楊氏雙縫干涉試驗(yàn)的結(jié)果及其思考

1、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及其思考-1-楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及其思考摘要：楊氏巧妙地設(shè)計了一種把單個波陣面分解為兩個波陣面以鎖定兩個光源之間的相位差的方法來研究光的干 涉現(xiàn)象。分析楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及其楊氏雙縫干涉的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：光源；雙縫干涉；現(xiàn)象；明暗相間；條紋一、楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果1801 年，楊氏巧妙地設(shè)計了一種把單個波陣面分解為兩個波陣面以鎖定兩個光源之間的相 位差的方法來研究光的干涉現(xiàn)象。楊氏用疊加原理解釋了干涉現(xiàn)象，在歷史上第一次測定了光的 波長，為光的波動學(xué)說的確立奠定了基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)中我們根據(jù)光的干涉原理，即光程差等于波長的整數(shù)倍時，P 點(diǎn)有光強(qiáng)最大值，光程差等于半波長的奇

2、數(shù)倍時，P 點(diǎn)的光強(qiáng)最小。當(dāng)光源為單色光時， 在屏上出現(xiàn)一系列平行等距的明暗直 條紋組成，干涉條紋是一組平行等間距的明、暗相間的直條紋。中央為零級明紋，上下對稱，明暗相間，均勻排列。而且干涉條紋不僅出現(xiàn)在屏上，凡是兩光束重疊的區(qū)域都存在干涉，故楊氏雙縫干涉屬于非定域干涉。當(dāng)A 入一定時，e 與 d 成反比，d 越小，條紋分辨越清。入 1 與入 2為整數(shù)比時，某些級次的條紋發(fā)生重疊。當(dāng)用白光作實(shí)驗(yàn)，則除了中央亮紋仍是白色的外，其余各級條紋形成從中央向外由紫到紅排列的彩色條紋一光譜。楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及其思考-2 -二、對楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的討論分析1、狹縫s的存在有沒有必要楊氏雙縫干涉實(shí)

3、驗(yàn)的結(jié)果及其思考-3 -在“楊氏實(shí)驗(yàn)”中，s 是一很小的狹縫(或小孔)，通過 s 的光照射到 si 和 s2 上，在 光屏上形成明暗相間的干涉條紋.同學(xué)們往往提出，這個狹縫s 的存在是否有必要？若用一個普通光源代替 s 去照射 si 和 s2,光屏上能否出現(xiàn)干涉條紋？回答當(dāng)然是狹縫s 的存在是必要的.用普通光源代替 s,光屏上不可能出現(xiàn)干涉條紋.因?yàn)楦缮鏃l件要求，只有同一波列自身之間才能發(fā)生干涉，不同的光源之間，以及同一光源的不同部分發(fā)出的光都不滿足相干條件.由于狹縫s 的存在，且 s 很小.光波到達(dá) si、s2 就成為發(fā)射柱面波(s 若為小孔，則發(fā)射球面波)的波源.它 們又各發(fā)出一個柱面(或

4、球面)形次波.由于這兩個次波來自同一個波面，因此它們的頻率相同； 由于 si 與 s2 距離很近，因此振動方向近似一致；又由于 si 和 s2 的振動位相差保持一定.所以 這兩列光波滿足相干條件，這是利用分波陣面法獲得相干光波的典型方法.2、為什么白光也能產(chǎn)生雙縫干涉相干條件要求兩相干光的頻率相同，而在白光中各種波長都有，為什么會發(fā)生干涉？確實(shí)， 白光中包含著各種頻率的可見光，不同頻率的光波是不相干的.但以兩縫射出的白光中，相同頻 率的單色光之間能夠發(fā)生干涉現(xiàn)象.s 為白光光源時，由 s 發(fā)出的任一波長的任一列光波都照si和 s2 上，所以 si 中的任一列光波都能在 s2 中找到與其相干的一

5、列波.si 和 s 是相干的白光光源， 每一種波長的光在觀察屏上都得到一組楊氏條紋.各種波長的楊氏條紋疊加起來便得到白光楊氏 干涉圖樣分布.由于各種單色光在中央線上，相位差都等于零，振動都要加強(qiáng)，于是各單色的光 在中央線上都顯示明紋，因此中央明紋仍是白色的.又因中央明紋的寬度與波長成正比，所以各 單色光的中央明紋寬度不同.于是在白色明紋的邊緣彩帶，紫光靠里，紅光靠外.其它各級明紋 也因單色光波長不同而分開，形成七色光帶，有次序地循環(huán)排列.3、波長及裝置結(jié)構(gòu)變化時干涉條紋的移動和變化(i)光源S位置改變：S 下移時，零級明紋上移，干涉條紋整體向上平移；S 上移時，干涉條紋整體向下平移，條紋間距不

6、變。(2)雙縫間距 d 改變：當(dāng) d 增大時，e 減小，零級明紋中心位置不變，條紋變密。當(dāng) d 減小 時，e 增大，條紋變稀疏。(3)雙縫與屏幕間距 D 改變：當(dāng) D 減小時，e 減小，零級明紋中心位置不變，條紋變密。當(dāng) D 增大時，e 增大，條紋變稀疏。楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及其思考-4 -(4)入射光波長改變：當(dāng)入增大時， x 增大，條紋變疏；當(dāng) 入減小時， x減小，條紋 變密。4、在小孔后加透明介質(zhì)薄膜，干涉條紋變化楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果及其思考-5 -(1)在 S1 后加透明介質(zhì)薄膜， 零級明紋上移至點(diǎn) P,屏上所有干涉條紋同時向上平移。移過條紋數(shù)目 k=(n-1)t/入；條紋移動距離 OP=A