太原理工大学物理李孟167143杨氏双缝实验

1、太原理工大学物理系太原理工大学物理系14-314-3 杨氏双缝实验杨氏双缝实验杨杨(t.young)在在1801年年首先首先发现光的干涉发现光的干涉现象，并首次测量了现象，并首次测量了光波的波长。光波的波长。采用分波面法获得相干光采用分波面法获得相干光一、杨氏双缝实验一、杨氏双缝实验太原理工大学物理系太原理工大学物理系1.1.实验装置实验装置双缝双缝入射光入射光观察屏观察屏太原理工大学物理系太原理工大学物理系白光入射的杨氏双缝干涉照片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红光入射的杨氏双缝干涉照片太原理工大学物理系太原理工大学物理系pxoo1r2r1s2ss2a2. 光程差光程差

2、ad2d12rrr2221)(axdr2222)(axdr由几何关系由几何关系axrr42122两式相减两式相减drrrrrr2)(12122122xda2太原理工大学物理系太原理工大学物理系2) 12(k 干涉减弱干涉减弱22k干涉加强干涉加强,2, 1 ,0k(21)22dka暗纹中心暗纹中心222dkax明纹中心明纹中心,2, 1 ,0k3.3.干涉条纹位置干涉条纹位置 每一条纹都对应着一定的波程差每一条纹都对应着一定的波程差( (相位差相位差) )，如第三级明纹对应的波程差为如第三级明纹对应的波程差为3 3 。xda2太原理工大学物理系太原理工大学物理系思考：思考：如如d、 不变，而不

3、变，而2a减小，某级条纹的位减小，某级条纹的位置如何变化？置如何变化？太原理工大学物理系太原理工大学物理系4 4 干涉条纹形状及间距干涉条纹形状及间距形状：形状：明暗相间的直条纹明暗相间的直条纹( (平行于狭缝平行于狭缝) )间距：间距：条纹均匀分条纹均匀分布布相邻两条明纹或暗纹的距离：相邻两条明纹或暗纹的距离：adxxxkk210 0级亮纹级亮纹+1+1级级+2+2级级-1-1级级-2-2级级观察屏观察屏暗纹暗纹级次级次：中间条纹级次低：中间条纹级次低, ,以以0 0级明纹为中心，级明纹为中心，两边对称。两边对称。 x x太原理工大学物理系太原理工大学物理系0级明纹为白色，级明纹为白色， 其

4、余明纹为彩色条纹其余明纹为彩色条纹 。5 5 白光入射白光入射kadx2k级彩色亮纹所在的位置坐标级彩色亮纹所在的位置坐标红红紫紫白白紫紫紫紫紫紫红红红红红红k =1k = -1k = -2k =0k =2太原理工大学物理系太原理工大学物理系 例例2 2 如图所示，在杨氏双缝实验中，当作如图所示，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？如下调节时，屏幕上的干涉条纹将如何变化？（1 1）将其中一条缝的宽度变宽；）将其中一条缝的宽度变宽；（2 2）用白光照射，一个缝用纯红色滤光片遮盖，）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。另一条缝用纯蓝色遮盖。1s2s

5、so太原理工大学物理系太原理工大学物理系 一定时，若一定时，若 变化，则变化，则 将怎样变化？将怎样变化？2da、x例例3太原理工大学物理系太原理工大学物理系 例例4 4 单色光照射到相距为单色光照射到相距为0.2mm的双缝上，双的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为缝与屏幕的垂直距离为1m。求（求（1 1）从第一条明纹到同侧旁第四明纹间的距离）从第一条明纹到同侧旁第四明纹间的距离为为7.5mm，求单色光的波长；，求单色光的波长；解解（1 1）根据双缝干涉明纹分布条件：）根据双缝干涉明纹分布条件： 2 1 0 2 ，kadkx明纹间距：明纹间距：)(2141441kkadxxx、得：得：)(2144

6、1kkdxa、太原理工大学物理系太原理工大学物理系将将 2a=0.2mm，x1，4 =7.5mm，d =1000mm 代入上式代入上式500nmmm105) 14(10005 . 72 . 04（2）当=600nm时，由相邻明纹间距公式mm0 . 31062 . 0100024adx （2 2）若入射光的波长为）若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹，求相邻两明纹的距离。的距离。太原理工大学物理系太原理工大学物理系例例5 5 双缝一缝前若放一云母片，原中央明纹处被双缝一缝前若放一云母片，原中央明纹处被第第7 7级明纹占据。已知级明纹占据。已知58. 1云nnm550求：云母片厚度求：云母片厚度l1s2sr2r17k0k解：解：盖上云母片条纹为盖上云母片条纹为何移动？何移动？光程差改变光程差改变0 0级明纹的位置如何改变？级明纹的位置如何改变？向上移动向上移动太原理工大学物理系太原