杨氏双缝干涉实验
杨氏双缝干涉实验步骤
杨氏双缝干涉实验步骤
杨氏双缝干涉实验是在两个狭缝上投射光线，观察穿过狭缝后形成的干涉图案的实验。
其步骤如下：
1. 准备实验装置：在一个黑暗的房间内，设置一块光屏，其中间打两个极细的狭缝（两缝之间的距离称为狭缝间距），可以使用细丝、刀片等制作。
在光屏后方放置一个光源，例如激光、单色光或者狭缝后有直线光源等。
2. 调整实验装置：调整光源和狭缝的位置和角度，使其能够发出平行光束并垂直照射在光屏上，确保两个狭缝之间的距离恰好在可观察范围内。
3. 观察干涉图案：在光屏的另一侧观察光的分布情况。
可以使用肉眼、放大镜或者干涉计等工具来观察光强的分布情况。
4. 分析干涉现象：观察到的干涉图案是由两个光波通过狭缝之后叠加形成的。
如果两个光波的相位差为整数倍的波长，那么干涉就是增强的；如果相位差为半整数倍的波长，干涉则是减弱的。
5. 记录和分析实验结果：观察干涉图案的特征，记录光强的分布情况。
使用干涉公式和波动理论等方法分析实验结果，确定两个狭缝间距、波长等参数。
杨氏双缝干涉实验是探究光的波动性质的重要实验，它可以验证光的波动理论，并提供了许多相关研究和应用的基础。
杨氏双缝实验实验报告
一、实验目的1. 通过杨氏双缝实验，观察光的干涉现象，验证光的波动性。
2. 理解光的干涉条件，包括相干光源的概念。
3. 掌握实验仪器的操作方法，包括光源、狭缝、透镜和屏幕等。
4. 学习如何测量光波的波长。
二、实验原理杨氏双缝实验是由英国物理学家托马斯·杨于1801年提出的，该实验通过观察光通过两个狭缝后在屏幕上形成的干涉条纹，验证了光的波动性。
实验原理基于以下两个假设：1. 光是一种波动现象。
2. 当两束相干光波相遇时，会发生干涉现象。
在杨氏双缝实验中，光通过两个狭缝后，在屏幕上形成一系列明暗相间的干涉条纹。
这些条纹的形成是由于两束光波相遇时发生干涉，即两束光波的振幅相加，导致某些区域光强增强（亮条纹），而另一些区域光强减弱（暗条纹）。
根据杨氏双缝实验的原理，可以推导出干涉条纹间距的公式：\[ \Delta x = \frac{\lambda L}{d} \]其中，\(\Delta x\) 是相邻两条亮条纹或暗条纹之间的距离，\(\lambda\) 是光波的波长，\(L\) 是屏幕到双缝的距离，\(d\) 是两个狭缝之间的距离。
三、实验仪器1. 激光器：提供单色光源。
2. 狭缝板：包含两个平行的狭缝。
3. 透镜：将激光束聚焦到狭缝板上。
4. 屏幕板：用于观察干涉条纹。
5. 支架：用于固定实验仪器。
四、实验步骤1. 将激光器、狭缝板、透镜和屏幕板按照实验要求放置在支架上。
2. 调整透镜，使激光束聚焦到狭缝板上。
3. 调整狭缝板，使两个狭缝平行且距离适中。
4. 调整屏幕板，使屏幕与狭缝板平行，并观察屏幕上的干涉条纹。
5. 记录屏幕上的干涉条纹间距，并计算光波的波长。
五、实验结果与分析1. 在实验过程中，成功观察到屏幕上的干涉条纹，验证了光的波动性。
2. 根据干涉条纹间距的测量结果，计算出光波的波长。
3. 通过实验结果，可以得出以下结论：- 光是一种波动现象。
- 干涉现象是光波的基本特性之一。
波动光学实验系列之杨氏双缝干涉
波动光学实验系列之杨氏双缝干涉
一、引言
波动光学实验一直是光学领域中的重要研究方向，其中杨氏双缝干涉实验是一种经典的实验现象。
本文将介绍杨氏双缝干涉实验的原理、实验装置及其应用。
二、实验原理
杨氏双缝干涉实验是利用光的波动性质进行研究的实验。
在这个实验中，一束光线通过两个密接的缝隙后，形成交替明暗条纹的干涉图样。
这种干涉现象可以用光的波动理论来解释，根据叠加原理，两个波的相位差会决定光的干涉效应。
三、实验装置
杨氏双缝干涉实验的实验装置主要包括光源、双缝光栅、透镜和屏幕。
光源产生一束平行光，通过双缝光栅后，光线经过透镜成像在屏幕上，观察者可以看到干涉条纹的形成。
四、实验过程
在进行杨氏双缝干涉实验时，首先需要调整光源和双缝光栅的位置，使得光线通过双缝形成干涉条纹。
然后调整透镜的位置和焦距，使得干涉条纹清晰可见。
最后观察屏幕上的干涉条纹，并记录实验现象。
五、实验应用
杨氏双缝干涉实验不仅是一种经典的光学实验，还具有广泛的应用价值。
在现代科学研究中，杨氏双缝干涉实验常被用于测量光波的波长、验证光的波动性质，以及研究干涉现象对光学元件的影响等方面。
六、结论
通过对杨氏双缝干涉实验的介绍，我们可以更深入地了解光的波动性质和干涉现象。
这一实验不仅展示了光学的精彩世界，还为我们理解光的本质提供了重要的实验依据。
希望通过这篇文档，读者能够对光学实验有一个更加全面的认识。
以上是关于波动光学实验系列之杨氏双缝干涉的简要介绍，希望能为您带来有价值的信息。
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
11-2杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
第 十一章 光学9Fra bibliotek4.* 强度及强度分布
I1 ≈ I 2 = I 0 (Q r1 ~ r2 )
S1
S
r1
θ
p
r2
d
S2
θ
x o
δ ≈ d sin θ
I p = I1 + I2 + 2 I1I2 cos ∆ϕ
0 0 0
d’ d << d '
∆φ = 2I + 2 I cos ∆φ = 4 I cos 2
第 十一章 光学
14
物理学
第五版
1111-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜
已知 d = 0.2 mm d ’ = 1 m 求 (1) ∆x14 = 7.5 mm λ = ? ) (2) λ = 600 nm ∆ x ’ = ? ) d’ 解 (1) xk = ± kλ , k = 0 , 1, 2,L ) d ’ d ∆x14 = x4 − x1 = (k 4 − k1 )λ d d ∆x14 λ= = 500 nm d ' (k 4 − k1 ) ’ 1d ’ λ = 1.5 mm (2) ∆x = ) 2d
洛埃镜的光程差
N
第 十一章 光学
18
物理学
第五版
1111-2 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， 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 求第一次测到极大值时， 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
∆x ∝ λ
白光入射时， 级明纹中心为白色 白光入射时，0级明纹中心为白色 可用来定0级位置 级位置） （可用来定 级位置）
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
双缝干涉和杨氏实验
准备实验器材：激光器、单 缝、双缝、屏幕和测量工具
调整双缝，使光线能够通过 双缝形成干涉图样
观察屏幕上的干涉图样，并使 用测量工具测量干涉条纹间距
实验结果
观察到明显的干涉现象 证明了光的波动性 干涉条纹呈现明暗交替，间距相等 实验结果与理论预测相符
实验结论
双缝干涉和杨氏实验
汇报人：XX
目录
双缝干涉实验
杨氏实验
01
02
双缝干涉实验
实验原理
光源：单色光源，如激光 狭缝：两个相等的狭缝，平行且等距 观察屏：放置在狭缝后方的白色屏幕 干涉图样：明暗交替的干涉条纹
实验过程
准备实验器材：包括光源、双缝装 置、屏幕和测量工具
放置双缝装置：保持双缝平行，并 确保缝宽合适
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
调整光源：确保光源的稳定性和平 行性
观察干涉条纹：在屏幕上观察到明 暗交替的干涉条纹
实验结果
证明光具有波动性质
观察到明暗交替的干涉条纹
干涉条纹的分布与光程差有 关
实验结果支持光的波动理论
实验结论
观察到明显的干涉现象 证明了光的波动性 干涉条纹的分布与理论预测一致 通过实验数据可以杨氏实验采用了双缝干涉技术，通过将单色光投射到双缝上，产生干涉现象
干涉现象的产生是由于光波的相干性，导致光波在通过双缝后形成明暗相间的干涉条 纹
杨氏实验中，通过测量干涉条纹的宽度和间距，可以推导出光波的波长和双缝的间距
杨氏实验的结果证明了光的波动性，为光的本性的研究奠定了基础
实验过程
观察到干涉现象，证明了光的波动性 实验结果与理论预测相符，增强了波动说的可信度 杨氏实验是物理学史上的重要实验之一，为后续研究奠定了基础 实验结论对光的本质有了更深入的认识和理解
杨氏双缝实验
2 干涉减弱
明纹中心
x
D 2k 2a 2
D (2k 1) 2a 2
k 0,1,2,
暗纹中心
每一条纹都对应着一定的波程差(相位差)， 如第三级明纹对应的波程差为3。
太原理工大学物理系
4 干涉条纹形状及间距 形状：明暗相间的直条纹(平行于缝) 间距：条纹均匀分布 相邻两条明纹或暗纹的距离： 观察屏 暗纹 +2级 +1级 0级亮纹 -1级 -2级
k红 k 1 紫 （ ）
紫 4000 k 1 3 红 紫 7000 4000
未重叠的清晰光谱只有一级。 太原理工大学物理系
条纹形态： 平行于缝的等亮度、等间距、明暗相间条纹
条纹亮度：
I max 4I1
x D d
I min 0
条纹宽度：
条纹变化：
2
k
( n 1)e
太原理工大学物理系
7
缝光源垂直于轴上、下移动对干涉条纹的影响。
1 2
x
S’ S 单 缝
S1
o 0
S2 双缝
0
如图：光源 S 向上移动到 S 则干涉条纹怎么变化
，
屏
条纹将向下平移
太原理工大学物理系
例3 在双缝干涉实验中，单色光源 S 到两缝 S 和 S 1 2 的距离分别为 l1和l2，并且 l l 3 ， 为入射
问：（1）中央明纹两测第十级明纹的距离
（2）第十条明纹的位置 （3）用厚度为 e 6.6 106 m ，折射率n=1.58 的玻璃片盖住一缝后，问零级明纹移动了第几 级明纹处？ 太原理工大学物理系
D D D D 解： x10 ,10 10 ( 10 ) 20 20 2a 2a 2a d 2 5.5 107 20 1.1102 2 104
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D 解 (1)由双缝干涉明纹条件 x k ，可得 d
x15
D x5 x1 (k5 k1 ) d
杨氏双缝干涉实验
d x15 4 10 6 10 6.0 107 m(橙色) 11 D (k5 k1 ) 1 (5 1)
(2)当 4000 A时，相邻两明纹间距为
杨氏双缝干涉实验
D （1）d 、 一定时，若 变化， x 变化情况
4
杨氏双缝干涉实验
（2）、D 一定时，条纹间距 x 与 d 的关系
5
杨氏双缝干涉实验
二、其他分波阵面干涉装置
6
1.菲涅耳双面镜
装置 S点光源(或线光源，与两镜交线平行);M1和M2：镀 银反射镜，夹角很小; 两反射镜把S发出的光分成两 部分，可以看作缝干涉实验
相位分析
7
同一光源，分波面， 有固定的位相差。从两虚 光源看，位相差为
2 S1 p S 2 p
条纹位置 可直接利用Young双缝干涉的结果。
杨氏双缝干涉实验
2、洛埃镜 洛埃(H.Lloyd)镜的装置如图，它是一个平面镜.从狭缝
S1发出的光，一部分直接射向屏E，另一部分以近90° 的入射角掠射到镜面ML上，然后反射到屏幕E上.
(2k 1)
2
k 0,1, 2,
x
D (2k 1) d 2
D k d
k 0,1,2,
暗纹
杨氏双缝干涉实验
白光照射时，出现彩色条纹。
3
讨论
条纹间距
D x xk 1 xk d
d 、 一定时， D
条纹间距 与 的关系 ;
若 变化 ， x 将怎样变化？
8
杨氏双缝干涉实验
发生半波损失的条件：
9
由光疏媒质入射，光密媒质反射；
正入射或掠入射。 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。
杨氏双缝干涉实验
例12.1 用单色光照射相距0.4mm的双缝，缝屏间距 10 为1m.(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；(2)若入射的单色光波长为 4000Å的紫光，求相邻两明纹间的距离；(3)上述两种 波长的光同时照射时，求两种波长的明条纹第1次重 合在屏幕上的位置，以及这两种波长的光从双缝到该 位置的波程差.
4
3
D 1 4 107 x 1103 1.0mm d 4 104
(3)设两种波长的光的明条纹重合处离中央明纹的距 离为x，则有
D D x k1 1 k2 2 d d
k1 2 4000 2 k2 1 6000 3
杨氏双缝干涉实验
由此可见，波长为 4000 A 的紫光的第3级明条纹与波 12
杨氏双缝干涉实验
一、杨氏双缝干涉实验
1
实 验 装 置
s
s1
dM
r1
P
r2
x
o
s2
D d
D
E
波程差
x r2 r1 d sin d tan d D
杨氏双缝干涉实验
s
s1
dM
r1
D
P
r2
x
2
s2
r2 r1
k
o
E
干涉加强 干涉减弱 明纹
长为 6000 A 的橙光的第2级明条纹第1次重合.重合的 位置为
D 2 1 6 10 3 x k1 1 3 10 m 3mm 4 d 4 10
双缝到重合处的波程差为
7
k11 k22 1.2 10 m
6