杨氏双缝干涉实验的改进
新课标物理教材实验创新研究_以杨氏双缝干涉实验为例
2.通过分析照片，培养学生从图片中获取有效信息。
3.通过多媒体课件总结图样特点，培养学生归纳整理问题的能力。
过渡：师讲：还记得吗？刚才我们是怎样把光分开的吗？对，用双缝屏，这么巧妙的
构思是谁最先想到的呢？我们一起认识一下。
介绍托马斯杨和杨氏双缝干涉实验
1.课件展示：托马斯杨和它当年实验的简陋器材
二、杨氏双缝干涉实2.教师介绍：托马斯杨，英国物理学家，早在 1801 年，就是这位伟大的物理学家用
收稿日期：２０１４－０１－０８ 作者简介：康福玉（１９８３－），女（蒙古族），辽宁沈阳人，中教二级教师，从事高中物理教学研究。
ＪｉａｏＸｕｅＳｈｉＪｉａｎＹａｎＪｉｕ
☆教学实践研究☆
神，激发学生的学习兴趣，拓展学生的创造性思维。发现 法：教师把暗室中红光双缝干涉的照片作为礼物分发给每
名学生，让学生通过观察去发现图样的特点。 （二）教学过程及整合点
步骤
目标与内容
教学方法与设计意图
整合点与软件
首先教师邀请学生表演吹泡泡
设计导语如下：原本无色透明的肥皂液被吹成泡泡后在阳光的照射下呈现出彩色
条纹，这种光现象就是今天要重点研究的光的干涉现象。接着教师展示图片并总
结：这些都是光的干涉现象。 导
初步认识生活中易 入 见的光的干涉现 新 象，为深入研究光 课 的干涉做铺垫
的机会，演绎的平台，经历
征，获得探究活动2.学生分组进行实验，时间 3 分钟，教师巡视指导，相机拍下各组的探究成果。 探究的完整过程，构建新
的体验。
［设计意图］通过实验操作培养学生动手解决实际问题的能力。
知的同时提高科学素养。
环节四：获得成果，分析图样。具体环节如下：
1.教师找同学描述现象。（和猜想的一样，是红和不红的区域相互间隔开来）
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。
杨氏双缝干涉实验研究
杨氏双缝干涉实验研究杨氏双缝干涉实验是一项经典的物理实验，它的研究对于我们理解光的性质和波粒二象性具有重要意义。
本文将从实验原理、实验装置以及实验结果等方面进行探讨，希望能够为读者带来一些启发和思考。
首先，让我们来了解一下杨氏双缝干涉实验的原理。
该实验利用光的波动性质，通过两个非常接近的狭缝让光通过，然后在屏幕上产生干涉条纹。
这些干涉条纹是由光的波动性质引起的，当两束光波相遇时，它们会相互干涉，形成明暗交替的条纹。
为了进行这个实验，我们需要一些实验装置。
首先是光源，可以使用激光或者单色光源。
然后需要一个屏幕，可以是一个白色的墙壁或者一个特制的屏幕。
在屏幕上，我们需要制造两个非常接近的狭缝，这可以通过在一块透明材料上刻上两个狭缝实现。
最后，我们需要一个接收器，用来记录干涉条纹。
在实验中，我们将光源放置在一定距离处，让光通过两个狭缝后，投射到屏幕上。
当光通过狭缝后，会形成两个圆形波前，这两个波前在屏幕上相遇并干涉，形成一系列明暗交替的条纹。
这些条纹的间距和亮度与狭缝之间的距离、光的波长等因素有关。
通过观察和记录这些条纹，我们可以研究光的波动性质和干涉现象。
实验结果显示，干涉条纹的间距与狭缝之间的距离成反比。
当狭缝之间的距离越小，条纹间距越大。
这是因为当狭缝之间的距离减小时，光波的相位差增大，从而导致干涉条纹的间距增大。
另外，干涉条纹的亮度也与光的波长有关，波长越短，条纹越亮。
通过杨氏双缝干涉实验，我们可以得出一个重要的结论，即光既具有波动性又具有粒子性。
在实验中，光通过狭缝后形成波前并发生干涉，这表明光具有波动性。
而当我们使用单光子源进行实验时，我们同样可以观察到干涉现象，这说明光也具有粒子性。
这种波粒二象性的存在，是量子物理学的基础之一，也是我们对光和其他粒子行为的理解的基础。
杨氏双缝干涉实验的研究不仅对于物理学的发展有重要意义，也对其他领域有一定的影响。
例如，在光学领域，我们可以利用干涉现象来制造干涉仪、干涉滤光片等光学元件。
光的干涉与杨氏双缝干涉仪
光的干涉与杨氏双缝干涉仪在物理学中，干涉是一个引人入胜的现象。
当两个或多个波的振幅相遇时，它们会相互叠加，产生干涉图案。
而光的干涉则是指光波的干涉现象。
其中，杨氏双缝干涉仪是最常见的一种实验装置。
一、杨氏双缝干涉仪的原理与构造杨氏双缝干涉仪由著名的物理学家杨振宁提出，用于研究光的干涉现象。
它由两个相距较远的狭缝和一个观察屏幕组成。
当光通过两个缝隙时，会在观察屏幕上产生干涉图案。
杨氏双缝干涉仪的构造相对简单。
主要包括光源、狭缝、透镜和观察屏幕。
光源发出的光线经过准直器（如凸透镜）后，通过一个光阑控制光束的强度和宽度。
接着，光线经过两个狭缝，形成干涉图案，最后通过透镜和观察屏幕，我们可以看到光的干涉现象。
二、光的干涉现象与杨氏双缝干涉仪的应用1. 光的干涉现象当两束波的振幅相遇时，它们会发生干涉。
干涉可以分为构成干涉的两个波是同源波束的同相干干涉和不同源波束的异相干干涉。
光的干涉现象有许多重要的应用，如相位计、激光等。
2. 如何观察光的干涉？杨氏双缝干涉仪是观察光的干涉现象最常用的实验装置之一。
在杨氏双缝干涉仪中，通过调节光源和狭缝的宽度，我们可以观察到干涉图案的变化。
3. 应用领域杨氏双缝干涉仪在科学研究和实际应用中有广泛的应用。
例如，它被用来测量光的波长、频率和传播速度。
此外，它还被应用于光学显微镜、激光技术和光纤通信等领域。
三、一个有趣的实验：杨氏双缝干涉仪的改进除了传统的杨氏双缝干涉仪，科学家们还进行了一些改进和创新，以便更好地理解光的干涉现象。
一种改进是使用单缝代替双缝。
当光通过一个长而狭窄的单缝时，也会产生干涉图案。
这种实验方法被称为“单缝干涉仪”，其产生的干涉图案与杨氏双缝干涉仪略有不同。
另一种改进是使用可变幅度和相位的光源。
这种改进被称为“相干源干涉仪”。
相干源干涉仪使用的光源可以调整幅度和相位，从而产生更加丰富和复杂的干涉图案。
四、光的干涉现象的理论解释光的干涉现象可以用波动光学的理论解释。
杨氏双缝干涉实验的分析
杨氏双缝干涉实验的分析杨氏双缝干涉实验是一个经典的物理实验，它展示了光波的波动性质。
通过这个实验，我们可以深入了解光的特性，探讨杨氏双缝实验背后的原理和应用。
首先，我们来回顾一下杨氏双缝实验的基本原理。
实验中，我们将一束单色光通过一块具有两个细缝的屏幕，然后观察光在屏幕后的干涉现象。
这两个缝之间的光波经过衍射和干涉后，会在屏幕上形成一系列明暗的条纹，称为干涉条纹。
这些条纹是光波的相干性和干涉效应的直接结果。
在实验中，当光波通过两个缝之间的距离足够小，且发射源到屏幕的距离足够远时，我们可以观察到明暗相间的干涉条纹。
这是因为光波从两个缝之间穿过时发生衍射，形成了一系列光的波峰和波谷。
当波峰相遇时，它们会相互增强，形成亮条纹；而当波峰和波谷相遇时，它们会相互抵消，形成暗条纹。
这个实验不仅仅是一种观察现象的工具，还可以深入研究光波和波动理论的性质。
事实上，杨氏双缝实验的结果也可以用来验证光的干涉理论，例如，该实验可以证明光是波动的，而非粒子。
此外，杨氏双缝实验在科学和技术领域也有广泛的应用。
光干涉是各种精密测量技术中的核心原理之一，例如激光干涉仪可以用来检测长度、角度和速度等物理量，被广泛应用于科学研究和工程实践中。
实验室中的光学元件设计和光路拼接也会借鉴干涉技术，以提高光学系统的性能。
此外，杨氏双缝干涉实验还揭示了波动粒子二象性的一个重要观点。
当我们放入一些粒子（如电子或中子）来代替光束时，同样可以观察到干涉条纹。
这表明，波粒二象性不仅存在于光中，还存在于微观粒子中。
这个发现对量子力学的发展产生了重要影响，并导致了与之相关的许多重要实验和理论。
在实际应用中，杨氏双缝干涉实验被用于研究和探索一些奇特的现象和效应。
例如，干涉技术被广泛应用于光学成像（如干涉显微镜和干涉测量），以及材料表面的纳米结构分析和操控。
此外，杨氏双缝干涉实验也为我们理解光波的衍射和干涉行为提供了一个强有力的数学模型。
总而言之，杨氏双缝干涉实验是一个经典而重要的物理实验。
几个物理光学实验的改进与设计
几个物理光学实验的改进与设计杨氏实验是一种经典的物理光学实验，用于观察光的干涉现象。
传统的杨氏实验使用的是单色光源和狭缝，为了改进和设计这个实验，我们可以尝试以下几个方面的改进：首先，可以使用多色光源，如白光，来观察干涉现象。
这样可以展现出更丰富的干涉条纹，使观察结果更加清晰。
其次，可以使用可变宽度的狭缝来观察干涉现象。
传统的杨氏实验中，使用的是固定宽度的狭缝，而改变狭缝宽度可以改变干涉条纹的间距和角度，使实验结果更加多样化。
此外，可以将传统的杨氏实验与其他光学器件结合，如透镜和棱镜。
通过在实验中加入透镜，可以调节光源到屏幕的距离，改变光程差，从而观察到更多种类的干涉条纹。
而通过在实验中加入棱镜，可以将光源分离成不同颜色的光线，观察到彩色的干涉条纹，从而加强对光的波动性质的理解。
最后，可以使用高分辨率的CCD相机替代传统的目镜，从而实时观察和记录干涉现象。
这样可以提高观察精度，并且便于对实验结果进行分析和处理。
总之，通过对杨氏实验的改进与设计，可以使实验结果更加多样化，同时也可以提高实验的准确性和观察的便捷性。
光栅实验是一种用于研究光的衍射现象的实验。
传统的光栅实验中，使用的是固定间距的光栅，为了改进和设计这个实验，我们可以尝试以下几个方面的改进：首先，可以使用可调节间距的光栅。
传统的光栅实验中，光栅的间距是固定的，而通过使用可调节间距的光栅，可以改变光栅的周期，从而观察到不同的衍射现象。
这样可以实现衍射与干涉的相互转化。
其次，可以在光栅实验中加入透镜和棱镜。
通过在实验中加入透镜，可以调节光源到光栅的距离，改变光程差，从而观察到不同的衍射图样。
而通过在实验中加入棱镜，可以将光源分离成不同颜色的光线，在光栅上观察到彩色的衍射条纹，从而加强对光的波动性质和色散现象的理解。
此外，可以替代传统的目镜，采用CCD相机或光电计来观察和记录衍射图样。
这样可以提高观察精度，并且便于对实验结果进行分析和处理。
最后，可以设计一种复合结构的光栅，如光栅和棱镜的组合。
杨氏双缝干涉实验装置的改进_费波涛
Total.303January 2015（C）总第303期2015年1月（下）The Science Education Article Collects杨氏双缝干涉实验装置的改进费波涛梅立坤朱剑玫（武汉工商学院实验教学中心湖北·武汉４３００６５）中图分类号：G642.423文献标识码：A文章编号：1672-7894（2015）03-0219-02摘要本文针对现有高校教学用杨氏双缝干涉实验装置进行研究并改进，改进后的装置使杨氏双缝的缝宽和缝距可连续调整并精确测量，更加清晰地反应缝宽与条纹变化的关系。
关键词杨氏双缝干涉条纹可变因素双缝可调Improvement of Equipment for Young 's Double -Slit In －terference Experiment //Fei Botao,M ei Likun,Zhu Jianmei Abstract This paper researches and improves the equipment used for Young's double-slit interference experiment in the cur-rent colleges and universities.The improved equipment makes it possible to continuously adjust and accurately measure the slit width and slit distance of Young's double-slit,and the relation-ship between the change of slit width and that of fringe can be more clearly reflected.Key words Young's double-slit;interference fringe;variable fac-tors;adjustable double-slit杨氏双缝干涉实验原理是两条靠得很近的平行狭缝，能够把一个线光源发出的光分成两束相干光波。
【实验】杨氏双缝实验报告
【关键字】实验杨氏双缝实验报告篇一：杨氏双缝实验实验报告一，实验目的（1）观察杨氏双峰干涉现象，认识光的干涉。
（2）了解光的干涉产生的条件，相干光源的概念。
（3）掌握和熟悉各实验仪器的操作方法。
二，实验仪器9 ：延伸架1：钠灯（加圆孔光阑）10：测微目镜架2：透镜L1（f=50mm）11：测微目镜3：二维架（sz-07）12：二维平移底座（sz-02）4：可调狭缝s（sz-27）13：二维平移底座（sz-02）5：透镜架（sz-08，加光阑）14：升降调节座（sz-03）6：透镜L2（f=150mm）15：二维平移底座（sz-02）7：双棱镜调节架（sz-41）16：升降调节座（sz-03）8：双缝三，实验原理由光源发出的光照射在单缝s上，使单缝s成为实施本实验的缝光源。
由杨氏双缝干涉的基本原理可得出关系式△x= Lλ/d，其中△x是像屏上条纹的宽度──相邻两条亮纹间的距离，单位用mm；L是从第二级光源（杨氏狭缝）到显微镜焦平面的距离，单位用mm；λ是所用光线的波长，单位用nm；d是第二级光源（狭缝）的缝距（间隔），单位用mm。
四：实验步骤（1）调节各仪器使光屏上出现明显的明暗相间的条纹。
（2）使钠光通过透镜L1汇聚到狭缝s上，用透镜L2将s成像于测微目镜分划板M 上，然后将双缝D置于L2近旁。
在调节好s，D和M的mm刻线平行，并适当调窄s 之后，目镜视场出现便于观察的杨氏条纹。
（3）用测微目镜测量干涉条纹的间距△x，用米尺测量双缝至目镜焦面的距离L，用显微镜测量双缝的间距d，根据△x=Lλ/d计算钠黄光的波长λ。
五：数据记录与处理数据表如下：M/条x1（mm）x2（mm x（mm）0.1400.220 1.168 1.449 0.200 1.649 1.245 0.680 1.028 1.1301.148 0.8302.178 2.100 1.111 2.657 2.512 1.632 1.630 1.7060.336 0.305 0.7 0.3255 0.7 0.336 0.31675 0.3 0.301 0.288λ(mm)0.000274039 0.000248755 0.000274582 0.000265475 0.000247668 0.0002740390.000258338 0.000258814 0.000245493 0.000234893 2 3 2 3 34 3 2 2r1(cm) r2(cm) d1(mm) d2(mm) r(cm) d(mm)62.70 62.80 62.75r的平均值：795.333333mm d的平均值：0.mm 根据公式△x=L*λ/d求得λ（如表所示），最后求得λ的平均值为0.000258209mm 注：以上数据均根据公式用Excel电子表格计算得出。
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图 1 杨氏双缝干涉实验原理
收 稿 日 期 ：2012-04-30 基 金 项 目 ：东 莞 理 工 学 院 教 育 教 学 改 革 与 研 究 资 助 项 目 （201203，201005）. 作 者 简 介 ：彭 小 兰 (1970-)，女 ，湖 南 衡 阳 人 ，东 莞 理 工 学 院 电 子 工 程 学 院 实 验 师 .研 究 方 向 ：光 学 及 大 学 物 理 实 验 .
2012 年第 2 期
广东技术师范学院学报（自然科学） Journal of Guangdong Polytechnic Normal University
No．2，2012
杨氏双缝干涉实验的改进
彭小兰 王红成 刘敏霞
（东莞理工学院，广东 东莞 523808）
摘 要：传统的杨氏双缝干涉测量光波波长实验是采用钠灯作为光源.光通过单缝衍射后照射到双缝上，并通
过测微目镜测量条纹宽度，双缝间距则直接采用读数显微镜进行测量.但这种方法观察干涉现象需在较暗环境中
进行，且测量结果和理论值差别较大.因此改用激光光源，直接在光屏上观察读数，并且改进测量双缝宽度的方法，
测量误差就会大大降低.
关键词：杨氏双缝干涉实验；实验改进；波长测量
中图分类号： G 642.0
文 献 标 识 码 ：A
测微目镜测量双缝的间距 d， 再用测微目镜测出相
邻条纹的间距 Δx，计算可得光波的波长 λ.
2 存在的问题及改装措施
在东莞理工学院的实验室里， 以前采用的是传 统的杨氏双缝实验装置，如下图 2 所示.
姨 姨 r1=
（x-
d 2
22 2
） +y +D
，r2=
（x+ d
22 2
） +y +D
，
2
22
因此可以得到：r2 -r1 =2xd .
由于整个装置放在空气中，所以相干光 S1 和 S2 到达
P 点的光程差为：
Δ=r2-r1=
2xd r1+r2
.
（1）
又因为，d<<D，x 和 y 也比 D 小很多，则有 r12X（2012）02 - 0006 - 04
0 引言
光是自然界的一种基本现象， 对于光的本性的 认识经历了一个漫长而曲折的过程.中 17 世纪存在 着以牛顿为代表的微粒说和以惠更斯为代表的波动 理论的争论.微粒说主张“光是微粒流”，利用该理论 可以解释光的直线传播、反射和折射定律.而惠更斯 的波动说认为光是“以太”中传播的波，但由于当时 没有实验的验 证使得 整个 18 世纪人 们对光 的本性 的认识停滞不前.1801 年托马斯·杨演示了著名的双 孔干涉实验. 此实验通过巧妙的设计把单个波阵面 分解为两个波阵面以锁定两个光源之间的相位差的 方法来研究光的干涉现象， 使光的干涉现象成功地 被实验演示出来，并用波动理论做了很好的解释，初 步测定了光波波长， 有力地验证和支持了惠更斯等 人的光的波动理论. 杨氏双孔干涉实验是光学发展 史上具有里程碑意义的实验之一， 为波动光学奠定 了基础 .［1］ 目前，各高 校都利 用双缝 代替 双孔进 行实 验，即杨氏双缝干涉实验，并作为光学实验课程的必 开实验，让学生了解光的干涉现象，掌握光的波动特 性.一般地，该实验都是使用钠灯作为光源，用测微 目镜观察实验现象.然而根据多年的实验教学实践， 我们发现利用该实验方法进行测量光波波长虽然 原理比较简单，但需要在比较黑暗的实验环境中完 成 ［2］，且 实 验 中 用 测 微 目 镜 读 取 数 据 时 很 容 易 引 起
视觉疲劳， 再加上学生还没有掌握很好的光学实验 技术， 要想获得比较理想的实验效果存在一定的难 度.基于这一点，本文将钠灯改为激光光源，并对该 实验进行相应改进，取得了较好的效果.
1 杨氏双缝干涉实验原理
空间两列波在相遇处要发生干涉现象， 这两列 波必须满足以下三个相干条件：振动方向相同；频率 相同； 相位差恒定. 杨氏双缝干涉属于分波阵面干 涉，实验原理如图 1 所示.用单色光照射到开有小孔 S 的不透明的光阑上，透过小孔的光作为点光源，在 点光源后面放置另一块光阑， 开有两个很靠近的小 孔 S1 和 S2，它 们 构 成 一 对 相 干 光 . ［3-4］ 在 观 察 屏 P 上 显示出两束光的交叠区出现一系列明暗相间的直条 纹 ，即 干 涉 条 纹.通 常 ，为 了 提 高 干 涉 条 纹 的 亮 度 ，S、 S1 和 S2 常用 3 条互相平行的狭缝来代替，而且不用
第2期
彭小兰 王红成 刘敏霞：杨氏双缝干涉实验的改进
·7·
接 收 屏 ， 直 接 采 用 测 微 目 镜 来 观 测 干 涉 条 纹 ［5］， 还 可 以测量数据用以计算.各条纹都与狭缝平行，相邻条 纹之间的距离彼此相等，中央条纹是明条纹.
在这个实验中，杨氏巧妙地利用了惠更斯原理， 当 S、S1 和 S2 都足够小时，S1 和 S2 可以认为是两个从 同一波阵面上 S 的波面或波前上激发出来的两个小 面元所构成的次级子波源， 因为它们都是从同一个 光源 S 而来的， 它们所发出的球面子波都有相同的 频率、振动方向和恒定的相位关系［6］（如果 S1 和 S2 位 于由 S 发出的光波的同一个波面上， 那么它们永远 有 相 同 的 相 位 ）， 满 足 干 涉 条 件 ， 所 以 在 它 们 交 叠 的 区域中将出现明暗相间的干涉条纹.
Δx= D d
λ
，
（5）
式中：d 为两个狭缝中心的间距，λ 为单色光的波长，D
为双缝屏到观察屏（微测目镜焦平面）的距离.
从上面的分析可以看出， 条纹分布是中央对称
排列，与狭缝平行，两侧对称，条纹间距彼此相等，与
干涉级次 k 无关 . ［12］
由
式
（5）可
得 ：λ=
Δx·d D
，故用毫米尺测出 D，用