物理光学课件 12.2 杨氏干涉实验.ppt

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1、1801年杨氏的双缝实验证明了光可以发生干涉，它归属于分波前法双光束干涉。实验装置如图所示。12.2杨氏干涉实验真空中，Sl和S2双缝从来自狭缝S的光波波面上分割出很小的两部分作为相干光源，它们发出的两列光波在观察屏上叠加，形成干涉条纹。PSIDoS1S2dr1r2双缝单缝屏干涉条纹光强分布点光源干涉图样的计算S20q1SS200qqdxS2DR1R2ly由于Sl和S2对称设置，且大小相等，可以认为由两者发出光波在P点的强度相同，则P点处干涉条纹强度分布为由坐标可知光程差为①如果R=0光强极大，呈现干涉亮条纹；光强极小，呈现干涉暗条纹；条纹间距

2、：相邻两个亮条纹或暗条纹之间的距离这是求解干涉系统中条纹间距的普遍公式杨氏干涉实验中，干涉图样在z轴附近垂直于双缝连线方向上为一系列平行等距的明暗直条纹，条纹分布呈现余弦平方变化规律。相干光束会聚角：到达干涉场屏幕上某点的两条相干光线间的夹角在实验中，可以通过测量D、d和ω，计算求得光波长；也可以通过λ和ω来估算条纹间距SS1S20qq1r2rPld=DSS1S20S10qqqqd1r2r1r2rPlq=DxxSS2lDR1R2ω②如果ΔR0，光强极大，呈现干涉亮条纹；光强极小，呈现干涉暗条纹；涉图样相对于R=0的情况，沿着x方向发生了平移

3、。干涉级次：决定条纹位置的m值，其中光程差越大对应的干涉级次越高例题：如图所示，利用干涉现象测定气体的折射率。当薄壁容器中充入待测气体并排除空气时，干涉条纹就会发生移动，由干涉条纹的移动情况就可以测定容器中气体的折射率问：(1)当待测气体的折射率大于空气的折射率时，干涉条纹应如何移动？(2)设容器长度为2.0cm，条纹移动20条，光波的波长为5893Å，空气的折射率为n=1.000276，求待测气体的折射率。SS1S20qq1r2rPld=DSS1S20S10qqqqd1r2r1r2rPlq=DxxSS2lDR1R2ω解：(1)设薄壁容器中充入空

4、气时，零级条纹出现在O点，而充入待测气体时，零级条纹出现于P点。此时的光程差零级条纹出现条件是即考虑到于是，零级条纹（因而所有条纹）应当上移。(2)考察屏幕上的一个固定点移动一个条纹，表明光程差相差一个波长，因此进而可得除了上述杨氏干涉实验外，菲涅耳双棱镜、菲涅耳双面镜和洛埃镜都属于分波面法双光束干涉的实验装置。SS1S2双棱镜菲涅耳双棱镜的干涉M1M2S1S2S菲涅耳双面镜的干涉菲涅耳双面镜洛埃镜的干涉SS’M洛埃镜①在两束光的叠加区内，到处都可以观察到干涉条纹，只是不同地方条纹的间距、形状不同而已。②在这些干涉装置中，都有限制光束的狭缝或小孔

5、，因而干涉条纹的强度很弱，以致于在实际上难以应用。分波面法双光束干涉的共同特点③当用白光进行干涉实验时，由于干涉条纹的光强极值条件与波长有关，除了m=0的条纹仍是白光以外，其它级次的干涉条统均为不同颜色分离的彩色条纹。白光入射的杨氏双缝干涉照片作业P374第5题，第6题