杨氏双缝干涉实验.ppt

第三节杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验装置S线光源，G是一个遮光屏，其上有两条与S平行的狭缝S1、S2，且与S等距离，因此S1、S2是相干光源，且相位相同；S1、S2之间的距离是d，到屏的距离是D。考察屏上某点P处的强度分布。由于S1、S2对称设置，且大小相等，认为由S1、S2发出的两光波在P点的光强度相等，即I1=I2=I0，则P点的干涉条纹分布为P点光强有最大值，即光程差等于波长的整数倍时，P点有光强最大值P(x,y,D)实际情况中，干涉条纹强度分布曲线相邻两个亮条纹或暗条纹间的距离为条纹间距m=0,1,2,…依次称为零级、第一级、第二级亮纹等等。零级亮纹(中央亮纹)在x=0处。干涉条纹在屏上的位置（级次）完全由光程差决定，当某一参量引起光程差的改变，则相应的干涉条纹就会发生移动。干涉条纹的特点如用白光作实验,则除了中央亮纹仍是白色的外,其余各级条纹形成从中央向外由紫到红排列的彩色条纹—光谱。（在屏幕上x=0处各种波长的光程差均为零，各种波长的零级条纹发生重叠，形成白色明纹。）①光源S位置改变：
S下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移；
S上移时，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。②双缝间距d改变：
当d增大时，e减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密。
当d减小时，e增大，条纹变稀疏。③双缝与屏幕间距D改变：
当D减小时，e减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密。
当D增大时，e增大，条纹变稀疏。（2）介质对干涉条纹的影响②若把整个实验装置置于折射率为n的介质中

明条纹：=n(r2-r1)=±mλm=0,1,2,…
暗条纹：=n(r2-r1)=±(2m+1)λ/2m=1,2,3,…
或明条纹：r2-r1=xd/D=±mλ/n=±mλ’m=0,1,2,…
暗条纹：r2-r1=xd/D=±(2m+1)λ/2n
=±(2m+1)λ’m=1,2,3,…
λ’为入射光在介质中的波长
条纹间距为Δx=Dλ/(nd)=Dλ’/d干涉条纹变密。杨氏双缝干涉的应用例1、求光波的波长当双缝干涉装置的一条狭缝S1后面盖上折射率为n=1.58的云母片时，观察到屏幕上干涉条纹移动了9个条纹间距，已知波长λ=5500A0，求云母片的厚度。解：没有盖云母片时，零级明条纹在O点；
当S1缝后盖上云母片后，光线1的光程增大。
由于零级明条纹所对应的光程差为零，所以这时零级明条纹只有上移才能使光程差为零。
依题意，S1缝盖上云母片后，零级明条纹由O点移动原来的第九级明条纹位置P点，
当x<<D时，S1发出的光可以近似看作垂直通过云母片，光程增加为(n-1)b，从而有
(n-1)b=kλ
所以
b=kλ/(n-1)=9×5500×10-10/(1.58-1)
=8.53×10-6m例3一双缝装置的一个缝为折射率1.40的薄玻璃片遮盖，另一个缝为折射率1.70的薄玻璃片遮盖，在玻璃片插入以后，屏上原来的中央极大所在点，现在为原来的第五级明纹所占据。假定λ=480nm，且两玻璃片厚度均为t，求t值。由题意得例4若将双缝装置浸入折射率为n的水中，那么条纹的间距增加还是减小？S不加透明薄片时，出现第3级明纹的条件是：例6已知：S2缝上覆盖的介质厚度为h，折射率为n，设入射光的波长为。问：原来的零级条纹移至何处？若移至原来的第k级明条纹处，其厚度h为多少？原来k级明条纹位置满足：例7杨氏双缝实验中，P为屏上第五级亮纹所在位置。现将一玻璃片插入光源发出的光束途中，则P点变为中央亮条纹的位置，求玻璃片的厚度。例8钠光灯作光源，波长，屏与双缝的距离D=500mm,(1)d=1.2mm和d=10mm,相邻明条纹间距分别为多大？（2)若相邻明条纹的最小分辨距离为0.065mm,能分辨干涉条纹的双缝间距是多少？例9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？例10双缝间的距离d=0.25mm,双缝到屏幕的距离Ｄ=50cm,用波长4000Å～7000Å的白光照射双缝，求第2级明纹彩色带(第2级光谱)的宽度。明纹坐标为1、字体安装与设置