杨氏干涉模型.ppt

* * * 第二节 杨氏干涉模型 知识丰富人生 科技振兴中华 一、光波相干性的数学描述 矢量为光波振动矢量 (photo vector) ? 两光波在 P 点叠加 ? 两光波在 P 点叠加后的相对强度 若 干涉项 (interference term) ? P 点的光强度 如果 不恒定 如果 恒定 不相干 1.两波振动方向相同； Coherent condition： 2.频率相同； 3.初相位差恒定。 ▲相长干涉（明纹） (m = 0,±1, ± 2, ± 3…) ▲相消干涉（暗纹） (m = 0, ± 1, ± 2, ± 3…) ? 相干叠加 波程差 1.光程: 光在真空中通过的几何路程。 介质中的波长 * P * 光程差 二、 光程 2.光波相干性的光程计算（初位相相同 ） 3.相干光的产生的方法 波阵面分割法 * 光源 振幅分割法 如果只用一盏钠光灯，并用黑纸盖住钠光灯的中部，使两部分的光同时照射到点（如下图所示），问能否产生干涉？为什么？ A B 4.透镜不引起附加的光程差 A B 焦平面 　当用透镜或透镜组成的光学仪器观测干涉时，观测仪器不会带来附加的光程差。 5.半波损失 1.光疏介质 光密介质 2.反射光 由光疏介质射向光密介质 有半波损失 ? 反射光： 由光密介质射向光疏介质 无半波损失 ? 透射光： 无半波损失 说 明 三、杨氏双缝干涉实验 1.实验模型 明条纹 明条纹 明条纹 观测屏 (interference fringe) 暗条纹 暗条纹 两光波的波程： 在空气中n1=n2=1 x0 x I e ? 光强极小（暗条纹） ? 光强极大（明条纹） 干涉 条件 Order of interference 2.两相干光的波程差 3.明暗条纹的位置 4.屏上相邻明条纹或相邻暗条纹间距为 暗纹 明纹 一系列平行等间距的明暗相间条纹 当 ，条纹不易被分辨。 5.条纹的强度分布曲线 I 0 ?? 2? -2? 4? -4? m 0 1 2 -1 -2 4I0 x 0 x1 x2 x -2 x -1 0 D?/d -D? /d -2D? /d 2D? /d ? 光强分布曲线 6.若用白色光源，则干涉条纹是彩色的。 I 一定时，若 变化，则 将怎样变化？ (1) 讨论 条纹间距 λ=700nm 550nm 400nm (2) 条纹间距 与 的关系如何？ 一定时， 条纹间距 【例1】以单色光照射到相距为0.2mm的双缝上,双缝与屏幕的垂直距离为1m。 (1) 从第一级明 纹 到同侧 的第四级明 纹的距离为 7.5mm，求单色光的波长。 (2) 若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹间的距离。 解 ：（1） （2） （1）明纹间距分别为 （2）双缝间距 d 为 0.065mm，能分清干涉条纹的双缝间距 d最大为多少？ 解： 【例2】在双缝干涉实验中，用钠光灯作单色光源，其波长为 ，已知屏到双缝的距离为 求（1） 和 两种情况下，相邻明 条纹间距分别为多大？ （2）若相邻条纹的最小分辨距离为 【例3】有一单色光垂直照射在杨氏双缝实验装置上，已知双缝间距为 d＝1.1297mm，在缝后放置一接收屏，测得相邻明条纹的间距为 0.5362mm，试设计实验方案，确定该单色光波长。 解： 根据双缝干涉规律，可知 将屏向后移动 50 cm，测得相邻明条纹的间距为0.8043mm， 强调： 是基本关系式。 【例4】用白光作光源观察杨氏双缝干涉。设缝间距为 d ，缝面与屏距离为D，试求能观察到的清晰可见光谱的级次。 解： 最先发生重叠的是某一级次的红光和高一级次的紫光 结论：清晰的可见光谱只有一级。 （只能取一级 ）