文档介绍：第二次课: 3学时
1 题目: § 杨氏双缝实验
§ 光程
§ 薄膜干涉
2 目的:
1 掌握光程和光程差的概念。
2 能确定光垂直入射时,杨氏双缝干涉、薄膜等厚干涉条纹的位置。理解用光的干涉法测量微小量的方法。
一、引入课题:
――光的干涉实验。首次通过实验肯定了光的波动性。
二、讲授新课:
杨氏双缝实验
杨氏双缝干涉条纹计算用图
一杨氏双缝干涉(double slit interference)实验
1801年,。
由光源发出的光照射在单缝S上,使单缝S成为实施本实验的缝光源。在单缝S前面放置两个相距很近的狭缝S1和S2,且S1和S2与S之间的距离均相等。S1和S2是由同一光源S形成的,所以是两个同相波源,满足振动方向相同、频率相同、相位差恒定的相干条件。故S1和S2为相干光源。当S1和S2发出的光在空间相遇,将产生干涉现象,在屏幕
P上将出现明、暗交替的干涉条纹。
1 分波阵面获得相干光,满足振动方向相同,相位差恒定,频率相同的干涉条件。
2 合光强
将代入
3 P 点处的波程差
,(空气的折射率 n = 1 )
在 D >>d , D>>x,即 q 很小时
(其中)
5 双缝干涉的明暗纹条件
6 干涉明暗条纹的位置
干涉明暗纹的位置
两相邻明纹或暗纹的间距都是
其它 x 点的亮度介于明纹和暗纹之间,逐渐变化
7 综上所述,杨氏双缝干涉的特点:
1) 用分振幅法获得相干光,两束光初相位相同,均无半波损失;
2) 干涉明暗纹是等间距分布,相邻明纹间的距离与入射光的波长成正比,波长越小,条纹间距越小;
3) 若用白光照射,则在中央明纹(白光)的两侧将出现彩色条纹。
4)条纹间距与波长成正比。如红光干涉条纹间距大。
二杨氏双缝干涉的光强分布
狭缝S1和S2发出的光波单独到达屏上任一点B处的振幅分别为A1和A2,光强分别为I1和I2,则根据叠加原理,两光波叠加后的振幅为:
两光波叠加后的光强为:
图17-3 杨氏双缝干涉光强分布
其中: 。
当A1=A2=A0,则I1=I2=I0,两光波叠加后的光强为
图17-4 空间相干性
三缝宽对干涉条纹的影响空间相干性
插入相干性动画演示
在双缝干涉实验中,如果逐渐增加光源狭缝S的宽度,则屏幕P上的条纹和会变得逐渐模糊起来,最后干涉条纹完全消失。这是因为单缝S内所包含的各小部分S ¢、S ²等非相干波源;它们互不相干,且S ¢发出的光与S ²发出的光通过双缝到达点B的波程差并不相等,即S ¢、S ²发出的光将各自满足不同的干涉条件。比如,当S ¢发出的光经过双缝后恰在点B形成干涉极大的光强时,S ²发出的光可能在点B形成干涉较小的光强。由于S ¢、S ²是非相干光源,它们在点B形成的合光强只是上述结果的简单相加,即非相干叠加。所以,缝S愈宽,所包含的非相干子波源愈多,合光强的分布就愈偏离图17-的样式,结果是最暗的光强不为零,使最亮和最暗的差别缩小,从而造成干涉