2022-2023学年高二物理竞赛课件：杨氏干涉实验

杨氏干涉实验 杨氏干涉实验 英国物理学家、医生， 光的波动说的奠基人之一 托马斯·杨（Thomas Young1773-1829） （Young’s double-slit experiment） 一、实验装置 1801年，杨氏首次用分波阵面的方法实现了光的干涉。他把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两个光源之间的相位差从而获得光的干涉。杨氏用叠加原理解释了干涉现象，在历史上第一次测定了光的波长，为光的波动学说的确立奠定了基础。 1、P点的干涉条纹强度 二、干涉条纹的计算 由于S1、S2 对称设置，且大小相等，认为由S1、S2 发出的两光波在P点的光强度相等，即I1=I2=I0，则P点的干涉条纹分布为 P点合振动的光强： ——P点处出现明条纹 相长干涉 即光程差等于波长的整数倍时，P点有光强最大值。 或 当 即光程差等于半波长的奇数倍时，P点的光强最小， ——P点处出现暗条纹 相消干涉 相位差介于两者之间时，P点光强在0和4I0之间。 当 或 结论： 1、干涉条纹代表着光程差的等值线。 2、相邻两个干涉条纹之间其光程差变化量为一个波长l，位相差变化2p。 在同一条纹上的任意一点到两个光源的光程差是恒定的。 *** 注意：考察点P的干涉强度不仅与光程差有关，还与I1和I2都有关，两个光强都与r有关。因此等光程差点一般和等强度点的空间轨迹不相同。但是如果观察屏幕不大，并且它到光源的距离比两光源之间大得多时，可以认为屏幕上I1=I2.这时，屏幕上的等光程差线就是等光强线，即干涉条纹。 6 2、光程差D的计算 所以，光程差： 又有 3、干涉条纹（Interference fringes） 及其意义 x 对于接收屏上相同的x值，光强I相等。条纹垂直于x轴。 m=0,1,2,…依次称为零级、第一级、第二级亮（暗）纹……零级亮纹(中央亮纹)在x=0处。 任何两条相邻的明（或暗）条纹所对应的光程差之差一定等于一个波长值。 干涉条纹在屏上的位置（级次）完全由光程差决定，当某一参量引起光程差的改变，则相应的干涉条纹就会发生移动。 **** 严格来说，光强为零的位置只是一条线，而不是一个带，但是光强衰减到一半以下的时候已经观察不到，所以会看到一个黑带。 10 4、干涉条纹的间隔 定义：两条相干光线的夹角为相干光束的会聚角，用w表示。 m+1 *** 条纹间隔与波长有关，不同颜色的条纹错开。 11 5、干涉条纹间隔的影响因素 1）相干波源到接收屏之间的距离D 2）两相干波源之间的距离d 3）波长 $