杨氏双缝干涉实验 ppt课件
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光的干涉PPT教学课件
A、反射光加强，透射光减弱，但不为零
B、由于光的干涉，此时能量守恒定律不适用
C、反射光的强度等于入射光的强度
D、透射光的强度等于零
4、白光是由不同颜色的光复合而成的,下面说法中正 确的是：( A )
A、 光的颜色由它的频率决定. B、 不同单色光在真空中的波速相同,给定颜色的 光在真空中的波长是一定的. C、 在同一介质中不同单色光的波长不同,由此可 见光的颜色由波长决定. D、单色光由真空进入玻璃传播,其颜色和波长不 变,波速变小.
2、某一单色光，通过双缝后到达屏上： ( )
A、s=kλ 时，出现明条纹
B、s为λ 的奇数倍时，出现暗条纹 C、s为λ/2 的奇数倍时，出现暗条纹 D、s为λ/2 的偶数倍时，出现明条纹
3、一束单色平行光垂直照射到某一厚度均匀的透明 金属膜上，若在由该金属膜上下表面反射的光之间 的路程差恰为入射光波长的整数倍，则（ ）
一、光本性学说的发展史上的五个学说
1.牛顿的微粒说：光是高速粒子流，解释光的直进， 光的反射。
2.惠更斯的波动说：光是某种振动，以波的形式向 周围传播，解释光的干涉和衍射，光的直进， 光的反射。
3.麦克斯韦的电磁说：光是一种电磁波，发展了光 的波动理论。
4.爱因斯坦的光子说：成功地解释光电效应，认为 光具有粒子性。
•作者按照怎样的路线游览故 宫？完成课后题一。
•其中重点介绍了哪座宫殿？ 介绍了哪些方面的情况？说 明顺序怎样？运用了哪些说 明方法？突出了哪些特点？
•为什么重点介绍太和殿？
假如你和老师一 起到故宫游览，老师 已先行来到太和门， 你如何从天安门到太 和门与老师汇合？找 出第3小节中提到的景 点名称，找出交代方 位变化的词语，对照 故宫示意图做说明。
B、由于光的干涉，此时能量守恒定律不适用
C、反射光的强度等于入射光的强度
D、透射光的强度等于零
4、白光是由不同颜色的光复合而成的,下面说法中正 确的是：( A )
A、 光的颜色由它的频率决定. B、 不同单色光在真空中的波速相同,给定颜色的 光在真空中的波长是一定的. C、 在同一介质中不同单色光的波长不同,由此可 见光的颜色由波长决定. D、单色光由真空进入玻璃传播,其颜色和波长不 变,波速变小.
2、某一单色光，通过双缝后到达屏上： ( )
A、s=kλ 时，出现明条纹
B、s为λ 的奇数倍时，出现暗条纹 C、s为λ/2 的奇数倍时，出现暗条纹 D、s为λ/2 的偶数倍时，出现明条纹
3、一束单色平行光垂直照射到某一厚度均匀的透明 金属膜上，若在由该金属膜上下表面反射的光之间 的路程差恰为入射光波长的整数倍，则（ ）
一、光本性学说的发展史上的五个学说
1.牛顿的微粒说：光是高速粒子流，解释光的直进， 光的反射。
2.惠更斯的波动说：光是某种振动，以波的形式向 周围传播，解释光的干涉和衍射，光的直进， 光的反射。
3.麦克斯韦的电磁说：光是一种电磁波，发展了光 的波动理论。
4.爱因斯坦的光子说：成功地解释光电效应，认为 光具有粒子性。
•作者按照怎样的路线游览故 宫？完成课后题一。
•其中重点介绍了哪座宫殿？ 介绍了哪些方面的情况？说 明顺序怎样？运用了哪些说 明方法？突出了哪些特点？
•为什么重点介绍太和殿？
假如你和老师一 起到故宫游览，老师 已先行来到太和门， 你如何从天安门到太 和门与老师汇合？找 出第3小节中提到的景 点名称，找出交代方 位变化的词语，对照 故宫示意图做说明。
杨氏双缝干涉实验
亚洲 非洲 五洲四海
瑞典 瑞士 瑞雪 祥瑞
士兵 士气 战士 勇士
舒缓 舒服 舒展 舒心
启发 启迪 启示 开启
特殊 悬殊 殊途同归
步骤 骤雨 暴风骤雨
跋涉 涉足 跋山涉水
疲劳 疲倦 筋疲力尽
政府 行政 财政
踏步 踏青 脚踏实地
救人 救命 救死扶伤
载客 载重 满载而归
同义词 特殊——特别 疲劳——劳累
听到消息后，居民们纷纷 走出家门，冒着料峭的春寒，顶 着满天飞舞的大雪，踏着冻得坚 硬的山路，四处寻找冻僵的燕子。
贝蒂不在乎
乎
，更不在乎
。
，也不在 ， 只在乎
我想对贝蒂说几句话，再写下来。
我想对贝蒂说……
请保护鸟，保护所有的 生灵，尊重所有的生命，因
为我们同在一个地球上。
欧洲 东欧 欧元 西欧
欧 洲
欧
瑞
洲
士
骤降
长途跋涉
饥寒交迫
濒临死亡
这年春天，成千上万只燕子从南 方飞回北方时，在瑞士境内遇到了麻 烦。当地气温骤降，风雪不止，几乎 所有昆虫都被冻死了。燕子经过长途 跋涉，已经非常疲劳，再加上找不到 食物，饥寒交迫，濒临死亡。
读读下面的句子,说说从带横线的词 语中体会到了什么。
反义词 温暖——寒冷
连一连
舒适的 特殊的 飞舞的 料峭的 冻僵的
客人 空调车 大雪 燕子 春寒
我会认
欧洲 欧元 欧美 亚洲 非洲 美洲 瑞雪 瑞士 启程 启迪 启动 特殊 悬殊 殊荣 骤降 骤雨 步骤 跋涉 濒临 濒危 覆盖 覆灭 天翻地覆 车厢 包厢 厢房
zhòu bá shè 骤然 跋涉
bīn fù
xiāng
濒临 覆盖 车厢
章光学干涉PPT课件
D2
x
d 2
2
D2
x2
xd
d2 4
r22 r12 (r2 r1)(r2 r1) 2dx
实验中 D>>d、D>>x， 3. 明暗纹条件
d 得 (r2 r1) 2D r2 r1 D x
将上式代入相位差的明暗纹公式，得
x D k
d
k=0,1,2, ··· 明纹中心
x D (2k 1)
e 5.5 5.5 589.3 nm 1.08(μm)
2n1
2 1.50
第31页/共39页
例3
求样品的热膨胀系数
热膨胀系数β的定义
l
l0t
l
l N
2
l0
N /2
l0t
第32页/共39页
平玻璃板
样品
热膨 胀很 小的 套框
*13.5.2 牛顿环
由一块平板玻璃和一平凸透镜组成
d
光程差
2
AB BC e cos AE AC sini 2e tan sini
sin i n
sin n
反 2e
n2 n2 sin2 i
2
第21页/共39页
反 2e
n2 n2 sin2 i k
2
k 1, 2,
加强
反 2e
n2 n2 sin2 i (2k 1)
2
0.15
第9页/共39页
13.2.2 劳埃镜
P'
P
s1
d s2
M
L
d'
π 半波损失 ：光从光疏介质入射到光密介质界面时，反射光的相位较之入射光
的相位跃变了 ，相当于反射光与入射光之间附加了半个波长的波程差，称为半 波损失.
第十二章光的干涉和干涉系统ppt课件
而任意一个中心发出的光波经过双孔或双缝后都能在接受屏上 由于 干涉而形成干涉强度分布，但由于各个发光中心在光源S上的位置 不同，因而在接受屏上所形成的干涉花样的位置也不同，如图所示 L、M、N所形成的干涉花样的零级条纹的位置分别为OL、OM、 ON。不同的光源所发出的光波之间不能干涉，因而只能将干涉强 度简单相加，即不同的干涉花样会相互交叠。那么观察屏上的光强 分布是什么样？
(W d ) D
其中W称为是到达屏（干涉场）上某点的两条相干光线间的夹角 叫做相干光束的会聚角。上式表明条纹间距正比于相干光的波长， 反比于相干光束的会聚角。
二、两个单色相干点光源在空间形成的干涉场
在屏幕上得到等距的直线干涉条纹是有条件的，即d《D，并且在z 轴附近的小范围内观察。但是，屏幕的位置实际上是可以在S1和S2 发出的两个光波的交叠区域内任意放置的；在屏幕任意放置的情况 下，一般就得不到等距的直线条纹。在点光源照明下，干涉条纹是 空间位置对S1和S2等光程差点的集合。
1）干涉条纹强度分布：
I
4I0
cos2
d D
x
当
x m D
d
(m，在0,干1涉, 场2中, 的) 点有最大光强
I 4I0
当
x (m 1) D
，在干涉场中的点有最小光强
(m 0, 1, 2, )
2d
2）条I纹间0 隔：
或
，为亮纹。 ，为暗纹。
e D
d
e
W
3）在屏幕上得到等距的直线干涉条纹
本章学习要求：
1、理解获得相干光的方法，了解干涉条纹的定域性。
2、掌握条纹可见度的定义以及空间相干性、时间相干性和光源 振幅比对条纹可见度的影响。
3、掌握以杨氏干涉装置为典型的分波前法双光束干涉，熟悉光 强分布的计算，分析干涉条纹的特征，如条纹形状、位置及间 距等。
大学物理第十七章波动光学(二)双缝干涉
的极限宽度：
b B
d
d B
b
光场的空间相干性：
*描述光源线宽度对干涉条纹的影响。 *反映扩展光源不同部分发光的独立性。
光源沿y轴方向扩展时，各点光源的各套干涉纹 发生非相干性叠加，条纹更加明亮，所以用狭 缝线光源
（c）光的非单色性对条纹可见度的影响
实际光源都发出非严格单色波,
I
条纹的移动 x D
d
(1)d,D一定时，若λ变化，则Δx将怎样变化？
(2) λ,D一定时，条纹间距Δx与d的关系如何？
(3)白光照射双缝: 零级明纹：白色 其余明纹：彩色光谱
高级次重叠。 S*
零级
一级
二级 三级
（4）光源S的移动对条纹的影响
S沿x轴平移，条纹整体沿相反方向上下移动， 其余不变
I0
I0/2
L
P
可度以证有明关波系L列：长度2L与波长波宽列通过谱PO线点宽持度续时间 t
L c
干涉条纹可见度 V 1 Δ L
定义相干长度为能产生干涉条纹的最大光程差
V 1 Δ L
相干长度和相干时间越长， 光源的相干性越好，条纹 可见度越高。
相干长度： L 2
高等教育大学教学课件 大学物理
同学们好！
§17－2 双缝干涉
一、杨氏双缝实验
Thomas Young 1773--1829
英国医生、科学家托马斯.杨1801年 用双缝干涉实验证明了光的波动性， 并首先测出太阳光的平均波长：
杨氏 570 nm
现代 555 nm
该实验对光的波动说的复苏起到关键 作用，在物理学史上占重要地位。
S沿y轴平移，条纹不动
思考： （1）条纹的定域
杨氏双缝干涉条纹的特点PPT精选文档
d
39
薄透镜的等光程性
从物点S发出的光经透镜L后能会聚成一个明亮的像点S´，而平行光通 过透镜后也能会聚于焦平面上形成一亮点，说明同相位的光经透镜后到 达会聚点时仍是同相位的，即薄透镜不会对光产生附加的光程差； 解释：通过透镜中部的光其几何路径最短，但它却通过透镜最厚的地方， 在越边缘的光通过透镜的厚度越小．由于在透镜中的光程是透镜外的n 倍，所以中部透镜中的光程补偿了该光路在透镜外较短的光程; 薄透镜不会产生附加的光程差，通过薄透镜的近轴光线具有等光程性。
1.分波阵面法 在点光源的同一波面上取两个点，使这两点发出
的子波经过不同的路径后再相遇产生干涉的方法为分 波阵面法。如杨氏双缝干涉实验。
2.分振幅法 一束光线经过介质薄膜界面的反射与折射，形成
的两束光线产生干涉的方法为分振幅法。如薄膜、劈 尖、牛顿环等。
13
波源
S1
分波阵面法
S
14
相干光的产生方法： 分振幅法
n=-5
20
杨氏双缝干涉条纹的特点：
1. 屏幕中心为零级亮条纹，两侧为平行等间距的明暗 相间条纹；
2.
条纹间距：x
D d
3. 干涉条纹不仅出现在屏上，凡是两光束重叠的区域
都存在干涉，故杨氏双缝干涉属于非定域干涉。
4. 当D 、一定时，Δx与d成反比，d越小，条 纹分辨越清。
应用： 利用干涉条纹间距，测量未知光波的波长;
2d
☺相邻两明纹或暗纹间的距离为： x D 19
d
说明：
n=5
n=4
1. x=0时，对应于零级明条纹; n=3
光程差=0;
n=2
2. 在零级明条纹两侧对称分布 着第一级、第二级……第k
级明条纹；
39
薄透镜的等光程性
从物点S发出的光经透镜L后能会聚成一个明亮的像点S´，而平行光通 过透镜后也能会聚于焦平面上形成一亮点，说明同相位的光经透镜后到 达会聚点时仍是同相位的，即薄透镜不会对光产生附加的光程差； 解释：通过透镜中部的光其几何路径最短，但它却通过透镜最厚的地方， 在越边缘的光通过透镜的厚度越小．由于在透镜中的光程是透镜外的n 倍，所以中部透镜中的光程补偿了该光路在透镜外较短的光程; 薄透镜不会产生附加的光程差，通过薄透镜的近轴光线具有等光程性。
1.分波阵面法 在点光源的同一波面上取两个点，使这两点发出
的子波经过不同的路径后再相遇产生干涉的方法为分 波阵面法。如杨氏双缝干涉实验。
2.分振幅法 一束光线经过介质薄膜界面的反射与折射，形成
的两束光线产生干涉的方法为分振幅法。如薄膜、劈 尖、牛顿环等。
13
波源
S1
分波阵面法
S
14
相干光的产生方法： 分振幅法
n=-5
20
杨氏双缝干涉条纹的特点：
1. 屏幕中心为零级亮条纹，两侧为平行等间距的明暗 相间条纹；
2.
条纹间距：x
D d
3. 干涉条纹不仅出现在屏上，凡是两光束重叠的区域
都存在干涉，故杨氏双缝干涉属于非定域干涉。
4. 当D 、一定时，Δx与d成反比，d越小，条 纹分辨越清。
应用： 利用干涉条纹间距，测量未知光波的波长;
2d
☺相邻两明纹或暗纹间的距离为： x D 19
d
说明：
n=5
n=4
1. x=0时，对应于零级明条纹; n=3
光程差=0;
n=2
2. 在零级明条纹两侧对称分布 着第一级、第二级……第k
级明条纹；
§12-2 杨氏双缝干涉
明纹： k (整数级)
暗纹：(2k-1)/2(半整数级) 5
观察屏
x
（4）相邻两明纹或相邻两暗纹间的距离：
亮纹位置:
xk
D d
k
xk 1
D d
(k
1)
暗纹 +2级
+1级
0级亮纹 -1级 -2级
相邻亮纹间距:
x
xk 1
xk
D d
相邻两明纹中心或相邻两暗纹中心间的距离：
x
D d
.........(12.11)
x
k1
D d
1
2.
1 0.4 103
600 109
m
3103 m
3mm
双缝到重合处的波程差为
k11 k22 1.2 106 m
11
• 作业：
• 1、阅读：P97—P101 。 • 2、ex： • 习题：P162 • 12-7）
12
12-7）(1)由.2 103
x D k D ......1( 2 9) k 0,1,2,.....
d
d
2）暗纹中心的位置：
x D (2k 1) D ......1( 2 10) k 1,2,3,.....
d
d2
3）k=0时,x 0即在屏中央出现明纹—称为零级
明纹。
如D、不变，而d减小，某级条纹的位置如何
变化？
半波损失，实际上是入射光在界面的位相与反射
光在界面的位相有π的位相差，折合成波程差，就好
象反射波少走（或多走）了半个波长，即 的位相差
折算成波程差为2。
8
例12.1,P142): 用单色光照射相距0.4 mm的双缝，缝 屏间距为1 m. (1)从第1级明纹到同侧第5级明纹的距离为6 mm， 求此单色光的波长；
§112 杨氏双缝干涉.
1)
2
关于中央明纹对称！
S1
do
S2
x
r1
p
r2 x
o
D
相邻两条明(暗)纹间距：
x
xk1 xk
D d
Chapter 11. 光学
作者：杨茂田§11. 2 杨氏双缝干涉
观测屏上光强曲线(按位置分布)：
Ip 4I0
P. 13 /25 .
- 2 -
5 2
3 2
2
2
x
D d
3 5
22
2
P. 24 /25 .
1. 干涉规律：
2k
明纹
r2 r1
2
(2k 1)
暗纹
(
k 0, 1,
2, )
2
2.
相邻明纹(暗纹)间距：x
D d
3. 双缝干涉条纹特点 : 平行、等间距、等亮度的条纹！
4. 条纹位置分布：
( 请看录像 )
306 Chapter 11. 光学
作者：杨茂田§11. 2 杨氏双缝干涉
p
设 x << D ( 旁轴条件 )
S1
r1 r2
x
d
o
I1 I2 I0
Ip
4I0
cos2(
2
)
S2
D
2
(r2
r1 )
Ipmin 0 Ip Ipmax 4I0 与p点位置有关！
Chapter 11. 光学
作者：杨茂田§11. 2 杨氏双缝干涉
P. 6 /25 .
2k
Ip Ipmax 干涉加强
Chapter 11. 光学
作者：杨茂田§11. 2 杨氏双缝干涉
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x明 k d
r1 r2
D
P
x O
E
P点为明条纹。
k=0, ±1, ±2, ±3...
MO虚线上方取“＋”下方
取“－”，所以k有正负
之分 PPT课件
5
S1 So
x
P2
k=2
P1
k=1 x
O
k=0
S2
k= 0, x 0
k=-1
k=-2
H
中央明条纹或零级明纹
D
k=±1,
x 1
d
一级明条纹
D
P点的明暗决定于S1 S 2到P点 的相位差：
k
明纹
r 2
r 1
{
(2k
1)PPT课件
暗纹
2
P
x O
E
2(r2 r1 )
4
r2 r1 dsin
d tg xd
D
（1）明纹条件
xd k
D
S1 dM
s2
D
D
k=±2,
x 2 2
d
二级明条纹 PPT课件
明条纹之间间距
x D
d
6
（2）暗纹条件
当
xdຫໍສະໝຸດ (2k 1)
D
2
D
x (2k 1)
暗
2d
k=0,1,2,3...
P点为暗条纹
PPT课件
7
S1 So
S2
x
P2 P1 O
H
k=1 x
k=0
k=0
k=-1
k= 0,
3、用微测目镜测出干涉条纹的间距 x ，双缝到 测微目镜焦平面上叉丝分化板的距离D。
PPT课件
14
注意事项
• 1、多缝板及透镜的维护； • 2、屏与双缝的距离应该尽量大，可以看
出明显的干涉现象。
PPT课件
15
x D
1
2d
一级暗纹
k=±1, x 3D 二级暗纹
1
2d
PPT课件
暗纹之间间距：
x D
d
8
3.总结与讨论
（1）当平行光垂直照射双缝时，屏幕中央（x=0） 为明条纹，向两侧分布明暗相间的条纹；
x明
k
D
d
D x暗 (2k 1) 2d
（2）条纹间距相等； x=Dd
实
s1
验 装
o s
d
置
s2
d' d
p
r1
B
r2
o
d'
狭缝太窄, 通过狭缝的光太弱,
PPT课件
干涉条纹不够明亮.
13
实验步骤
1、将实验仪器按讲义的图5在平台上摆好，注意调 成共轴系统。钠光灯经透镜聚焦在狭缝上，使单、 双缝平行，且单缝射出的光在双缝的中间；
2、直接用眼睛观测到干涉条纹后，再从微测目镜 中观察。注意调节单缝使干涉条纹最清晰；
（3） 复色光入射时，零级明纹仍为白色，但是 x≠0时明条纹有色散，内侧紫，外侧红；
（4）可利用x、D和 d 求得光波长 。
PPT课件
9
PPT课件
10
a. d 、d '（即公式中的D）一定时， ， x
PPT课件
11
b. 、d' 一定时，d ，x .
PPT课件
12
杨氏双缝干涉实验缺陷
杨氏双缝干涉
实验目的:
1、观察杨氏双缝干涉图样，了解双缝间距变化引 起衍射图样变化的规律。 2、测量光波波长
实验仪器:
钠光灯、凸透镜、二维调整架、可调狭缝、双缝、 干板架、读数显微镜、底座等
PPT课件
1
杨氏双缝实验原理
杨(T.Young)在1801年首先 发现光的干涉现象，并首 次测量了光波的波长。
杨氏双缝实验——第一 个判定光性质的关键性 实验
PPT课件
2
双缝实验构思的精巧之处在于
利用了“从同一列波的同一个波阵面上取出的两个次波源 之间总是相干的”这一原理
1. 装置
分波阵面法
S
单色 单缝屏 光源
S1 S2
双缝 屏
PPT课件
接收屏
3
2.干涉明暗条纹位置的推导：
r1
S1
S1
dM
r2
s2
s2
r1 r2
D
P
x O
E
P点为明条纹。
k=0, ±1, ±2, ±3...
MO虚线上方取“＋”下方
取“－”，所以k有正负
之分 PPT课件
5
S1 So
x
P2
k=2
P1
k=1 x
O
k=0
S2
k= 0, x 0
k=-1
k=-2
H
中央明条纹或零级明纹
D
k=±1,
x 1
d
一级明条纹
D
P点的明暗决定于S1 S 2到P点 的相位差：
k
明纹
r 2
r 1
{
(2k
1)PPT课件
暗纹
2
P
x O
E
2(r2 r1 )
4
r2 r1 dsin
d tg xd
D
（1）明纹条件
xd k
D
S1 dM
s2
D
D
k=±2,
x 2 2
d
二级明条纹 PPT课件
明条纹之间间距
x D
d
6
（2）暗纹条件
当
xdຫໍສະໝຸດ (2k 1)
D
2
D
x (2k 1)
暗
2d
k=0,1,2,3...
P点为暗条纹
PPT课件
7
S1 So
S2
x
P2 P1 O
H
k=1 x
k=0
k=0
k=-1
k= 0,
3、用微测目镜测出干涉条纹的间距 x ，双缝到 测微目镜焦平面上叉丝分化板的距离D。
PPT课件
14
注意事项
• 1、多缝板及透镜的维护； • 2、屏与双缝的距离应该尽量大，可以看
出明显的干涉现象。
PPT课件
15
x D
1
2d
一级暗纹
k=±1, x 3D 二级暗纹
1
2d
PPT课件
暗纹之间间距：
x D
d
8
3.总结与讨论
（1）当平行光垂直照射双缝时，屏幕中央（x=0） 为明条纹，向两侧分布明暗相间的条纹；
x明
k
D
d
D x暗 (2k 1) 2d
（2）条纹间距相等； x=Dd
实
s1
验 装
o s
d
置
s2
d' d
p
r1
B
r2
o
d'
狭缝太窄, 通过狭缝的光太弱,
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干涉条纹不够明亮.
13
实验步骤
1、将实验仪器按讲义的图5在平台上摆好，注意调 成共轴系统。钠光灯经透镜聚焦在狭缝上，使单、 双缝平行，且单缝射出的光在双缝的中间；
2、直接用眼睛观测到干涉条纹后，再从微测目镜 中观察。注意调节单缝使干涉条纹最清晰；
（3） 复色光入射时，零级明纹仍为白色，但是 x≠0时明条纹有色散，内侧紫，外侧红；
（4）可利用x、D和 d 求得光波长 。
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9
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a. d 、d '（即公式中的D）一定时， ， x
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b. 、d' 一定时，d ，x .
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杨氏双缝干涉实验缺陷
杨氏双缝干涉
实验目的:
1、观察杨氏双缝干涉图样，了解双缝间距变化引 起衍射图样变化的规律。 2、测量光波波长
实验仪器:
钠光灯、凸透镜、二维调整架、可调狭缝、双缝、 干板架、读数显微镜、底座等
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1
杨氏双缝实验原理
杨(T.Young)在1801年首先 发现光的干涉现象，并首 次测量了光波的波长。
杨氏双缝实验——第一 个判定光性质的关键性 实验
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2
双缝实验构思的精巧之处在于
利用了“从同一列波的同一个波阵面上取出的两个次波源 之间总是相干的”这一原理
1. 装置
分波阵面法
S
单色 单缝屏 光源
S1 S2
双缝 屏
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接收屏
3
2.干涉明暗条纹位置的推导：
r1
S1
S1
dM
r2
s2
s2