多缝干涉的现象汇报.ppt

多缝干涉的现象 实验报告,一、研究目的和意义,（一）目的,1观察多缝（两缝以上）的干涉图案及光强分布规律； 2验证光的干涉理论，研究光的波动性； 3学会用CCD软件处理实验数据。,通过介绍双缝及多缝干涉产生明显的条件，我们对光的双缝及多缝干涉实验的结果进行分析，讨论缝的大小b对光的干涉条纹的影响，并利用光学设备驱动模拟了杨氏双缝干涉实验以及多缝干涉的探究，绘制出了在不同条件下杨氏双缝干涉实验和多缝干涉的几种情况的干涉条纹图样，并根据图样进行了简单的分析不同宽度的条纹及不同缝数所形成的条纹图样之间的相同点及不同点。,（二）意义,（一）光的干涉现象定义,二、实验原理,干涉是波动过程的一个基本特征，满足相干条件的两列（或多列）波，在其相遇区域，合振动在某些地方始终加强，在某些地方始终减弱，形成稳定的强度分布，这就是波的干涉现象。由干涉产生的稳定的强度分布图样称为干涉条纹或干涉图样。,（二）产生干涉现象的相干条件,（1）各束光的频率相同； （2）各束光的振动方向相同（振动方向不互相垂直，存在相互平行的振动分量）； （3）各光振动间具有恒定的即不随时间而变的初相位差（ ）,通过单缝的一束光线，经多缝及凸透镜形成一对相干光，互相叠加产生干涉现象。根据公式 x =L/d 可算出波长，d是双缝间距，L是双缝到屏的距离， x是相邻两条亮（暗）纹间隔，是激光的波长。,依据公式,1、研究双缝干涉现象,S线光源，G是一个遮光屏，其上有两条与S平行的狭缝S1、S2，且与S等距离，因此S1、S2 是相干光源，且相位相同；S1、S2 之间的距离是d ，到屏的距离是D。,设双缝间的距离为d，双缝到屏幕的距离为D。在屏幕上建立坐标轴，连线的中垂线和屏幕的交点为原点O，y轴竖直向上，P点到O点的距离为y.过p和o分别作中垂线的平行线，与屏幕交点分别为B和C。,式中用到近似展开公式：在x很小时，而上式dD,yD.同理可得,两式相减有 这是屏幕上P点对应的光程差。,当 时，P点光强最强，为相长干涉。,当 时，P点光强最弱，为相消干涉。,在其他点上，光强介于两者之间。所以干涉图样为明暗相间的直条纹，在屏上不同的点，光强为y的函数，即,2.研究多缝干涉的现象,双缝干涉光屏上条纹亮度很小。,解决办法：多缝干涉。, 极小（暗条纹中心）：, 次极大：,在N-1个极小之间还有N-2个次极大，但光强很小。,由上讨论可知：,当相邻缝间距d 一定时，多缝干涉主极大间隔和双缝干涉明纹间隔都是一样的（与N无关）。随着缝数的增加，明条纹变得越细、越亮，而明条纹之间是大片暗区。,四、实验数据记录和处理,双缝实验数据及处理 =dx/D,单缝,双缝,三缝,四缝,五缝,结论,3.随着缝数的增加，明条纹变得越细、越亮，而明条纹之间是大片暗区。,1.在N-1个极小之间还有N-2个次极大，但光强很小。,2.当相邻缝间距d 一定时，多缝干涉主极大间隔和双缝干涉明纹间隔都是一样的（与N无关）。,六、实验存在问题及解决方法,问题一：波峰出现不规则锯齿,解决方法：缝的边缘不直，单双缝或多缝的缝宽已受到磨损而不均匀。 换一个好的光栅片即可,问题二：图样左右高度不对称,解决方法：主要是各光学元件的几何关系没有调好引起的。应调节光栅片 与激光垂直。检查方法是观察从缝上反射回来的的光束，应调在激光出射 孔附近；调节组合光栅架上的俯仰或者水平调节手轮，使缝与光强仪采光 窗的水平方向垂直。,问题三：曲线不圆滑漂亮,解决方法：可能是缝边缘不直或者刀口上有尘埃；或是CCD光强仪采光窗上 有尘埃，可拿眼镜布清理；若还是不清晰，可左右移动光强仪，寻找较好的 CCD工作区间。,七、创新之处,在做此实验中，我们经过多次实验失败后，慢慢摸索出能够得出相对完美的干涉 图样，例如，当相同等级的极小波形出现高度不相同时，我们能够准确地通过俯 仰调节旋钮来调节，左高右低就将俯仰旋钮顺时针调节，左低右高就俯仰旋钮逆 时针调节。,八、心得,总的来说收获还是很多的。最直接的收获是提高了实验中的基本操作能力，并对各种常见仪器有了了解，并掌握了基本的操作。但感到更重要的收获是培养了自己对实验的兴趣。还有，就是切身的体验到了严谨的实验态度是何等的重要。本学期的实验两个也在很大程度上开阔了视野，增长了见识，在喟叹先人的聪明才智之余，更激发了我们对未知领域的求知与探索。通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，使我们进一步加深了对物理学原理的理解，培养与提高了我们的科学实验能力以及科学实验素养。特别是对于我们这样一批理科的学生，对于我们的理论知识的要求并不是很高，因此对于物理我们并不是理解的很透彻的，让我们更直观地去理解科学，理解物理。科学实验是科学理论的源泉，是自然科学的根本，大学物理实验为我们提供了这样的一个平台，为我们动手能力的培养奠定了坚实的基础。 多缝实验使我们认识到了一整套科学缜密的实验方法，