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文档简介
14 3杨氏双缝实验 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 采用分波面法获得相干光 一 杨氏双缝实验 1 实验装置 白光入射的杨氏双缝干涉照片 红光入射的杨氏双缝干涉照片 2 光程差 由几何关系 两式相减 干涉减弱 干涉加强 暗纹中心 明纹中心 3 干涉条纹位置 每一条纹都对应着一定的波程差 相位差 如第三级明纹对应的波程差为3 思考 如D 不变 而2a减小 某级条纹的位置如何变化 4干涉条纹形状及间距 形状 明暗相间的直条纹 平行于狭缝 间距 条纹均匀分布 相邻两条明纹或暗纹的距离 级次 中间条纹级次低 以0级明纹为中心 两边对称 0级明纹为白色 其余明纹为彩色条纹 5白光入射 k级彩色亮纹所在的位置坐标 第k级光谱的宽度 谱线重叠满足的条件为 6条纹的重叠 当波长 1的第k1级谱线与波长 2的第k2级谱线重叠时 它们有相同的光程差 k越大 光谱越宽 级数较高的谱线会发生重叠 复色光的波长范围 例1在杨氏实验装置中 采用加有蓝绿色滤光片的白光光源 它的波长范围为 100nm 平均波长为 490nm 试估算从第几级开始 条纹将变得无法分辨 k 4 从第五级开始无法分辨 解 波长范围 平均波长 条纹开始重叠时有 可以清晰分辨的最大级次 与该干涉级次k对应的光程差 就是实现相干的最大光程差 即 只有在的条件下 才能观察到干涉条纹称为相干长度 每个原子发光持续的时间 t 10 10 10 8s 每一列光的长度l c t 相干长度 两列相干光能产生干涉所允许的最大光程差即在真空中光波列的长度l c t 相干时间 两列波到达干涉点所允许的最大时间差 即发光时间 二 相干长度和相干时间 1 菲涅耳双面镜 三 分波阵面干涉的其他实验 2 劳埃德镜 半波损失 光从光速较大 光疏介质 的介质射向光速较小 光密介质 的介质时反射光的相位较之入射光的相位跃变了 相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差 称为半波损失 例2如图所示 在杨氏双缝实验中 当作如下调节时 屏幕上的干涉条纹将如何变化 1 如图所示 把双缝中的一条狭缝遮住 并在两缝的垂直平分线上放置一块平面反射镜 2 将其中一条缝的宽度变宽 3 用白光照射 一个缝用纯红色滤光片遮盖 另一条缝用纯蓝色遮盖 例3 例4单色光照射到相距为0 2mm的双缝上 双缝与屏幕的垂直距离为1m 求 1 从第一条明纹到同侧旁第四明纹间的距离为7 5mm 求单色光的波长 解 1 根据双缝干涉明纹分布条件 明纹间距 得 将2a 0 2mm x1 4 7 5mm D 1000mm代入上式 2 当 600nm时 由相邻明纹间距公式 2 若入射光的波长为600nm 求相邻两明纹的距离 例5双缝一缝前若放一云母片 原中央明纹处被第7级明纹占据 已知 求 云母片厚
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