【BIT大学物理实验数据处理】光的干涉
《大学物理》光的干涉知识点
《大学物理》光的干涉知识点咱们来聊聊大学物理里超有意思的光的干涉！先说说啥是光的干涉啊。
简单说，就是两束或者多束光相遇的时候，它们会相互影响，产生一些特别有趣的现象。
这就好比两个人在舞台上跳舞，配合好了就能跳出精彩的舞步。
比如说杨氏双缝干涉实验，这可是光的干涉里的经典。
托马斯·杨当年做这个实验的时候，那可是打开了新世界的大门。
想象一下，一束光通过两条窄缝，然后在后面的屏幕上就出现了明暗相间的条纹。
这就像是光在跟我们玩捉迷藏，一会儿亮，一会儿暗。
那为啥会出现这种现象呢？这就得从光的波动性说起啦。
光啊，它可不是简单的直线跑的小粒子，而是像波浪一样传播的。
当两束光的波峰和波峰相遇，或者波谷和波谷相遇，就会变得更亮，这叫加强；要是波峰和波谷相遇，那就会变暗，这叫减弱。
我记得有一次在实验室里，自己动手做杨氏双缝干涉实验。
那时候紧张又兴奋，小心翼翼地调整着仪器，眼睛紧紧盯着屏幕，就盼着能看到那神奇的条纹。
当终于看到那清晰的明暗相间的条纹时，心里那种激动和惊喜，简直没法形容！感觉自己像是揭开了大自然的一个小秘密。
还有薄膜干涉，这在生活中也很常见。
比如夏天马路上的油膜，在阳光下会呈现出五彩斑斓的颜色，这就是薄膜干涉的杰作。
还有相机镜头上的镀膜，也是利用了薄膜干涉的原理来减少反射，提高成像质量。
光的干涉在现代科技中的应用那可多了去了。
比如在光学检测中，通过干涉条纹的变化可以检测出物体表面的微小缺陷。
还有干涉仪，可以用来测量长度、角度等物理量，精度高得吓人。
总之，光的干涉这个知识点，看似神秘，其实就在我们身边。
只要我们用心去观察、去探索，就能发现它的无穷魅力。
希望通过我这一番不太专业但充满热情的讲解，能让您对光的干涉有了更清楚的认识。
下次您再看到那些奇妙的光学现象，就知道背后的原理啦！。
大学物理实验光的干涉
实验准备
1.打开钠光灯，将半透半反镜正对钠光灯出光口， 使显微镜视野被均匀照亮。 2.转动目镜（对目镜调焦），使观察到的叉丝最 清楚。 3.柠松目镜止动螺丝，转动叉丝使叉丝呈正十字 形状（考虑一下这样做的目的）。调节好后， 拧紧目镜止动螺丝。 4.通过肉眼观察，调节牛顿环上 的螺钉，将黑点调至中心。 5.将待测物体插入两片玻璃之间 （靠近玻璃一侧边缘）制成空气 劈尖。注意：螺丝应该松开。
1. 将显微镜置于标尺边缘，移动使劈尖边缘处于显微镜 正下方。调节调焦鼓轮，使显微镜自下而上缓缓上升， 看到清晰的干涉条纹，随时调整角度对准钠光源。 2.转动测微手轮，使显微镜筒沿主尺移动，保证劈尖头 （玻璃边缘）、样品边缘及之间的所有条纹都能看到。 3.测量（两种方法任选一种）： 1）测量第一条暗纹坐标(M1)，第10条暗纹坐标(M10)，第 110条暗纹坐标(M110)以及最后一条暗纹坐标(Ms)。利用 以下公式计算。 L L M s M1 b M110 M10 / 100 H b 2 2）从两玻璃片的交线处开始，至待测物体边缘，数出暗 纹条数N，计算样品厚度。 H ( N 1) 2
测量透镜的曲率半径
R
r kR
2 k
2 J
r JR
r
Dm Dn R= __ 4(m n)
__
2
2
D
空气劈尖
n1 n1
将两片玻璃上下叠 放在一起，一端夹一薄 片，则在两片玻璃间形 成空气薄膜，称为空气 劈尖。由于在空气膜的 上下表面反射的光的光 程不同，两束光在空气 膜的上表面相遇，产生 一组等间距的直线状等 厚条纹。
实验注意事项
1.读数时叉丝应对准干涉暗环的中心。 2. 注意读数不要数错，测量时应向一个 方向转动，防止空程误差，否则数据全部 作废。 3.测量过程中防止震动引起干涉条纹的变 化。 4.实验时要将读数显微镜台下的反射镜翻 转过来，不要让光从窗口经反射镜把光反 射到载物台上，以免影响对暗环的观测。
大学物理中的波动光学光的干涉和衍射现象
大学物理中的波动光学光的干涉和衍射现象大学物理中的波动光学：光的干涉和衍射现象波动光学是物理学中的一个重要分支，主要研究光的传播与相互作用的波动性质。
在这个领域中，光的干涉和衍射现象是两个关键概念。
本文将以大学物理的角度，对波动光学中的干涉和衍射进行探讨。
1. 干涉现象干涉是指两个或多个光波相遇时所产生的明暗相间的干涉条纹现象。
它的基本原理是光波的叠加效应。
当两束光波相遇时，会发生干涉现象。
根据相位差的不同，干涉可分为相干干涉和非相干干涉两种。
1.1 相干干涉相干干涉指的是两束或多束光波的相位和振幅有固定的关系，使得它们在相遇的区域内能够产生稳定而有规律的干涉图样。
在相干干涉中，常见的一种情况是等厚干涉。
比如，当光线通过一个厚度均匀的平行光学板时，会因光速在介质中的改变而引起相位差，从而产生干涉现象。
1.2 非相干干涉非相干干涉指的是两束或多束光波的相位关系不稳定，在相遇的位置不会产生规律可辨的干涉图样。
光源的宽度、时间相干性以及光的偏振状态等因素都会影响非相干干涉。
2. 衍射现象衍射是指当光通过具有一定尺寸障碍物的缝孔或物体边缘时，光的传播方向发生偏离并产生干涉条纹的现象。
衍射实验是研究光的波动性质的重要手段之一。
著名的夫琅禾费衍射实验就是其中之一。
夫琅禾费衍射实验中，光通过狭缝后发生衍射，产生干涉条纹。
2.1 夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射是狭缝衍射的一种特殊情况，在物理学中具有重要的研究价值。
当一束平行光波通过一个非常窄的缝隙时，光会弯曲和发散，产生强弱交替的干涉条纹。
这里的交替现象是因为光的波动性质叠加所致。
夫琅禾费衍射给我们提供了研究光的波动特性的重要线索，对于理解光的传播和干涉现象有着重要的意义。
2.2 衍射光栅衍射不仅限于狭缝，还可以通过光栅来实现。
光栅是一种由有规则的孔或条带构成的光学元件，可以用于衍射实验。
由于光栅具有多个凹槽（或条带），光通过光栅后会发生衍射，产生出多个明暗相间的衍射条纹。
大学物理实验光的干涉与衍射实验分析
大学物理实验光的干涉与衍射实验分析学生在大学物理课程中经常会进行光的干涉与衍射实验，通过这些实验可以深入理解光的波动性质和光的性质与现象之间的关系。
本文将对大学物理实验中的光的干涉与衍射实验进行分析。
在光的干涉与衍射实验中，通常会使用光源、干涉仪器和光屏等设备。
实验的目的是通过干涉和衍射现象来观察光的波动性质和探究光的干涉与衍射规律。
在光的干涉实验中，常用的实验装置是双缝干涉仪。
实验中，光源发出的光经过准直器后，通过一个开有两个缝的屏幕进行干涉。
当光通过缝隙后，会形成一系列的光束。
这些光束在远离缝隙的地方相交并干涉产生明暗的干涉条纹。
干涉条纹的出现是由于光的波动性质引起的。
当两束波长相同的光线相遇时，它们会相互干涉。
如果两束光线相位差为整数倍的波长，它们将会相长叠加，形成明亮的干涉条纹；如果两束光线相位差为半整数倍的波长，它们将会相消干涉，形成暗的干涉条纹。
干涉条纹的出现可以帮助我们研究光的干涉规律。
通过测量干涉条纹的间距和颜色可以确定光的波长以及其他有关光的性质的参数。
干涉条纹的间距与波长、两缝间距、观察屏与光源的距离等因素有关。
与干涉实验类似，光的衍射实验也是通过射入光源的光线在障碍物或孔径边缘上发生衍射现象来观察和研究光的性质。
衍射是指光波在通过孔隙或边缘时的偏离传播方向的现象。
在光的衍射实验中，通常会使用单缝衍射仪进行实验。
实验中，光源发出的光线通过一狭缝射入，屏幕上会观察到一系列明暗相间的衍射条纹。
衍射条纹的出现是由于光的波动性质所致。
光的衍射实验可以帮助我们了解光的波动性质和衍射规律。
通过观察和测量衍射条纹的形状和距离，可以确定光的波长和其他有关光的性质的参数。
衍射条纹的形状和间距与光波的入射角度、孔径大小、光波波长等因素有关。
总结起来，大学物理实验中的光的干涉与衍射实验是一种通过观察和研究光的干涉与衍射现象来探究光的波动性质和光学性质的实验方法。
通过实验装置的搭建和干涉衍射条纹的观察与测量，可以得到光的波长和其他相关性质的参数。
大学物理实验光的干涉
目录
• 光的干涉概述 • 实验原理 • 实验步骤与操作 • 实验结果与分析 • 结论与总结
01 光的干涉概述
光的干涉现象
01
光的干涉是指两束或多束相干光 波在空间某些区域相遇叠加，形 成光强分布的周期性变化现象。
02
在干涉区域，光强增强或减弱， 形成明暗相间的干涉条纹。
干涉的形成条件
相干光源
干涉现象要求光源具有 相干性，即光源发出的 光波具有确定的相位关
系。
频率相同
参与干涉的两束光波的 频率必须相同。
振动方向相同
参与干涉的两束光波的 振动方向必须相同。
恒定的相位差
两束光波在相遇点必须 具有恒定的相位差。
干涉的应用
01
02
03
04
干涉测量
利用光的干涉现象测量长度、 厚度、表面粗糙度等物理量。
调整激光器
确保激光束垂直照射到双缝上 。
观察干涉图样
调整屏幕位置，观察到明暗交 替的干涉条纹。
测量条纹间距
使用测量尺测量相邻亮条纹或 暗条纹之间的距离。
薄膜干涉实验步骤
准备实验器材
包括单色光源、薄膜、屏幕和测量尺。
观察干涉图样
调整屏幕位置，观察到明暗交替的干涉图样。
调整光源和薄膜
确保单色光垂直照射到Байду номын сангаас膜上。
解释
干涉现象的产生是由于波的振动方向相同使得波峰与波峰或波谷与波谷叠加，使振幅增强 ；而振动方向相反时则会使振幅相互抵消。干涉现象是光的波动性质的重要体现之一。
应用
干涉现象在光学、声学、电子等领域有广泛应用，如光学干涉仪、声呐、电子显微镜等。
03 实验步骤与操作
【BIT大学物理实验数据处理】光的干涉
X初X末Xi=X末-X初L初L末Li=L末-L初16.32423.2619.40.926.3425.4427.3326.819.47 1.4627.2225.7634.67523.77519.10.57526.4425.86541.17520.7219.545 1.1727.72526.55556.22525.719.475 1.7227.425.68X11X1X1'X11'D11=X11-X11'D1=X1-X1'19.37.88 5.495 4.089 5.211 2.38529.37.88 5.495 4.09 5.21 2.38539.257.89 5.48 4.07 5.18 2.4149.37.87 5.49 4.08 5.22 2.3859.257.89 5.49 4.08 5.17 2.4X初X末Xi=X末-X初L初L末Li=L末-L初14.532 6.983 2.4517.66538.02230.357D(u)124.本表使用说明5.思考题不要求1.利用劈形膜的干涉特性测量玻璃丝直径（表中数据单位：毫米）903.5983048 4.5746982290.011784177 3.25482E-06不确定度有效数字说明：第一位有效数字若为1或2,则保留两位有效数字；第一位有效数字若大于2，则保留一位有效数字。
2.利用牛顿环测量曲率半径（表中数据单位：毫米）3.测量头发丝的直径（表中数据单位：毫米）1219.3985.19822.4510.078010.01018不要求夹层内折射率不是介于透镜和玻璃板折射率之间，在透镜凸表面和玻璃的接触点上，空气层厚度为0，两反射光的光程差为λ/2，因此反射光方向上牛顿环中心为暗点。
透射光方向与反射光条纹相反，因此透射光牛顿环中心是一亮点。
如果夹层内折射率正好介于透镜和玻璃板折射率之间，反射光牛顿环中心为亮点，透射光牛顿环为暗点。
大学物理光的干涉
干涉在光谱分析中的应用
干涉滤光片
利用光的干涉原理，设计出具有特定光谱透过率 的滤光片，用于光谱分析和图像增强。
傅里叶变换光谱仪
通过干涉原理，将复杂的光谱分解为简单的干涉 图样，便于分析物质的成分和结构。
原子干涉仪
利用原子在空间中的干涉现象，测量原子波长和 原子能级，用于原子结构和量子力学的研究。
干涉在全息摄影中的应用
大学物理光的干涉
目录
CONTENTS
• 光的干涉基本理论 • 干涉现象的实验验证 • 光的干涉的应用 • 光的干涉的深入研究
01 光的干涉基本理论
CHAPTER
光的波动性
01
光的波动性描述了光在空间中传播的方式，类似于水波在液体 中的传播。
02
光的波动性表现为光在传播过程中产生的振动和波动，这些振
动和波动具有特定的频率和波长。
光的波动性是理解光的干涉、衍射等光学现象的基础。
03
波的干涉
波的干涉是指两个或多个波在空间中相遇时，它们相互叠加产生新的波动现象。
当两个波的相位相同，即它们的振动方向一致时，它们会产生相长干涉，导致波峰 叠加和波谷叠加。
当两个波的相位相反，即它们的振动方向相反时，它们会产生相消干涉，导致波峰 抵消和波谷抵消。
量子通信、量子计算等领域。
03
量子纠缠的实验验证
科学家们通过实验验证了光子纠缠现象的存在，如著02
03
光的相干性
光的偏振
干涉现象的产生是由于两束光的 波前相干，即它们的相位差恒定。
光波的电场和磁场在垂直于传播 方向上的振动方向称为光的偏振 态。
光子纠缠现象
01
光子纠缠
当两个或多个光子相互作用后，它们的状态变得相互关联，即一个光子
大学物理中的光的干涉与衍射问题
大学物理中的光的干涉与衍射问题在大学物理中，光的干涉与衍射是一个非常重要的课题。
干涉和衍射现象是光的波动性质所导致的，它们对于我们理解光的本质和物质的性质起到了关键的作用。
本文将详细介绍光的干涉与衍射问题，以及相关的实验和应用。
一、干涉现象干涉是指两束或多束光波相互叠加产生的明暗相间的干涉条纹的现象。
干涉现象的产生需要满足两个条件：一是光源是相干光源，二是光的传播路径存在差异。
1. 条纹的产生当两束相干光波相遇时，会在空间中形成干涉条纹。
这些干涉条纹的产生可以通过弗朗霍夫衍射公式来解释，该公式描述了光通过一个狭缝时的衍射现象。
2. 干涉条纹的特征干涉条纹具有明暗相间的特征，这是因为光波的干涉会导致光的增强和相消干涉。
光的增强会使得干涉条纹出现明亮区域，而光的相消干涉则会导致干涉条纹出现暗区。
二、衍射现象衍射是指光波传播时发生弯曲和障碍物附近出现干涉效应的现象。
衍射现象的产生需要满足光波传播经过障碍物或者经过狭缝。
1. 衍射的产生光的衍射现象可以由基尔霍夫衍射公式来解释，该公式描述了光波传播经过一个孔径时所发生的衍射现象。
2. 衍射的特征衍射现象会导致光波的扩散，使得光的传播区域扩大。
衍射还会导致光的强度分布不均匀，形成明暗相间的衍射图案，这一特征是衍射现象的重要标志。
三、实验与应用光的干涉与衍射是许多实验和应用领域的基础。
以下是一些与干涉与衍射相关的实验和应用：1. 杨氏干涉实验杨氏干涉实验是用来观察干涉现象的经典实验之一。
通过在两面平行的玻璃板之间引入光源和接收屏，可以观察到明暗相间的干涉条纹。
2. 双缝干涉实验双缝干涉实验是观察干涉现象的经典实验之一。
通过在光源前放置两个狭缝，可以观察到通过狭缝后形成的干涉条纹。
这个实验不仅可以用来验证光的波动性质，还可以用来测量光的波长等重要参数。
3. 衍射光栅衍射光栅是一种利用光的衍射现象来实现光谱分析和波长测量的装置。
它由许多平行的狭缝构成，通过光的衍射，可以将不同波长的光分散成明暗相间的衍射光谱。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
X初X末12.701L初L末Li=L末-L初
112.70123.11310.41212.24937.86125.612223.1333.512210.382212.16137.78825.627
325.10135.59210.49112.2437.86325.623414.73925.10110.36212.14837.7725.622513.45
23.75910.309
12.25
37.86825.618
X11X1X1'X11'D11=X11-X11'D1=X1-X1'
135.11336.55539.05140.593 5.48 2.496235.14236.54939.08140.588 5.446 2.532335.10836.54539.05340.59 5.482 2.508435.12336.55139.0640.588 5.465 2.509535.138
36.549
39.07
40.581 5.443 2.521
X初X末Xi=X末-X初L初L末Li=L末-L初
1
4.532 6.983 2.4517.66538.02230.357
D(u)
1
2
夹层内折射率不是介于透镜和玻璃板折射率之间，在透镜凸表面和玻璃的接触点上，空气
光的光程差为λ/2，因此反射光方向上牛顿环中心为暗点。
透射光方向与反射光条纹相反，因此透射光中心是一亮点。
如果夹层内折射率正好介于透镜和玻璃板折射率之间，反射光牛顿环中心为亮点，透射光牛顿环为暗点
1.利用劈形膜的干涉特性测量玻璃丝直径（表中数据单位：毫米）
0.021794466 2.11471E-06
不确定度有效数字说明：第一位有效数字若为1或2,则保留两数字；第一位有效数字若大于2，则保留一位有效数字。
2.利用牛顿环测量曲率半径（表中数据单位：毫米）
998.2343458 4.148833316
3.测量头发丝的直径（表中数据单位：毫米）
1
2
10.391245.46322.451
0.0302074650.008687539不要求
4.本表使用说明
5.思考题
0.003649404不要求
表中原有数据并非标准数据，仅供参考；
清空原有数据后，将自己实验所得数据填入白色框内，蓝色框内自动生成相应处理结果。
D(u)
R(u)
Xu平均D11u平均Xu平均
，空气层厚度为0，两反射
反射光条纹相反，因此透射光牛顿环
为亮点，透射光牛顿环为暗点。
不要求
有效数字若为1或2,则保留两位有效则保留一位有效数字。
结果。
2.513230.357
0.006787734
Lu平均
D1u平均
Lu平均
25.62040.00384621。