2杨氏双缝干涉课件

第二节杨氏双缝干涉第二节杨氏双缝干涉1

杨氏在1801年首先用实验的方法研究了光的干涉现象，为光的波动理论确定了实验基础。§2.相干光源/一、杨氏双缝干涉杨氏在1801年首先用实验的方法研究了光的干涉2一、杨氏双缝干涉装置DoS1S2Pdr1r2x双缝单缝S屏干涉条纹I光强分布点光源§2.相干光源/一、杨氏双缝干涉一、杨氏双缝干涉装置DoS1S2Pdr1r2x双缝单缝S3DoS1S2PSdr1r2x双缝单缝屏I点光源RQ二.两条光线的光程差§2.相干光源/二、两条光线的光程差DoS1S2PSdr1r2x双缝单缝屏I点光源RQ二.两条光4光程差三.加强减弱条件§2.相干光源/三、加强减弱条件光程差三.加强减弱条件§2.相干光源/三、加强减弱条件5四.明纹、暗纹位置§2.相干光源/四、明纹、暗纹位置四.明纹、暗纹位置§2.相干光源/四、明纹、暗纹位置6五、干涉条纹图样632.8nm的氦氖激光器产生的干涉条纹589.3nm的钠黄光产生的干涉条纹§2.相干光源/五、干涉条纹图样五、干涉条纹图样632.8nm的氦氖激光器产生的干涉条纹587六、讨论IO1.明纹位置k=0时：0明纹零级明纹位于屏幕中央，只有一条。§2.相干光源/六、讨论六、讨论IO1.明纹位置k=0时：0明纹零级8k=1时：1级明纹有两条，对称分布在屏幕中央两侧。其它各级明纹都有两条，且对称分布。12341234IO0明纹§2.相干光源/六、讨论k=1时：1级明纹有两条，对称分布在屏幕中央两侧。9暗纹002.暗纹位置k=0时：零级暗纹有两条，对称分布在屏幕中央两侧。IO012341234明纹§2.相干光源/六、讨论暗纹002.暗纹位置k=0时：零级暗纹有两条，对称分布在屏幕10k=1时：

1级暗纹有两条，对称分布在屏幕中央两侧。其它各级暗纹都有两条，且对称分布。12341234暗纹00IO012341234明纹§2.相干光源/六、讨论k=1时：1级暗纹有两条，对称分布在屏幕中央两侧。113.条纹间距a.相邻明纹间距：b.相邻暗纹间距：可以看出相邻明纹与相邻暗纹的间距都相同，所以条纹明暗相间平行等距。§2.相干光源/六、讨论3.条纹间距a.相邻明纹间距：b.相邻暗纹间距：可以看出相邻12(1)一定时，若变化,则将怎样变化？4.条纹间距与各量之间的关系(1)一定时，若变化,则13(2)一定时,条纹间距与的关系如何？(2)一定时,条纹间距与14例12－3在杨氏双缝实验中，欲使干涉条纹变宽，应作怎样的调整：（A）增加双缝的间距，（B）增加入射光的波长，（C）减少双缝至光屏之间的距离，（D）干涉级k愈大时条纹愈宽。解：由干涉条纹间距公式可知，应选（B）例12－3在杨氏双缝实验中，欲使干涉条纹变宽，应作怎样的调15例1：波长为632.8

nm的激光，垂直照射在间距为1.2mm的双缝上，双缝到屏幕的距离为500mm，求两条第4级明纹的距离。解：44Io由明纹公式：两条4级明纹的距离为：§2.相干光源/举例例1：波长为632.8nm的激光，垂直照射在间距为16例2：在双缝干涉实验中，用波长为632.8nm的激光照射一双缝，将一折射率为n=1.4

的透明的介质薄片插入一条光路，发现屏幕上中央明纹移动了3.5个条纹，求介质薄片的厚度d。§2.相干光源/举例例2：在双缝干涉实验中，用波长为632.8nm的激光17解：由于中央明纹移动了3.5个条纹，则插入的介质薄片所增加的光程差为3.5个波长，对应原屏幕中央o点两条光线的光程差也为3.5。o’DS1S2Sdr1r2Iood§2.相干光源/举例解：由于中央明纹移动了3.5个条纹，则插入的介质薄片所18在原屏幕中央o点两光线的光程差为：对于o点：DS1S2dr1r2od§2.相干光源/举例在原屏幕中央o点两光线的光程差为：对于o点：DS1S2dr119例12－4在空气中用波长为的单色光进行双缝干涉实验时，观察到干涉条纹相邻明条纹的间距为1.3mm，当把实验装置放在水中时（水的折射率为1.33)，则相邻明条纹的间距变为—————————解：如图：在空气中，光程差：OPBSxDS1S2r1r2例12－4在空气中用波长为的单色光进行双缝干涉实验时，观20放入水中，则明纹间距公式中的波长应用水中的波长从而相邻明条纹间距为：从而相邻明条纹间距为：放入水中，则明纹间距公式中的波长应用水中的波长从而相邻明条纹21例12－6在双缝干涉实验中，波长λ=5500Å的单色平行光垂直入射到缝间距ａ＝2×10－4m的双缝上，屏到双缝的距离D=2m．求(1)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；(2)用一厚度为e＝6.6×10－6m、折射率为n＝1.58的玻璃片复盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？设不盖玻璃片时，此点为第k级明纹，则应有

r2－r1＝kλ（2）(2)覆盖玻璃后，零级明纹应满足解(1)

联立(1)、(2)得(n–1)e＝kλ0Pr2-〔（r1-e)+ne〕=0(1)k＝(n–1)e/λ=6.96≈7零级明纹移到原第7级明纹处…例12－6在双缝干涉实验中，波长λ=5500Å的单色22例12－7在双缝装置中，用一折射率为n的薄云母片覆盖其中一条缝，这时屏幕上的第7条明纹恰好移到屏幕中央零级明纹缝隙处，如果入射光的波长为，则这云母片的厚度为（A）n-1,(B)7C)7n,(D)（n-1/7）解：因为联立以上两式，得选（A）例12－7在双缝装置中，用一折射率为n的薄云母片覆盖其中一23第二节杨氏双缝干涉第二节杨氏双缝干涉24

杨氏在1801年首先用实验的方法研究了光的干涉现象，为光的波动理论确定了实验基础。§2.相干光源/一、杨氏双缝干涉杨氏在1801年首先用实验的方法研究了光的干涉25一、杨氏双缝干涉装置DoS1S2Pdr1r2x双缝单缝S屏干涉条纹I光强分布点光源§2.相干光源/一、杨氏双缝干涉一、杨氏双缝干涉装置DoS1S2Pdr1r2x双缝单缝S26DoS1S2PSdr1r2x双缝单缝屏I点光源RQ二.两条光线的光程差§2.相干光源/二、两条光线的光程差DoS1S2PSdr1r2x双缝单缝屏I点光源RQ二.两条光27光程差三.加强减弱条件§2.相干光源/三、加强减弱条件光程差三.加强减弱条件§2.相干光源/三、加强减弱条件28四.明纹、暗纹位置§2.相干光源/四、明纹、暗纹位置四.明纹、暗纹位置§2.相干光源/四、明纹、暗纹位置29五、干涉条纹图样632.8nm的氦氖激光器产生的干涉条纹589.3nm的钠黄光产生的干涉条纹§2.相干光源/五、干涉条纹图样五、干涉条纹图样632.8nm的氦氖激光器产生的干涉条纹5830六、讨论IO1.明纹位置k=0时：0明纹零级明纹位于屏幕中央，只有一条。§2.相干光源/六、讨论六、讨论IO1.明纹位置k=0时：0明纹零级31k=1时：1级明纹有两条，对称分布在屏幕中央两侧。其它各级明纹都有两条，且对称分布。12341234IO0明纹§2.相干光源/六、讨论k=1时：1级明纹有两条，对称分布在屏幕中央两侧。32暗纹002.暗纹位置k=0时：零级暗纹有两条，对称分布在屏幕中央两侧。IO012341234明纹§2.相干光源/六、讨论暗纹002.暗纹位置k=0时：零级暗纹有两条，对称分布在屏幕33k=1时：

1级暗纹有两条，对称分布在屏幕中央两侧。其它各级暗纹都有两条，且对称分布。12341234暗纹00IO012341234明纹§2.相干光源/六、讨论k=1时：1级暗纹有两条，对称分布在屏幕中央两侧。343.条纹间距a.相邻明纹间距：b.相邻暗纹间距：可以看出相邻明纹与相邻暗纹的间距都相同，所以条纹明暗相间平行等距。§2.相干光源/六、讨论3.条纹间距a.相邻明纹间距：b.相邻暗纹间距：可以看出相邻35(1)一定时，若变化,则将怎样变化？4.条纹间距与各量之间的关系(1)一定时，若变化,则36(2)一定时,条纹间距与的关系如何？(2)一定时,条纹间距与37例12－3在杨氏双缝实验中，欲使干涉条纹变宽，应作怎样的调整：（A）增加双缝的间距，（B）增加入射光的波长，（C）减少双缝至光屏之间的距离，（D）干涉级k愈大时条纹愈宽。解：由干涉条纹间距公式可知，应选（B）例12－3在杨氏双缝实验中，欲使干涉条纹变宽，应作怎样的调38例1：波长为632.8

nm的激光，垂直照射在间距为1.2mm的双缝上，双缝到屏幕的距离为500mm，求两条第4级明纹的距离。解：44Io由明纹公式：两条4级明纹的距离为：§2.相干光源/举例例1：波长为632.8nm的激光，垂直照射在间距为39例2：在双缝干涉实验中，用波长为632.8nm的激光照射一双缝，将一折射率为n=1.4

的透明的介质薄片插入一条光路，发现屏幕上中央明纹移动了3.5个条纹，求介质薄片的厚度d。§2.相干光源/举例例2：在双缝干涉实验中，用波长为632.8nm的激光40解：由于中央明纹移动了3.5个条纹，则插入的介质薄片所增加的光程差为3.5个波长，对应原屏幕中央o点两条光线的光程差也为3.5。o’DS1S2Sdr1r2Iood§2.相干光源/举例解：由于中央明纹移动了3.5个条纹，则插入的介质薄片所41在原屏幕中央o点两光线的光程差为：对于o点：DS1S2dr1r2od§2.相干光源/举例在原屏幕中央o点两光线的光程差为：对于o点：DS1S2dr142例12－4在空气中用波长为的单色光进行双缝干涉实验时，观察到干涉条纹相邻明条纹的间距为1.3mm，当把实验装置放在水中时（水的折射率为1.33)，则相邻明条纹的间距变为—————————解：如图：在空气中，光程差：OPBSxDS1S2r1r2例12－4在空气中用波长为的单色光进行双缝干涉实验时，观43放入水中，则明纹间距公式中的波长应用水中的波长从而相邻明条纹间距为：从而相邻明条纹间距为：放入水中，则明纹间距公式中的波长应用水中的波长从而相邻明条纹44例12－6在双缝干涉实验中，波长λ=5500Å的单色平行光垂直入射到缝间距ａ＝2×10－4m的双缝上，屏到双缝的距离D=2m．求(1)中央明纹两侧的两条第10级明纹中心的间距；(2)用一厚度为e＝6.6×10－6m、折射率为n＝1.58的玻璃片复盖一缝后，零级明纹将移到原来的第几级明纹处？设不盖玻璃片时，此点为第k级明纹，则应有

r2－r1＝kλ（2）(2)覆盖玻璃后，零级明纹应满足解(1)

联立(1)、(2)得(n–