双缝干涉.ppt

单击此处编辑母版标题样式,1.,杨氏双缝实验,17-2,双缝干涉,托马斯 杨,p,r,1,r,2,x,x,0,x,I,x,x,D,d,o,相干光的获得：分波阵面法,d,，,D d,(,d,10,-4,m,D,m,),光路原理图：,杨氏双缝实验,2.,干涉明暗条纹的位置,x,p,r,1,r,2,x,D,d,o,2.1,波程差的计算,设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为：,明纹中心,暗纹中心,两相邻明纹（或暗纹）间距,干涉相长，明纹,干涉相消，暗纹,2.2,干涉明暗条纹的位置,(1)一系列平行的明暗相间的条纹；,(3),2.3,条纹特点：,(2),不太大时条纹等间距；,杨氏双缝实验第一次测定了 波长这个重要的物理量。,双缝干涉条纹,1.,思考题,2.,例题一：,3.,例题二：,4.,菲涅耳双棱镜干涉实验,干涉现象测定气体折射率,白光双缝干涉,双缝干涉,n,水,n,空气,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，,屏上的干涉条纹有何变化？,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。,I,o,2,-2,4,-4,4,I,1,现：可见度差,原：可见度好,振幅比,决定可见度的因素：,光源的宽度,光源的单色性,I,I,max,I,min,o,2,-2,4,-4,干涉明暗条纹的位置,I,o,2,-2,4,-4,4,I,1,现：可见度差,原：可见度好,振幅比,决定可见度的因素：,光源的宽度,光源的单色性,I,I,max,I,min,o,2,-2,4,-4,（3）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，但原极小处的强度不再为零，条纹的可见度变差。,干涉明暗条纹的位置,例1 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？,解:,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.当k级红色明纹位置x,k红,大于k+1级紫色明纹位置x,(k+1)紫,时，光谱就发生重叠。据前述内容有,干涉明暗条纹的位置,将,红,=7600，,紫,=4000,代入得,k=1.1,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。,由 x,k红,=,x,(k+1)紫,的临界情况可得,因为 k只能取整数，所以应取,k=2,干涉明暗条纹的位置,将,红,=7600，,紫,=4000,代入得,k=1.1,因为 k只能取整数，所以应取,k=2,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。,由 x,k红,=,x,(k+1)紫,的临界情况可得,干涉明暗条纹的位置,将,红,=7600，,紫,=4000,代入得K=1.1,因为 k只能取整数，,所以应取k=2,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。,干涉明暗条纹的位置,l,P,s,1,s,2,s,p,0,例2 图示一种利用干涉现象测定气体折射率的原理图。在缝S1后面放一长为,l,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,若待测气体的折射率大 于空气折射率,干涉条纹如何移动？,设,l,=2.0cm，,光波波长,=5893,空气折射率 为1.000276,充以某种 气体后，条纹移过20 条，这种气体的折射率为多少(不计透明容器的器壁厚度)?,干涉明暗条纹的位置,解：,1.讨论干涉条纹的移动，可跟踪屏幕上某一条纹(如零级亮条纹),研究它的移动也就能了解干涉条纹的整体移动情况.,l,P,s,1,s,2,s,p,0,当容器未充气时，测量装置实际上是杨氏双缝干涉实验装置。其,零级亮纹出现在屏上与,S,1,、S,2,对称的,P,0,点.从,S,1,、S,2,射出的光在此处相遇时光程差为零。,容器充气后，,S,1,射出的光线经容器时光程要增加，零级亮纹应在,P,0,的上方某处P出现，因而整个条纹要向上移动。,干涉明暗条纹的位置,2.按题义，条纹上移20条，,P,0,处现在出现第20,级亮条纹，因而有,P,p,0,l,s,1,s,2,s,光程 S,1,P,0,-S,2,P,0,=N,其中 N=20，,为移过的条纹数，而,光程 S,1,P,0,-S,2,P,0,=,n,l-nl,n,，n,分别为气体和空气的折射率，所以有,n,l nl=,N,n,=n+,/l,干涉明暗条纹的位置,2.按题义，条纹上移20条，,P,0,处现在出现第20级,亮条纹，因而有,l,P,s,1,s,2,s,p,0,光程,S,1,P,0,-S,2,P,0,=N,其中,N,=20，,为移过的条纹数，而,光程,S,1,P,0,-S,2,P,0,=,n,l-nl,n,，n,分别为气体和空气的折射率，所以有,n,l nl=,N,n,=n+,/l,干涉明暗条纹的位置,3.,菲涅耳双棱镜干涉实验,E,E,M,N,s,s,1,s,2,d,B,C,p,A,B,C,M,1,M,2,s,点光源,4.,菲涅耳双面镜干涉实验,屏,平面镜,A,B,C,M,1,M,2,s,点光源,屏,s,1,s,2,虚光源,平面镜,4.,菲涅耳双面镜干涉实验,A,B,C,M,1,M,2,s,点光源,1,1,屏,s,1,s,2,4.,菲涅耳双面镜干涉实验,A,B,C,M,1,M,2,s,点光源,2,2,屏,s,1,s,2,4.,菲涅耳双面镜干涉实验,A,B,C,M,1,M,2,s,点光源,1,1,2,2,屏,s,1,s,2,4.,菲涅耳双面镜干涉实验,A,B,C,M,1,M,2,s,点光源,1,1,2,2,屏,s,1,s,2,4.,菲涅耳双面镜干涉实验,A,B,C,M,1,M,2,s,点光源,1,1,2,2,屏,s,1,s,2,r,l,D,4.,菲涅耳双面镜干涉实验,M,A,B,屏,P,问题：,5.,洛埃德镜实验,.,B,A,s,1,s,2,虚光源,反射镜,点光源,当屏移到 位置时，在屏上的,P,点应该出现暗条纹还是明条纹？,M,A,B,B,A,屏,P,.,s,1,s,2,5.,洛埃德镜实验,当屏移到 位置时，在屏上的,P,点出现暗条纹。,M,A,B,B,A,屏,P,.,s,1,s,2,5.,洛埃德镜实验,当屏移到,位置时，在屏上的,P,点出现暗条纹。这一结论证实，光在镜子表面反射时有相位,突变。,媒质,1,光疏媒质,媒质,2,光密媒质,n,1,n,2,折射波,反射波,入射波,光在垂直入射（,i,=0,）或者掠入射（,i,=90,）的,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。,折射波无半波损失。,半波损失,若 n,1,n,2,洛埃德镜实验,媒质,1,光疏媒质,媒质,2,光密媒质,n,1,n,2,折射波,反射波,入射波,光在垂直入射（,i,=0,）或者掠入射（,i,=90,）的,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。,折射波无半波损失。,半波损失,若 n,1,n,2,洛埃德镜实验,