文档介绍：波动
光
学
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一、光源
凡能发光的物体称为光源。
按发光的激发方式光源可分为：
热光源—由热能激发，如白炽灯、碳火、太阳等。
冷光源—由化学能、电能或光能激发，如萤火、磷火、日光灯等。
t
P
P点的光强度：
S1
S2
P点的合振幅
因原子每次发光时间只有10-8秒，每对光波列叠
加的时间极短，而人眼的“响应时间”
人只能观察到其光强度的平均值 I。
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S1
S2
P
P点的光强度：
人只能观察到其光强度的平均值 I。
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1）非相干叠加
不能保持恒定的光波的叠加
非相干叠加时的光强度等于叠 加的两光波的强度之和。
2）相干叠加
保持恒定的光波的叠加
无条纹 仅仅是亮度增加
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2）相干叠加
保持恒定的光波的叠加
r1
r2
S1
S2
S
纵截面图
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r1
r2
S1
S2
S
纵截面图
2）相干叠加
保持恒定的光波的叠加
P
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讨论：
若：
r1
r2
S1
S2
S
X
I
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光场中一点r2-r1不同，
有的地方光强增为原来的四倍（亮点），有的地方为零（暗点）--光的干涉
不同，则
可见：
干涉相长
干涉相消
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1、实验装置与条纹分布
k=+1
k=-2
k=+2
k= 0
k=-1
S
1
S
2
S
*
*
*
I
明暗相间的等距离的条纹对称分布于中心O点两侧，中央是明条纹
§ 杨氏双缝实验
点光源
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实 验 装 置
一、杨氏双缝干涉实验
波程差
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2、杨氏干涉条纹的位置
干涉加强、明纹中心位置
干涉减弱、暗纹中心位置
D
d
r2
r1
x
K级相差K个波长
中央明条纹
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S1
S2
d
D
X
O
P
C
X
I
-1级暗纹
2级暗纹
1级暗纹
-2级暗纹
1级明纹
0级明纹
-1级明纹
2级明纹
-2级明纹
讨论：
1）对应不同的k值，将有一对明或暗纹出现在中
央明纹两侧，k称之为干涉级。
2）杨氏干涉的条纹是等间距的，且S1、S2间距越
大，条纹越密。
以明纹为例
=常数
若为白光入射，条纹两侧出现彩色条纹，干涉级
高的条纹重叠。
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⑶ 条纹位置 ；条纹间距
① D、不变时，同一级条纹的位置
条纹向中央聚拢，变得密集 （flash）
条纹向两边分散，变得稀疏 （flash）
便于观察
② d、不变时，同一级条纹的位置
即屏越远越易于观察
③ d、D不变时，同一级条纹的位置
红光条纹间距最大，紫光条纹间距最小
即红光条纹带最宽，紫光条纹带最窄
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X
I
若为白光入射，条纹两侧出现彩色条纹
S1
S2
d
D
X
O
P
-1级暗纹
2级暗纹
1级暗纹
-2级暗纹
1级明纹
0级明纹
-1级明纹
2级明纹
-2级明纹
C
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4. D、a 一定时，
或
若用白光照射双缝，屏上中心明纹仍为白色，两侧对称分布各级紫内红外的彩色条纹。更高级次的彩色条纹可能会发生重叠 。
1
2
3
4
0
2
2
3
3
1
1
0
中央明纹
1
2
3
0
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S1
S2
d
D
X
O
P
C
X
I
-1级暗纹
2级暗纹
1级暗纹
-2级暗纹
1级明纹
0级明纹
-1级明纹
2级明纹
-2级明纹
讨论：
实际上，严格的单色光源是没
有的，总有一定的波长范围。
干涉级高的
条纹重叠
I
I0/2
I0
谱线宽度
I
X
高
干
涉
级
的
条
纹
看
不
清
了
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1）明条纹和暗条纹等间距，与干涉级 k 无关；
两相邻明（或暗）条纹中心的距离称为条纹间距。
3）若用多色光源，则干涉条纹是彩色的。
2）在
加大波长，干涉现象变得明显，是干涉的通性。
k 相同时，波长较短的条纹靠近中央，波长较长的条纹远离中央，
两种波长同时入射：
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例1 设计利用杨氏双缝干涉测量光波长的试验。
方法一：
方法二：
解
需测得第k级暗条纹中心的位置
0
X
x1
x2
x-1
x-2