杨氏双缝干涉实验
光的干涉实验
光的干涉实验光的干涉实验是指利用两束或多束光波的干涉现象来研究光的性质和波动理论的一种实验方法。
在光的干涉实验中，通过光波的相位差和波源的几何构型改变，可以观察到不同的干涉图样，从而深入了解光的特性。
一、杨氏双缝干涉实验杨氏双缝干涉实验是最经典、最基础的光的干涉实验之一。
该实验用一条单色光通过两个狭缝，产生干涉条纹。
实验的装置包括光源、狭缝、透镜和幕府等。
具体实验步骤如下：1. 设置光源：选取一条单色光源，如激光，确保光线是单色的。
2. 准备狭缝：将两个狭缝设置在一定的距离上，使得它们平行并且等间距。
3. 准备接收屏幕：在狭缝的后方设置一个接收屏幕，用以接收和观察干涉条纹。
4. 调整狭缝位置：调整两个狭缝的位置，使得它们与光源、接收屏幕保持同一直线。
5. 观察干涉条纹：通过接收屏幕可以观察到明暗相间的干涉条纹。
二、洛伦兹衍射实验洛伦兹衍射实验是另一种应用光的干涉现象进行研究的实验方法。
该实验利用了光的波动性和光的相位差来观察物体的衍射现象。
具体实验步骤如下：1. 准备装置：将一条单色光通过一个矩形孔，使光通过窄缝后被衍射。
2. 调整矩形孔尺寸：调整矩形孔的尺寸，使其能够产生明确的衍射现象。
3. 观察衍射图样：通过观察衍射图样，可以判断出光的波动性以及被衍射物体的特性。
三、杨氏薄膜干涉实验杨氏薄膜干涉实验可以用来研究光在薄膜上的干涉现象。
此实验基于薄膜两侧折射率不同而引起的相位差，进而产生干涉图样。
实验步骤如下：1. 准备薄膜：选择一种透明的薄膜，如气泡或玻璃板等。
2. 设置光源：将单色光源照射到薄膜上，使其产生干涉现象。
3. 调整观察角度：调整观察薄膜的角度，可以观察到不同的干涉图样。
4. 观察干涉图样：通过观察薄膜上的干涉图样，可以推测出薄膜的性质及其与光的相互作用。
结论光的干涉实验是研究光波特性和波动理论的重要实验方法之一。
通过杨氏双缝干涉实验、洛伦兹衍射实验和杨氏薄膜干涉实验等实验方法，可以深入了解光的波动性和光与物体相互作用的过程。
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
杨氏双缝干涉实验
杨氏双缝干涉实验纵观光的干涉现象，他具有非常漫长的发展历史，其原因是光波的波长非常短。
1801年，英国物理学家托马斯·杨用杨氏双缝干涉实验证明了干涉现象。
他让太阳光通过一个小针孔S ，然后在距离针孔S 相当远的距离处，。
通过这再让光通过2个针孔S 1及S 2。
通过这2个针孔S 1及S 2的球面光波发生干涉，从而在观察屏上形成变化的对称状图样。
因为光源太阳非常远，所以入射于S 孔的光波波前是平面波前。
在这个实验中，一个波前被分为两个波前，从而得到两束干涉光束。
如图1，在垂直于纸平面的方向置一小孔S ，由一定距离处的单色光源（通常采用钠光灯）照明通过针孔S 后的光再通过两针孔S 1和S 2。
S 1和S 2平行于S ，也垂直于纸平面。
S 1和S 2距离约半毫米，并且他们到S 的距离相等。
由S 1和S 2辐射的波将在像屏L 上出现干涉图样。
由图中可以看出，该装置的光程差?r = r 2- r 1，可得?r=0dy r 当?r=02k dy 2=r 2k+12λ?±λ?±?? 干涉加强（）干涉削弱（k=0，1，2……）（1）由（1）式我们可以求得：00r k d y=r 2k+12d ?±λλ?±??明纹中心（）暗纹中心（k=0，1，2……）（2）图1 杨氏双缝干涉实验示意图由（2）式可以求得相邻明（暗）条纹间距为0r y=dλ?。
所以杨氏双缝实验所成的干涉图像为平行与缝的等亮度，等间距，明暗相间的条纹。
当挡住S 1和S 2任何一个，明暗条纹消失，这证明了光的波动性。
因此杨氏双缝干涉实验是光的波动性的结论性证明。
如果用太阳光代替单色光，则出现彩色条纹。
杨氏双缝干涉实验全版.ppt
解 白光经蓝绿色滤光片后，只有蓝绿光。
波长范围21 100 nm
平均波长 1 2 490nm
2
1 440 nm 2 540 nm
2 1 100 2 1 980
条纹开始重叠时有 k2 ( k 1)1
k 1 1
0
2 1
k=4,从第五级开始无法分.辨.。...
例7 单色光照射到相距为0.2mm的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1m。 求（1）从第一条明纹到同侧旁第四明纹间的距离为7.5mm，求单色光的波长；
（2）若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹的距离。
解（1）根据双缝干涉明纹分布条件： x k D
d
明纹间距：
x1、4
x4
x1
D
d
(k4
k1)
k 0，1，2，
得： dx1、4
D(k4 k1)
将 d=0.2mm，x1，4 =7.5mm，D =1000mm 代入
上式
0.2 7.5
5104 mm 500nm
1、 杨氏双缝干涉实验装置
光程差
2a
x D
k
干涉加强
2、干涉条纹
明纹公式 x k D
2a
暗纹公式 x (2k 1) D
..。..
4a
k 0,1,2,
3 干涉条纹形状及间距
明纹条件 暗纹条件
x k D
x
2a (2k 1)
D
4a
k 0,1,2,
相邻两条明纹或暗纹的距离：
x
观察屏 暗纹 +2级 +1级 0级亮纹
1000 (4 1)
（2）由
x D
d
x D 1000 6104 3.0mm
11-2杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
D
物理学
第五版
11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
例2 如图 离湖面 h = 0.5 m处有一电磁波接 收器位于 C ，当一射电星从地平面渐渐升 起时， 接收器断续地检测到一系列极大 值 . 已知射电星所发射的电磁波的波长为 20.0 cm,求第一次测到极大值时，射电星 的方位与湖面所成角度. 2
D 1 6 107 3 x 3 10 m 3m m 3 d 0.2 10
12
物理学
第五版
11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
[例题]用薄云母片（n=1.58）覆盖在杨氏双缝的其中一条 缝上，这时屏上的零级明纹移到原来的第七级明纹处。 如果入射光波长为5500Å，问云母片的厚度为多少？
[例题]杨氏双缝的间距为0.2mm，距离屏幕为1m。 (1)若第一到第四明纹距离为7.5mm，求入射光波长
（2）若入射光的波长为 6000 A 求相邻两明纹的间距。 解：
D x k d
x1, 4
k 0,1,2,
D x4 x1 k 4 k1 d
d x1,4 0.2 103 7.5 103 7 5 10 m 5000 A D k4 k1 1 4 1
2
物理德镜
剖面图
r1
r2 单 缝 双 缝
X I
屏
3
物理学
第五版
2）定量分析 S1 d S2
r1
X d 0.5mm 11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜 P
C
r
r2
若：n=1 D
x
D d
在 r2 上截取 PC r1
r r 2 1 O d sin d tan
B3-2杨氏双缝干涉实验
(1.51)d5 d106m
例8 钠光灯作光源，波长 0.5，8屏9与m 3双缝的距离
D=500mm,(1)d=1.2mm和d=10mm,相邻明条纹间距分别
为多大？（2) 若相邻明条纹的最小分辨距离为0.065mm,能
分辨干涉条纹的双缝间距是多少？
解 ｛1｝d= 1.2 mm
例2、根据条纹移动求缝后所放介质片的厚度
当双缝干涉装置的一条狭缝S1后面盖上折射率为n=1.58
的云母片时，观察到屏幕上干涉条纹移动了9个条纹间距，
已知波长λ=5500A0，求云母片的厚度。
P
S1 r1
x
d S2
r2
O
解：没有盖云母片时，零级明条纹在O点； 当S1缝后盖上云母片后，光线1的光程增大。 由于零级明条纹所对应的光程差为零，所以这时零级明条
d
可利用此公式求波长
一般称到达屏上某点的两条相干光线间的夹角为相干光束
的会聚角，记为
当 dD 且 x, yD 有 d D
P
S1
r1
x
则 e
d
r2
O
S2
条纹间距正比于相干光的波长，反比于相干光束的会聚角
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。 m (m1) 2 上式中的m为干涉条纹的级次。
例3 一双缝装置的一个缝为折射率1.40的薄玻璃片遮盖，另 一个缝为折射率1.70的薄玻璃片遮盖，在玻璃片插入以后， 屏上原来的中央极大所在点，现在为原来的第五级明纹所占
据。假定λ=480nm，且两玻璃片厚度均为t，求t值。
解：两缝分别为薄玻璃片遮盖后，两束相干光到达O点处
的光程差的改变为
P
杨氏双缝干涉
k 1,2,.....
2）、用波程差表示： k 0,1,2,3.....
d sin
2k .....加强(明).....
x2 d. {(2k 1) 减弱(暗).......(12.8)
D2
k——条纹级次
k 1,2,3.....
3
（2）干涉明纹和暗纹中心的位置： 1）明纹中心的位置：
x D k D ......(12 9) k 0,1,2,.....
d
d
2）暗纹中心的位置：
x D (2k 1) D ......(12 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？
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)
（2）、相位差: 2 ......(1)
——相干光的波长。
2
2、干涉明暗条纹的位置和条件：
· （1）、干涉明暗条纹的条件：
r1
Px x
1）、用相位差表示：
k 0,1,2,.....
d
r2
r
D
x o x0
杨氏双缝干涉实验
x k D 明纹中心
2a
k0,1,2,
x0 0 中央明纹
x1
D
2a
一级明纹
D
x2 a
二级明纹┄┄
2a
x D
(2k
1)
2
干涉减弱
x(2k1)D
4a
暗纹中心 k0 ,1 ,2 ,
x1
D
4a
一级暗纹
x2
3D
4aa
二级暗纹 ┄┄
2a x k 干涉加强
a
12
例4、
a
13
例5、
a
14
二、分波阵面干涉的其他实验
1.菲涅耳双面镜
M1
s1
d
s2
sL
o
M2
D
a
P
15
2.劳埃德镜
P'
P
s1
d
s2
ML
D
当P移动到P/时屏与反射镜M接触,由于半波损失,接触处为暗纹。
d x k 加强
D2
明纹x公 （ k式 -1） D
2d
a
16
总结杨氏双缝干涉
k = -2 k = -1 k =0
k =1
k =2
a
9
暗纹公式
d
x D
(2k 1)
2
x(2k1)D
2d
第五级暗纹 k 4
x 9D
2d
注意：当缝间距为d时
暗纹公式 x(2k1)D k =1,2,3…
2d
明纹公式 x k D
d
k =0,1,2,3…
条纹间距
a
x
D
d
10
a
11
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P
强
M1 s L
P
s1
2a
M
s1
2a
x
s2
o M2
s2
D
D
例6 在杨氏实验装置中，采用加有蓝绿色滤光片的白光 光源，它的波长范围为 = 100 nm，平均波长为 = 490 nm. 试估算从第几级开始，条纹将变得无法分辨。
解 白光经蓝绿色滤光片后，只有蓝绿光。
波长范围21 100 nm
1.菲涅耳双面镜
P
M1
sL
s1 Biblioteka ds2oM2
D
2.劳埃德镜
P'
P
s1
d
s2
ML
D
当P移动到P/时屏与反射镜M接触,由于半波损失,接触处为暗纹。
加
d
x
D2
k
明纹公式x （k - 1）D
2d
总结杨氏双缝干涉
加
d
x D
k
明 纹公 式x k D
d
条纹间距 x D d
强
加
2a
x D
2
k
明纹公式x （k - 1）D
分波面与分振幅
一、 杨氏双缝干涉
1、 杨氏双缝干涉实验装置
双缝
红 观察屏 白
s
s1
2ao
s2
r1
B p光 光
r2
x入 入
o射 射
D
D 2a
2a
D
x
2、干涉条纹
r2 r1 r
s 2asin
D 2a
s1
2a
o
r1
r2
p
x
o
sin tan x / D
2a tan 2a x
s 2 r
k =1
k =2
暗纹公式
d
x D
(2k
1)
2
x (2k 1) D
2d
第五级暗纹 k 4
x 9D
2d
注意：当缝间距为d时
暗纹公式 x (2k 1) D k =1,2,3…
2d
明纹公式 x k D
d
k =0,1,2,3…
条纹间距 x D
d
例3、 中央明纹上移
例4、
例5、
二、分波阵面干涉的其他实验
平均波长 1 2 490nm
2
1 440 nm 2 540 nm
2 1 100 2 1 980
条纹开始重叠时有 k2 ( k 1)1
k 1 1
0
2 1
k=4,从第五级开始无法分辨.
例7 单色光照射到相距为0.2mm的双缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1m。 求（1）从第一条明纹到同侧旁第四明纹间的距离为7.5mm，求单色光的波长；
1000 (4 1)
（2）由
x D
d
x D 1000 6104 3.0mm
d 0.2
光程差
2a
x D
k
干涉加强
2、干涉条纹
明纹公式 x k D
2a
暗纹公式 x (2k 1) D
4a
k 0,1,2,
3 干涉条纹形状及间距
明纹条件 暗纹条件
x k D
x
2a (2k 1)
D
4a
k 0,1,2,
相邻两条明纹或暗纹的距离：
x
观察屏 暗纹 +2级 +1级 0级亮纹
Δx 间距：条纹均匀分布，等间距。
（2）若入射光的波长为600nm，求相邻两明纹的距离。
解（1）根据双缝干涉明纹分布条件： x k D
d
明纹间距：
x1、4
x4
x1
D
d
(k4
k1)
k 0，1，2，
得： dx1、4
D(k4 k1)
将 d=0.2mm，x1，4 =7.5mm，D =1000mm 代入
上式
0.2 7.5
5104 mm 500nm
形状：明暗相间的直条纹(平行于缝)
-1级 -2级
级次：中间条纹级次低,以0级明纹为中心，两边对称。
4 白光入射（多种波长光） 0级明纹为白色， 其余明纹为彩色条纹 。 k级彩色亮纹所在的位置坐标
同一级波长越长x越大，越向外扩展 红 紫 红紫 白 紫红 紫 红
k = -2 k = -1 k =0
D
D
2a x k
D
干涉加强
x k D
2a
明纹中心
k 0,1,2,
x0 0
x1
D
2a
D
x2 a
┄┄
中 一 二
2a
x D
(2k
1)
2
干涉减弱 x (2k 1) D
4a
暗纹中心 k 0,1,2,
央一 级 二 级 x1
D
4a
x2
3D
4a
┄┄
一、杨氏双缝干涉
1、 杨氏双缝干涉实验装置