实验基础。杨(T.Young)在1801年首先发现光的干涉现象，并首次测量了光波的波长。1、实验装置k=+1k=-2k=+2k=0k=-1S1S2S***I10os1s2sr1r2dDxPIx波程差位相差由于分波面法，两列相干波的初相相同111.干涉加强或干涉减弱的条件加强或明纹：(k=0,1,2…）明纹位置x越大,干涉条纹的级次也越大.减弱或暗纹：

(k=1,2…)暗纹位置12条纹间距2.双缝干涉条纹的特点(1)以0点对称排列的平行的明暗相间的条纹；(2)在不太大时条纹等间距分布,与干涉级k无关。x

,

白光入射时，中央为白色明纹，其它级次出现彩色条纹,

有重叠现象。K=1K=0K=1K=2K=2K3K313方法一：方法二：(3)

D,d一定时，由条纹间距可算出单色光的波长。14杨氏双缝实验中央明纹一级暗纹一级暗纹一级明纹一级明纹一级暗纹一级暗纹k=+1k=-2k=+2k=0k=-115四、其他分波阵面干涉装置1.菲涅尔双镜M1M2CEP0SS1S2p位相差为162.洛埃境MEoS1S2

当屏幕E

移至E'处，从S1和S2

到L点的光程差为零，但是观察到暗条纹，验证了反射时有半波损失存在。17五、光程与光程差干涉现象决定于两束相干光的位相差

两束相干光通过不同的介质时，位相差不能单纯由几何路程差决定。光在介质中传播几何路程为r，相应的位相变化为181.光程光在某一媒质中所经过的几何路程r和该介质的折射率n的乘积nr叫做光程.光经历几种介质时光程表示在相同的时间内光在真空中通过的路