第三章杨氏双缝干涉要点分析.ppt

第22章 光的干涉 §22.2 光源、单色光与相干光 一．光源 二．单色光 三．相干光 三．相干光的获得 §22.1 “分波前法”获得相干光——双缝干涉 一. 杨氏双缝实验 二. 强度分布规律 §22 .5 光程与光程差 一．光程 二．透镜的等光程性 ● 实验解释 当一束单色光照射狭缝S 时， 通过S 形成一个柱面光波， 然后入射到狭缝 S1和S2 处，光通过S1和S2 ， 又形成两个柱面光波并在空间交叠起来。 ● 实验解释 由于狭缝 S1和S2 彼此平行，靠的又很近， S1和S2 位于S 发出的光波的同一个波阵面上， 由S1和S2 射出的光束来自同一光波波阵面的 不同部分，因此它们具有相同的频率。 尽管从S 陆续射出的光波列， 由于来自不同原子发光或同一原子的不同次发光 使得光波列的相位是不断变化的， 但是任何变化都同时发生在S1和S2 处， 所以 S1和 S2 射出的光波间的相位差始终保持不变。 由S1和S2 射出的光波 具有相同的频率， 相位差的关系如何？ ● 实验解释 由于狭缝 S1 和 S2 靠近二者连线的中垂线两侧附近， 由 S1和 S2 射出的光波的光振动方向也近于平行。 所以从由 S1和 S2 射出的两列光波是相干光。 由S1和S2 射出的光波 具有相同的频率， 相位差的恒定， 振动方向关系如何？ 由于S1 和 S2 是同一波阵面的两部分， 所以这种获得相干光的方法称作分波阵面法。 ● 实验解释 所以从 S1和 S2 射出的两列光波在空间相遇时 要发生干涉现象， 屏幕上呈现出平行于双缝的明暗相间的条纹 。 由S1和S2 射出的光波 具有相同的频率， 相位差恒定， 振动方向平行。 为相干光。 下面利用干涉原理来分析杨氏双缝干涉实验中光的强度分布。这一分布是在屏上以各处明暗不同的形式显示出来的。 ● 实验解释 二. 强度分布规律 ● ● 考虑屏幕上任一点P， 到狭缝 S1 和 S2 距离 分别为 r1 和 r2 在图示装置中， 狭缝 S1 和S2 处于同一个波阵面上， 所以S1 和S2 为同相相干波源， 在P点处波的强度就 仅由从S1 和S2 到P点的波程差决定 二. 强度分布规律 设 S1 和S2 的距离为d， 中点为 M ， PM 与 MO 的夹角为θ ， 从 S1做 M P 垂线 S1C 。 通常情况下， D＞＞ d， θ 很小， ● ● M 到屏幕的距离为 D， 垂足为o ，以o为坐标原点，P 点的坐标为 x ● ● 二. 强度分布规律 通常情况下， D＞＞ d， θ 很小 二. 强度分布规律 干涉相长（明纹）的条件 条纹的中央为明纹， 称为零级明纹或中央明纹 ● ● 二. 强度分布规律 干涉相消（暗纹）的条件 ● ● I O 0 明纹 ● ● 暗纹 明纹 暗纹 明纹 讨论 条纹间距 两相邻明纹或暗纹的间距 与波长成正比 当单色光照射时，为明暗相间的条纹 当白光照射时，为彩色条纹，中央仍为白色条纹 而且随级次增高，不同颜色的条纹发生重叠， 以致模糊不清 * 9·如图所示， A、B是两个相干波源，振幅相同，相距为 ?/2，设两波源在足够远处（场点距离两波源的间距）贡献的分强度均为I0 ,求以下两种情况下在足够远处的a、b、c、d、e点合成波的强度。 （1）A与B同相； （2）A与B反相。 d a c e B A y b 30° 30° 分析： 由波强公式 可知 求波强的关键是 求出相位差?? （1）A与B同相， 则 求波强的关键是 求出相位差?? a点处 : d a c e B A y b 30° 30° 同理 b 点处： c点处: （1）A与B同相， 则 求波强的关键是 求出相位差?? d a c e B A y b 30° 30° d 、e 点处： （2）A与B反相 a点处 : 暗 暗 最亮 次亮 次亮 求波强的关键是 求出相位差?? d a c e B A y b 30° 30° （2）A与B反相 a点处 : 同理 b 点处： c点处: d 、e 点处： d a c e B A y b 30° 30° 暗 暗 最亮 次亮 次亮 （2）A与B反相 （1）A与B同相， d a c e B A y b 30° 30° 暗 最亮 次亮 次亮 最亮 作业：22.2，3，6，13，14，16，17，18，19，21 §22.2 光源、单色光与相干光 一．可见光与光源 可见光 光是电磁波，通常意义上的光是指可见光， 即能引起人的视觉的电磁波， 它的频率范围