大学物理光程、光程差、双缝讨论.docVIP

§5-3 光程与光程差 在杨氏双缝干涉实验中，若某缝用以介质薄片挡住，或整个装置浸入某种透明液体中，情况怎样？ 首先引入光程概念 考虑干涉现象，关键是相位差！ 一、光程 光在真空中：频率， 速度 ， 波长 光在媒质中：频率， 速度 ，波长 点，真空中相位落后 点，介质中相位落后 ， 相位变化不相等！ 光在真空中几何路程 光在介质中走过 与在真空中走过 相位差相等！ 光程：折射率与几何路程的乘积。当光经历几种介质时， 光程= 将介质中的路程折算成真空中的路程。 二、光程差 相位差 光程差 设两个光源同相位 即 真空中的波长 由相长和相消条件 （） 干涉相长 （） 干涉相消 可得 （） 干涉相长 （） 干涉相消 在分析问题时，只需要考虑光程，注意为真空中波长。 好处：统一用真空波长表达相位的变化。 三、薄透镜的等光程性 在光学中经常用到透镜，需要指出的是透镜不附加光程差。 、和三条光线几何路程不等，但光程相等！ 透镜不附加光程差！（不证） 二、双缝干涉实验的讨论 1、光源移动 光源下移： 光源在时，（0级亮）： 光源在时，（0级亮）： 下移： ， （0级亮纹上移，条纹宽度不变） （和光源初相差） 思考：光源向上移动？ 上下移动光源， 的移动方向与条纹的移动方向相反，条纹宽度不变！ 2、改变双缝间距 ， ，条纹变密 （当 大到一定程度，条纹密不可分，一个亮带，无干涉） 3、将一缝的宽度稍增加一点 ： ，暗条纹处有一定光强，条纹衬比度变差。条纹宽度和中心位置不变。 4、推广：用白光做实验 亮纹中心： 波长越长，条纹愈稀！ 不同波长光都形成自己的干涉条纹！ 中央条纹为白光！ 除0级外，其余级次都将错开，彩色条纹！ 5、整个装置放入某透明媒质（折射率 ） 光在真空中：频率， 速度 ， 波长 光在媒质中：频率， 速度 ，波长 ， ， 条纹变密 Ex：杨氏双缝屏点为第3级明纹，整个装置浸入某透明液体中，变为第4级明纹，求液体的折射率 解：[分析]用光程差，不考虑波长变化！ 在空气中做实验时，光程差 浸入液体后，光程差为 可得 （水） 6、某缝前加一透明薄片 例5.2：如图5.10所示，将折射率的薄云母片覆盖在杨氏干涉实验的一条狭缝上，这时屏幕上的零级明纹上移到原来的第九级明纹的位置，如果入射光波长为550nm，试求此云母片的厚度。 解： 狭缝覆盖云母片后，设零级明纹移到处，则有 =0 狭缝覆盖云母片前，处为第九级明纹中心 联立以上两式，得 m 思考：如果整个装置浸入液体中，一缝前放一个薄空气层，如何移动？ 规律：如果薄片折射率大于周围介质，向遮挡缝方向移动，若薄片折射率小，向没有遮挡的缝方向移动。 Ex. 2：如图，用的薄云母片遮盖一缝，屏中心被第5级亮纹占据，（1）nm，求云母片厚度；（2） nm，m，求0级亮纹中心位置？ 解：（1）光程差 屏中心满足 nm （2）零级级亮纹中心位置满足 mm 大学物理 60 波长 折射率 介质中 中央亮纹 亮点 δ 真空中 波长 亮点 不加云母，零级在O点 加云母，零级在点 加云母，O点变为5级