楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)探究及其應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上光學(xué)測(cè)量課之科 普 調(diào) 研 報(bào) 告指導(dǎo)老師： 黎小琴 學(xué)生姓名： 安晶晶 學(xué)生學(xué)號(hào)：5專業(yè)班級(jí)：物理13101 布置日期： 2015.11.17 截止日期： 2015.12.1 完成日期： 2015.11.25 楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)探究及其應(yīng)用一、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 1801年，楊氏巧妙地設(shè)計(jì)了一種把單個(gè)波陣面分解為兩個(gè)波陣面以鎖定兩個(gè)光源之間的相位差的方法來(lái)研究光的干涉現(xiàn)象。楊氏用疊加原理解釋了干涉現(xiàn)象，在歷史上第一次測(cè)定了光的波長(zhǎng)，為光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)的確立奠定了基礎(chǔ)。 實(shí)驗(yàn)中我們根據(jù)光的干涉原理，即光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，P點(diǎn)有光強(qiáng)最大值，光程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)

2、，P點(diǎn)的光強(qiáng)最小。當(dāng)光源為單色光時(shí)，在屏上出現(xiàn)一系列平行等距的明暗直條紋組成，干涉條紋是一組平行等間距的明、暗相間的直條紋。中央為零級(jí)明紋，上下對(duì)稱，明暗相間，均勻排列。而且干涉條紋不僅出現(xiàn)在屏上，凡是兩光束重疊的區(qū)域都存在干涉，故楊氏雙縫干涉屬于非定域干涉。當(dāng)D、一定時(shí)，e與d成反比，d越小，條紋分辨越清。1與2為整數(shù)比時(shí)，某些級(jí)次的條紋發(fā)生重疊。當(dāng)用白光作實(shí)驗(yàn), 則除了中央亮紋仍是白色的外,其余各級(jí)條紋形成從中央向外由紫到紅排列的彩色條紋光譜。二、對(duì)楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的討論分析1、狹縫s的存在有沒有必要在“楊氏實(shí)驗(yàn)”中，s是一很小的狹縫（或小孔），通過(guò)s的光照射到s1和s2上，在光屏上

3、形成明暗相間的干涉條紋同學(xué)們往往提出，這個(gè)狹縫s的存在是否有必要？若用一個(gè)普通光源代替s去照射s1和s2，光屏上能否出現(xiàn)干涉條紋？回答當(dāng)然是狹縫s的存在是必要的用普通光源代替s，光屏上不可能出現(xiàn)干涉條紋因?yàn)楦缮鏃l件要求，只有同一波列自身之間才能發(fā)生干涉，不同的光源之間，以及同一光源的不同部分發(fā)出的光都不滿足相干條件由于狹縫s的存在，且s很小光波到達(dá)s1、s2就成為發(fā)射柱面波（s若為小孔，則發(fā)射球面波）的波源它們又各發(fā)出一個(gè)柱面（或球面）形次波由于這兩個(gè)次波來(lái)自同一個(gè)波面，因此它們的頻率相同；由于s1與s2距離很近，因此振動(dòng)方向近似一致；又由于s1和s2的振動(dòng)位相差保持一定所以這兩列光波滿足相干

4、條件，這是利用分波陣面法獲得相干光波的典型方法 2、為什么白光也能產(chǎn)生雙縫干涉相干條件要求兩相干光的頻率相同，而在白光中各種波長(zhǎng)都有，為什么會(huì)發(fā)生干涉？確實(shí)，白光中包含著各種頻率的可見光，不同頻率的光波是不相干的但以兩縫射出的白光中，相同頻率的單色光之間能夠發(fā)生干涉現(xiàn)象s為白光光源時(shí)，由s發(fā)出的任一波長(zhǎng)的任一列光波都照s1和s2上，所以s1中的任一列光波都能在s2中找到與其相干的一列波s1和s是相干的白光光源，每一種波長(zhǎng)的光在觀察屏上都得到一組楊氏條紋各種波長(zhǎng)的楊氏條紋疊加起來(lái)便得到白光楊氏干涉圖樣分布由于各種單色光在中央線上，相位差都等于零，振動(dòng)都要加強(qiáng)，于是各單色的光在中央線上都顯示明紋，

5、因此中央明紋仍是白色的又因中央明紋的寬度與波長(zhǎng)成正比，所以各單色光的中央明紋寬度不同于是在白色明紋的邊緣彩帶，紫光靠里，紅光靠外其它各級(jí)明紋也因單色光波長(zhǎng)不同而分開，形成七色光帶，有次序地循環(huán)排列3、波長(zhǎng)及裝置結(jié)構(gòu)變化時(shí)干涉條紋的移動(dòng)和變化 （1）光源S位置改變：S下移時(shí)，零級(jí)明紋上移，干涉條紋整體向上平移；S上移時(shí)，干涉條紋整體向下平移，條紋間距不變。（2）雙縫間距d改變：當(dāng)d增大時(shí)，e減小，零級(jí)明紋中心位置不變，條紋變密。當(dāng)d 減小時(shí)，e增大，條紋變稀疏。（3）雙縫與屏幕間距D改變：當(dāng)D 減小時(shí)，e減小，零級(jí)明紋中心位置不變，條紋變密。當(dāng)D 增大時(shí)，e增大，條紋變稀疏。（4）入射光波長(zhǎng)改變： 當(dāng)增大時(shí)，x增大，條紋變疏；當(dāng)減小時(shí)，x減小，條紋變密。4、在小孔后加透明介質(zhì)薄膜，干涉條紋變化（1）在S1后加透明介質(zhì)薄膜， 零級(jí)明紋上移至點(diǎn)P，屏上所有干涉條紋同時(shí)向上平移。移過(guò)條紋數(shù)目k=(n-1)t/；條紋移動(dòng)距離