2杨氏双缝干涉课件.ppt

1、 杨氏在杨氏在1801年首先用年首先用实验的方法研实验的方法研究了光的干涉究了光的干涉现象，为光的现象，为光的波动理论确定波动理论确定了实验基础。了实验基础。2.2.相干光源相干光源 /一、杨氏双缝干涉一、杨氏双缝干涉DoS1S2Pdr1r2x双双缝缝单单缝缝S屏屏干涉条纹干涉条纹I光强分布点光源2.2.相干光源相干光源 /一、杨氏双缝干涉一、杨氏双缝干涉DoS1S2PSdr1r2x双缝单缝屏I点光源RQ，OPQRSS21DxRS12.2.相干光源相干光源 /二、两条光线的光程差二、两条光线的光程差，很小dRSRSS112,DxdDdx光程差光程差DxRS1 减弱 )2,1,0(2)12(kk

2、加强 )2,1,0(kk2.2.相干光源相干光源 /三、加强减弱条件三、加强减弱条件 Ddx x减弱 )2,1,0(2)12(kk加强 )2,1,0(kk明纹 )2,1,0(kdDk暗纹 )2,1,0(2)12(kdDk2.2.相干光源相干光源 /四、明纹、暗纹位置四、明纹、暗纹位置632.8nm的氦氖激光器产生的干涉条纹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的钠黄光产生的干涉条纹2.2.相干光源相干光源 /五、干涉条纹图样五、干涉条纹图样IO1.明纹位置明纹位置dDkxkk=0时：时：00 x0明纹明纹 零级明纹位零级明纹位于屏幕中央，只于屏幕中央，只有一条。有一条。

3、2.2.相干光源相干光源 /六、讨论六、讨论k=1时：时：dDx1 1级明纹有两级明纹有两条，对称分布在条，对称分布在屏幕中央两侧。屏幕中央两侧。其它各级明纹其它各级明纹都有两条，且对称都有两条，且对称分布。分布。12341234IO0明纹明纹2.2.相干光源相干光源 /六、讨论六、讨论暗纹暗纹00dDkxk2)12(k=0时：时：dDx20零级暗纹有两条，零级暗纹有两条，对称分布在屏幕对称分布在屏幕中央两侧。中央两侧。IO012341234明纹明纹2.2.相干光源相干光源 /六、讨论六、讨论k=1时：时：dDx231 1级暗纹有两条，级暗纹有两条，对称分布在屏幕中对称分布在屏幕中央两侧。央两

4、侧。其它各级暗纹其它各级暗纹都有两条，且对称都有两条，且对称分布。分布。12341234暗纹暗纹00IO012341234明纹明纹2.2.相干光源相干光源 /六、讨论六、讨论a.相邻明纹间距：相邻明纹间距：kkxxx1dDkdDkx)1(b.相邻暗纹间距：相邻暗纹间距：kkxxx1dDkdDkx2)12(2 1)1(2可以看出相邻明纹与相邻暗纹的间距都相可以看出相邻明纹与相邻暗纹的间距都相同，所以条纹同，所以条纹明暗相间平行等距明暗相间平行等距。dDdD2.2.相干光源相干光源 /六、讨论六、讨论(1)一定时，若一定时，若 变化变化,则则 将怎样变化？将怎样变化？dd、xdDx(2)一定时一定

5、时,条纹间距条纹间距 与与 的关系如何？的关系如何？d D、x例例12123 3在杨氏双缝实验中，欲使干涉条纹变宽，应作怎样在杨氏双缝实验中，欲使干涉条纹变宽，应作怎样的调整：的调整：（A A）增加双缝的间距，）增加双缝的间距，（B B）增加入射光的波长，）增加入射光的波长，（C C）减少双缝至光屏之间的距离，）减少双缝至光屏之间的距离，（D D）干涉级）干涉级k k愈大时条纹愈宽。愈大时条纹愈宽。解：由干涉条纹间距公式解：由干涉条纹间距公式dDx 可知，应选（可知，应选（B B）例例1：波长为波长为 632.8 nm 的激光，垂直照的激光，垂直照射在间距为射在间距为 1.2 mm 的双缝上，

6、双缝到屏的双缝上，双缝到屏幕的距离为幕的距离为 500 mm，求两条第，求两条第4级明纹级明纹的距离。的距离。解：解：44Io由明纹公式：由明纹公式：dDkxk两条两条 4 级明纹的距离为：级明纹的距离为：dDkx22.2.相干光源相干光源 /举例举例339102.110500108.63242xm101.23例例2：在双缝干涉实验中，用波长为在双缝干涉实验中，用波长为 632.8 nm 的激光照射一双缝，将一折的激光照射一双缝，将一折射率为射率为 n=1.4 的透明的介质薄片插入一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

7、的厚度个条纹，求介质薄片的厚度 d。2.2.相干光源相干光源 /举例举例解：解：由于中央明纹移动了由于中央明纹移动了 3.5 个条纹，则个条纹，则插入的介质薄片所增加的光程差为插入的介质薄片所增加的光程差为 3.5 个个波长，对应原屏幕中央波长，对应原屏幕中央 o 点两条光线的光点两条光线的光程差也为程差也为 3.5。oD DS1S2Sdr1r2Iood2.2.相干光源相干光源 /举例举例在原屏幕中央在原屏幕中央o点两光线的光程差为：点两光线的光程差为：5.3对于对于o点：点：021rr5.3)1(dn15.3nd21)(rnddrm105.56-14.1108.6325.39D DS1S2d

8、r1r2od2.2.相干光源相干光源 /举例举例例例12124 4在空气中用波在空气中用波长为长为 的单色光进行双缝的单色光进行双缝干涉实验时，观察到干干涉实验时，观察到干涉条纹相邻明条纹的间涉条纹相邻明条纹的间距为距为1.3mm1.3mm，当把实验装，当把实验装置放在水中时（水的折置放在水中时（水的折射率为射率为1.33)1.33)，则相邻明，则相邻明条纹的间距变为条纹的间距变为解：如图：在空气中，光程差：解：如图：在空气中，光程差：相消相长212.sin12kkdDxdtgdrrOPBSxDS1S2r1r2d放入水中，则明纹间距公式中的波长应用水中的波长放入水中，则明纹间距公式中的波长应用

9、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：ndDx/mmnx133.133.1从而相邻明条纹间距为：从而相邻明条纹间距为：dDxxxkk1kdDx nkkdDxxx/1/ndD例例12126 6 在双缝干涉实验中，波长在双缝干涉实验中，波长=5500 =5500 的单色平行光的单色平行光垂直入射到缝间距垂直入射到缝间距2 210104 4m m的双缝上，屏到双缝的距离的双缝上，屏到双缝的距离D=2mD=2m求求 (1)(1)中央明纹两侧的两条第中央明纹两侧的两条第1010级明纹中心的间距；级明纹中心的间距；(2)(2)用一厚度为用一厚度为e e6.66.610106 6 m m、折

10、射率为、折射率为n n1.581.58的玻璃片复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？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，此点为第设不盖玻璃片时，此点为第k k级明纹，级明纹，则应有则应有 r r2 2r r1 1kk（2）(2)(2)覆盖玻璃后，零级明纹应满足覆盖玻璃后，零级明纹应满足 解解(1)(1)104105500102210222dDkx 联立联立(1)(1)、(2)(2)得得 (n 1)e(n 1)ek k e1r2rDa0Pr2-（r1-e)+ne=0(1)k k(n 1)e/=6.96 7(n 1)e/=6.96 7 零级明纹移到原第零级明纹移到原第 7 7 级明纹处级明纹处 例例12127 7在双缝装置中，用一折射率为在双缝装置中，用一折射率为n n的薄云母片覆盖其中的薄云母片覆盖其中一条缝，这时屏幕上的第一条缝，这时屏幕上的第7 7条明纹恰好移到屏幕中央零级明纹缝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隙处，如果入射光的波长为，则这云母片的厚度为，则这云母片的厚度为（A A）n-1,(B)7n-1,(B)7 C)7C)7n,(D)n,(D)（n-1/7n-1/7）解：因为解：因为021rneer712 rr，有依题意联立以上两式，得联立以上两式，得7ene17ne选（选（A A）S1S2Spo1r2r