1、1.杨氏双缝实验杨氏双缝实验17-2 双缝干涉双缝干涉托马斯托马斯 杨杨pr1 r2 xx0 xI xxDdo相干光的获得：分波阵面法相干光的获得：分波阵面法d d，D d D d (d 10-4m,D m)1x1x光路原理图：光路原理图：杨氏双缝实验杨氏双缝实验2.干涉明暗条纹的位置干涉明暗条纹的位置Dxdddrr tgsin12xpr1 r2 x Ddo2.1 波程差的计算波程差的计算设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为：设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为：明纹中心明纹中心暗纹中心暗纹中心 2)1 2(kDxd两相邻明纹（或暗纹）间距两相邻明纹（或暗纹）间距dDx 1,2,3.k
2、,2)1 2()12(dDkxk,kdDkxk3210，干涉相长，明纹干涉相长，明纹干涉相消，暗纹干涉相消，暗纹kDxd2.2 干涉明暗条纹的位置干涉明暗条纹的位置(1)(1)一系列平行的明暗相间的条纹；一系列平行的明暗相间的条纹；(3)(3)。x 2.3 条纹特点：条纹特点：(2)(2)不太大时条纹等间距；不太大时条纹等间距；杨氏双缝实验第一次测定了杨氏双缝实验第一次测定了 波长这个重要的物理量。波长这个重要的物理量。1.1.思考题思考题2.2.例题一：例题一：3.3.例题二：例题二：4.菲涅耳双棱镜干涉实验菲涅耳双棱镜干涉实验干涉现象测定气体折射率干涉现象测定气体折射率白光双缝干涉白光双缝
3、干涉双缝干涉双缝干涉在双缝干涉实验中：在双缝干涉实验中：（1）如何使屏上的干涉条纹间距变宽？如何使屏上的干涉条纹间距变宽？（2）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，将双缝干涉装置由空气中放入水中时，屏上的干涉条纹有何变化屏上的干涉条纹有何变化？（3）若若S1、S2两条缝的宽度不等，条纹有何两条缝的宽度不等，条纹有何 变化？变化？思考思考双缝干涉双缝干涉选题目的：讨论影响双缝干涉条纹分布的因素。选题目的：讨论影响双缝干涉条纹分布的因素。（1）dDx 若若D、d 已定，只有已定，只有，条纹间距，条纹间距x 变宽。变宽。若若 已定，只有已定，只有D、d（仍然满足（仍然满足d )，条纹间距，条纹间距 变
4、宽。变宽。x干涉明暗条纹的位置干涉明暗条纹的位置两相邻明纹（或暗纹）间距两相邻明纹（或暗纹）间距ndDdDxn n水水 n空气空气实验装置放入水中后条纹间距变小。实验装置放入水中后条纹间距变小。（2）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，将双缝干涉装置由空气中放入水中时，屏上的干涉条纹有何变化？屏上的干涉条纹有何变化？空气水xx干涉明暗条纹的位置干涉明暗条纹的位置（3）两条缝的宽度不等，使两光束的强度不）两条缝的宽度不等，使两光束的强度不等；虽然干涉条纹中心距不变，但原极小处的等；虽然干涉条纹中心距不变，但原极小处的强度不再为零，条纹的可见度变差。强度不再为零，条纹的可见度变差。21II 21II
5、 Io 2-2 4-4 4I1现：可见度差现：可见度差原：可见度好原：可见度好振幅比振幅比 决定可见度的因素：决定可见度的因素：光源的宽度光源的宽度光源的单色性光源的单色性IImaxImino 2-2 4-4 干涉明暗条纹的位置干涉明暗条纹的位置21II 21II Io 2-2 4-4 4I1现：可见度差现：可见度差原：可见度好原：可见度好振幅比振幅比 决定可见度的因素：决定可见度的因素：光源的宽度光源的宽度光源的单色性光源的单色性IImaxImino 2-2 4-4（3）两条缝的宽度不等，使两光束的强度不）两条缝的宽度不等，使两光束的强度不等；虽然干涉条纹中心距不变，但原极小处的等；虽然干涉
6、条纹中心距不变，但原极小处的强度不再为零，条纹的可见度变差。强度不再为零，条纹的可见度变差。干涉明暗条纹的位置干涉明暗条纹的位置例例1 1 用白光作双缝干涉实验时，能观察到几级清晰可用白光作双缝干涉实验时，能观察到几级清晰可辨的彩色光谱？辨的彩色光谱？解解:用白光照射时，除中央明纹为白光外，两侧用白光照射时，除中央明纹为白光外，两侧形成内紫外红的对称彩色光谱形成内紫外红的对称彩色光谱.当当k k级红色明纹位置级红色明纹位置x xk k红红大于大于k+1k+1级紫色明纹位置级紫色明纹位置x x(k+1)(k+1)紫紫时，光谱就发生重叠。时，光谱就发生重叠。据前述内容有据前述内容有红红dDkxk紫
7、紫dDkxk)1()1(干涉明暗条纹的位置干涉明暗条纹的位置 将将 红红=7600，紫紫=4000代入得代入得 k=1.1 紫红)1(kk 这一结果表明：在中央白色明纹两侧，这一结果表明：在中央白色明纹两侧，只有第一级彩色光谱是清晰可辨的。只有第一级彩色光谱是清晰可辨的。由由 xk红红=x(k+1)紫紫 的临界情况可得的临界情况可得因为因为 k只能取整数，所以应取只能取整数，所以应取 k=2干涉明暗条纹的位置干涉明暗条纹的位置 将将 红红=7600，紫紫=4000代入得代入得 k=1.1 因为因为 k只能取整数，所以应取只能取整数，所以应取 k=2紫红)1(kk 这一结果表明：在中央白色明纹两
8、侧，这一结果表明：在中央白色明纹两侧，只有第一级彩色光谱是清晰可辨的。只有第一级彩色光谱是清晰可辨的。由由 xk红红=x(k+1)紫紫 的临界情况可得的临界情况可得干涉明暗条纹的位置干涉明暗条纹的位置 将将 红红=7600，紫紫=4000代入得代入得K=1.1 因为因为 k只能取整数，只能取整数，所以应取所以应取k=2紫红)1(kk这一结果表明：这一结果表明：在中央白色明纹两侧，只有第一级彩在中央白色明纹两侧，只有第一级彩 色光谱是清晰可辨的。色光谱是清晰可辨的。干涉明暗条纹的位置干涉明暗条纹的位置lPs1s2sp0 例例2 2 图示一种利用干涉现象测定气体折射率的原理图示一种利用干涉现象测定
9、气体折射率的原理图。在缝图。在缝S1S1后面放一长为后面放一长为l l的透明容器，在待测气体注的透明容器，在待测气体注入容器而将空气排出的过程中，屏幕上的干涉条纹就会入容器而将空气排出的过程中，屏幕上的干涉条纹就会移动。通过测定干涉条纹的移动数可以推知气体的折射移动。通过测定干涉条纹的移动数可以推知气体的折射率，问率，问1.若待测气体的折射率若待测气体的折射率大大 于空气折射率于空气折射率,干干涉条纹如何移动？涉条纹如何移动？2.设设l=2.0cm，光波波长，光波波长 =5893,空气折射率空气折射率 为为1.000276,充以某种充以某种 气体后，条纹移过气体后，条纹移过20 条，这种气体的
10、折射率为多少条，这种气体的折射率为多少(不不计透明容器的器壁厚度计透明容器的器壁厚度)?干涉明暗条纹的位置干涉明暗条纹的位置 解解：1.讨论干涉条纹的移动，可跟踪屏幕上某一条讨论干涉条纹的移动，可跟踪屏幕上某一条纹纹(如零级亮条纹如零级亮条纹),研究它的移动也就能了解干涉条纹的研究它的移动也就能了解干涉条纹的整体移动情况整体移动情况.lPs1s2sp0 当容器未充气时，当容器未充气时，测量装置实际上是杨氏测量装置实际上是杨氏双缝干涉实验装置。其双缝干涉实验装置。其零级亮纹出现在屏上与零级亮纹出现在屏上与 S1、S2 对称的对称的P0点点.从从S1、S2射出的光在此处射出的光在此处相遇时光程差为
11、零。相遇时光程差为零。容器充气后，容器充气后，S1射出的光线经容器时光程要增加，射出的光线经容器时光程要增加，零级亮纹应在零级亮纹应在 P0的上方某处的上方某处P P出现，因而整个条纹要向出现，因而整个条纹要向上移动。上移动。干涉明暗条纹的位置干涉明暗条纹的位置 2.按题义，条纹上移按题义，条纹上移20条，条，P0处现在出现第处现在出现第20 级亮条纹，因而有级亮条纹，因而有Pp0ls1s2s 光程光程 S1P0 -S2P0=N 其中其中 N=20，为移过的条纹数，而为移过的条纹数，而 光程光程 S1P0 -S2P0=nl-nln，n 分别为气体和空气的折射率，所以有分别为气体和空气的折射率，
12、所以有nl nl=N n=n+/l20/10589320000276.18000335.1干涉明暗条纹的位置干涉明暗条纹的位置 2.2.按题义，条纹上移按题义，条纹上移2020条，条，P0处现在出现第处现在出现第2020级级 亮条纹，因而有亮条纹，因而有lPs1s2sp0光程光程 S1P0 -S2P0=N 其中其中 N=20=20，为移过的条纹数，而为移过的条纹数，而光程光程 S1P0 -S2P0=nl-nln，n 分别为气体和空气的折射率，所以有分别为气体和空气的折射率，所以有nl nl=N n=n+/l20/10589320000276.18000335.1干涉明暗条纹的位置干涉明暗条纹的
13、位置3.菲涅耳双棱镜干涉实验菲涅耳双棱镜干涉实验EEMNss1s2dBCpABCM1M2s点光源点光源4.菲涅耳双面镜干涉实验菲涅耳双面镜干涉实验屏屏平面镜平面镜ABCM1M2s点光源点光源屏屏s1s2虚光源平面镜平面镜4.菲涅耳双面镜干涉实验菲涅耳双面镜干涉实验ABCM1M2s点光源点光源11屏屏s1s24.菲涅耳双面镜干涉实验菲涅耳双面镜干涉实验ABCM1M2s点光源点光源22屏屏s1s24.菲涅耳双面镜干涉实验菲涅耳双面镜干涉实验ABCM1M2s点光源点光源1122屏屏s1s24.菲涅耳双面镜干涉实验菲涅耳双面镜干涉实验ABCM1M2s点光源点光源1122屏屏s1s24.菲涅耳双面镜干涉
14、实验菲涅耳双面镜干涉实验ABCM1M2s点光源点光源1122屏屏s1s2rlD4.菲涅耳双面镜干涉实验菲涅耳双面镜干涉实验MAB屏屏P问题：问题：5.洛埃德镜实验洛埃德镜实验.BAs1s2虚光源反射镜点光源 当屏移到当屏移到 位置时，在屏上的位置时，在屏上的P 点应该点应该出现暗条纹还是明条纹？出现暗条纹还是明条纹？BAMABBA屏屏P.s1s2 5.洛埃德镜实验洛埃德镜实验当屏移到当屏移到 位置时，在屏上的位置时，在屏上的P 点出现暗条纹。点出现暗条纹。BAMABBA屏屏P.s1s2 5.洛埃德镜实验洛埃德镜实验 当屏移到当屏移到 位置时，在屏上的位置时，在屏上的P 点出现点出现暗条纹。这一
15、结论证实，光在镜子表面反射时暗条纹。这一结论证实，光在镜子表面反射时有相位有相位 突变。突变。BA媒质媒质1 光疏媒质光疏媒质媒质媒质2 光密媒质光密媒质n1n2折射波折射波反射波反射波入射波入射波 光在垂直入射（光在垂直入射（i=0）或者掠入射（）或者掠入射（i=90）的）的情况下，如果光是从光疏媒质传向光密媒质，在其情况下，如果光是从光疏媒质传向光密媒质，在其分界面上反射时将发生半波损失。分界面上反射时将发生半波损失。折射波无半波损失。折射波无半波损失。半波损失半波损失若若 n1 n2 洛埃德镜实验洛埃德镜实验媒质媒质1 光疏媒质光疏媒质媒质媒质2 光密媒质光密媒质n1n2折射波折射波反射
16、波反射波入射波入射波 光在垂直入射（光在垂直入射（i=0）或者掠入射（）或者掠入射（i=90）的）的情况下，如果光是从光疏媒质传向光密媒质，在其情况下，如果光是从光疏媒质传向光密媒质，在其分界面上反射时将发生半波损失。分界面上反射时将发生半波损失。折射波无半波损失。折射波无半波损失。半波损失半波损失若若 n1 n2 洛埃德镜实验洛埃德镜实验1有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。2一个人的价值在于他的才华，而不在他的衣饰。一个人的价值在于他的才华，而不在他的衣饰。3生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。4读一切好的书，就是和许多高尚的人说话。读一切好的书，就是和许多高尚的人说话。5最聪明的人是最不愿浪费时间的人。最聪明的人是最不愿浪费时间的人。6不要因为怕被玫瑰的刺伤到你，就不敢去摘玫瑰。不要因为怕被玫瑰的刺伤到你，就不敢去摘玫瑰。7大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。大多数人想要改造这个世界，但却罕有人想改造自己。8命运把人抛入最低谷时，往往是人生转折的最佳期。谁命运把人抛入最低谷时，往往是人生转折的最佳期。谁若自怨自艾，必会坐失良机！若自怨自艾，必会坐失良机！
