杨氏双缝实验002.doc

杨氏双缝实验（测量双缝间距）
一、 实验目的
1、 观察杨氏双缝干涉图样
2、 掌握杨氏双缝干涉图样形成的干涉机理
3、 学会利用杨氏双缝干涉图样测量双缝间距
二、实验装置（图10-1）
1：钠灯（加圆孔光阑） 9：延伸架（SZ－09）
2：透镜L1（=50 mm） 10：测微目镜架
3：二维架（SZ－07） 11：测微目镜M
4：可调狭缝S（SZ－27） 12：二维平移底座 （SZ－02）
5：透镜架（SZ－08，加光阑） 13：二维平移底座 （SZ－02）
6：透镜L2 (=150mm) 14：升降调节座（SZ－03）
7：双棱镜调节架 (SZ－41) 15：二维平移底座（SZ－02）
8：双缝D 16：升降调节座（SZ－03）
图10－1

三、 实验原理
从一点光源或线光源发出的光波的波阵面分出两部分，使其形成初相位相同的两个次级光源，这是做光的干涉实验常用的方法之一。在此类实验中，杨氏双缝实验可作为典型的代表。
设有单色光通过一个狭缝S，经过相等的路程分别到达图5－0－1所示靠得很近的两个狭缝S1和S2上（S1、S2为狭缝中点，狭缝方向沿y轴方向）。屏幕xoy垂直于S1S2的垂直等分线co，而x轴平行于S1S2连线方向。

S1
S2
P(x,y)
o
x
d

r1
r2
l
c
图5－0－1
y

设d为此二狭缝的距离，l为二狭缝连线到屏幕的垂直距离，对屏上某点P（x，y）而言，光从二狭缝到该点的几何路程分别为

两式平方相减得
或 （5.1）
是光从S1和S2到达P点的几何程差，在空气中近似等于光程差。实际上，只有当d<<l，并且x和y也很小时，才便于观测到干涉现象，此时
（5.2）
将式（5.2）代入式（5.1）得到

当两束光到达屏上某点的光程差满足，该点呈现干涉加强，所以满足下列的各点强度皆为最大： 　　（5.3a）
式中为干涉条纹的级次，为单色光波长。
因干涉相消而出现的光强最小各点的x坐标应满足
　　（5.3b）
由于二光束交叠区发生干涉而引起的光强分布的变化只取决于x坐标，从干涉场观察到的干涉图样就是一系列平行于y轴的等间隔的明暗条纹。相邻明条纹或暗条纹的间距为
S
D
M
L1
L2
图5－0－2
　　　　（5.4）
所以
　　（5.5）

只要测得l和值，已知的条件下，便可测出双缝间距。按图5－0－2安排光路，能获得比较明亮的干涉图样，便于观测。
四、 实验步骤
1、首先把各个光学元件等高调节，如图10-1虚线所示，并按图示顺序摆放仪器；
2、使钠光通过透镜L1会聚到狭缝S上；
3、用透镜L2将S成像于测微目镜分划板M上，然后将双缝D置于L2近旁；
4、在调节好S，D和M的mm刻线平行后，目镜视场出现便于观测的杨氏干涉条纹。
5、用测微目镜测量干涉条纹的间距△x（逐差法处理数据），用米尺测量双缝至目镜焦面的距离l，已知钠黄光波长,根据计算双缝间距d。