文档介绍：1、杨氏双缝干涉(1)杨氏简介托马斯·杨(ThomasYoung),英国物理学家、医师、考古学家,波动光学的伟大奠基人,在光学、生理光学、材料力学等方面都有重要的贡献。l波动光学——双缝干涉十八世纪前后,牛顿的“光的微粒说”在光学研究中占统治地位。杨氏在德国留学期间便对光的微粒说提出了怀疑。他在哥丁根的博士论文中提出了关于声和光都是波动,不同颜色的光和不同频率的声都是一样的观点。他认为,正如惠更斯以前所说的那样,光是一种波动。1801年,杨氏出版了《声和光的实验和探索概要》一书,系统地论述了光的波动观点,向牛顿提出了挑战。杨氏认为,解释强光和弱光的传播速度一样,用波动说比用微粒说更有效。他还证明了惠更斯在冰洲石中所看到的双折射现象是正确的。为了证实光的波动说的正确性,托马斯·杨用非常巧妙的方法得到了两个相干光源,并进行了著名的光的干涉实验。他最初的实验方法是用强光照射小孔,以孔作为点光源,发出球面波,在离开小孔一定距离的地方放置另外两个小孔,它们把前一小孔发出的球面波分离成两个很小的部分作为相干光源。于是在这两个小孔发出的光波相遇区域产生了干涉现象,在双孔后面的屏幕上得到了干涉图样。l生理光学——三原色原理托马斯·杨在生理光学方面也有深入的研究。他的光学理论研究也是从这里开始的。他把光学理论应用于医学之中,奠定了生理光学的基础。他提出了眼睛观察不同距离的物体是靠改变眼球水晶体的曲度来调节的观点,这是最早的眼睛光学原理的解释。他还提出了人们对颜色的辨别是由于视网膜上有几种不同的结构,分别感受红、绿、蓝光线的假设,以此可以说明色盲的成因。他还建立了三原色原理,认为一切色彩都是有红、绿、蓝三种原色按不同的比例混合而成的。这一原理已成为现代颜色理论的基础。l材料力学——杨氏模量托马斯·杨在材料力学方面最早提出弹性模量的概念,并认为剪应力也是一种弹性形变。后来以他的名字命名了弹性模量,称为杨氏模量。l考古学——古埃及石碑上的文字(2)实验装置与原理1801年,杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉现象。杨氏用叠加原理解释了干涉现象,在历史上第一次测定了光的波长,为光的波动学说的确立奠定了基础。杨氏双缝干涉实验装置如图所示,光源L发出的光照射到单缝S上,在单缝S的前面放置两个相距很近的狭缝S1、S2,S到S1、S2的距离很小并且相等。按照惠更斯原理,S1、S2是由同一光源S形成的,满足振动方向相同,频率相同,相位差恒定的相关条件,故是S1、S2相关光源。这样S1、S2发出的光在空间相遇,将会产生干涉现象。实验现象:l在S1、S2前的屏幕P上,将出现明暗交替的l干涉条纹(InterferenceFringe)。用不同的单色光做实验,条纹间距不同:紫光=D+(x-d/2)r=D+(x+d/2)r-rrx=±(2k+1),x=±(2k+1)l间距小,红光间距大;用白光做实验,中央为白色条纹,其他为由紫到红排列的彩色条纹。(3)波程差如图所示,O为屏幕中心,OS1=OS2。设双缝的间距为d,双缝到屏幕的距离为d’,且d’>>d,S1和S2到屏幕上P点的距离分别为r1和r2,P到O点的距离为x。设整个装置在真空或空气中,且两光源间无相位差,故两光波在P点的光程差为δ=r2-r1。由几何关