程守珠普通物理学六版电子教案12-3

上页下页返回退出上页下页返回退出§12-3双缝干涉一、杨氏双缝实验杨（T.Young）在1801年首先用实验方法研究光的干涉上页下页返回退出上页下页返回退出p·r1r2xx0xIxxDdo相干光的获得：分波阵面法dλ，Dd1x1x光路原理图：上页下页返回退出上页下页返回退出钠黄光的杨氏双缝干涉条纹上页下页返回退出上页下页返回退出xpr1r2xDdo·1.波程差的计算设实验在真空（或空气）中进行，则波程差为：二、干涉明暗条纹的位置上页下页返回退出上页下页返回退出明纹中心暗纹中心两相邻明纹（或暗纹）间距干涉相长，明纹干涉相消，暗纹2.干涉明暗条纹的位置Dxd0123Dxk,kd，，，(21)12Dxkkd，，2，3上页下页返回退出上页下页返回退出(1)一系列平行的明暗相间的条纹；(3)。x3.条纹特点：(2)不太大时条纹等间距；杨氏双缝实验第一次测定了波长这个重要的物理量。双缝干涉条纹上页下页返回退出上页下页返回退出在双缝干涉实验中：（1）如何使屏上的干涉条纹间距变宽？（2）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，屏上的干涉条纹有何变化？（3）若S1、S2两条缝的宽度不等，条纹有何变化？思考题上页下页返回退出上页下页返回退出dDx若D、d已定，只有，条纹间距x变宽。若已定，只有D↑、d↓（仍然满足d)，条纹间距变宽。x两相邻明纹（或暗纹）间距（1）如何使屏上的干涉条纹间距变宽？上页下页返回退出上页下页返回退出ndDdDxnn水n空气实验装置放入水中后条纹间距变小（2）将双缝干涉装置由空气中放入水中时，屏上的空气水xx两相邻明纹（或暗纹）间距干涉条纹有何变化？上页下页返回退出上页下页返回退出两条缝的宽度不等，使两光束的强度不等；虽然干涉条纹中心距不变，但原极小处的强度不再为零，条纹的可见度变差。21II21IIIo2-24-44I1现：可见度差原：可见度好振幅比，决定可见度的因素：光源的宽度，光源的单色性IImaxImino2-24-4（3）若S1、S2两条缝的宽度不等，条纹有何变化？上页下页返回退出上页下页返回退出例题12-6用白光作双缝干涉实验时，能观察到几级清晰可辨的彩色光谱？解:用白光照射时，除中央明纹为白光外，两侧形成内紫外红的对称彩色光谱.当k级红色明纹位置xk红大于k+1级紫色明纹位置x(k+1)紫时，光谱就发生重叠。据前述内容有紫紫dDkxk)1()1(上页下页返回退出上页下页返回退出将红=7600Å，紫=4000Å代入得k=1.1紫红)1(kk这一结果表明：在中央白色明纹两侧，只有第一级彩色光谱是清晰可辨的。由xk红=x(k+1)紫的临界情况可得因为k只能取整数，所以应取k=2上页下页返回退出上页下页返回退出例题12-7图示一种利用干涉现象测定气体折射率的原理图。在缝S1后面放一长为l的透明容器，在待测气体注入容器而将空气排出的过程中，屏幕上的干涉条纹就会移动。通过测定干涉条纹的移动数可以推知气体的折射率，问1.若待测气体的折射率大于空气折射率,干涉条纹如何移动？2.设l=2.0cm，光波波长=5893Å,空气折射率为1.000276,充以某种气体后，条纹移过20条，这种气体的折射率为多少(不计透明容器的器壁厚度)?上页下页返回退出上页下页返回退出解：1.讨论干涉条纹的移动，可跟踪屏幕上某一条纹(如零级亮条纹),研究它的移动也就能了解干涉条纹的整体移动情况.当容器未充气时，测量装置实际上是杨氏双缝干涉实验装置。其零级亮纹出现在屏上与S1、S2对称的P0点.从S1、S2射出的光在此处相遇时光程差为零。容器充气后，S1射出的光线经容器时光程要增加，零级亮纹应在P0的上方某处P出现，因而整个条纹要向上移动。上页下页返回退出上页下页返回退出2.按题义，条纹上移20条，P0处现在出现第20级亮条纹，因而有光程S1P0-S2P0=N其中N=20，为移过的条纹数，而n′，n分别为气体和空气的折射率，所以有000335.1光程2010-SPSPnlnlnlnlNnnl上页下页返回退出上页下页返回退出三、洛埃德镜实验上页下页返回退出上页下页返回退出若n1n2媒质1光疏媒质光在垂直入射（i=0）或者掠入射（i=90°）的情况下，如果光是从光疏媒质传向光密媒质，在其分界面上反射时将发生半波损失。折射波无半波损失。半波损失媒质2光密媒质上页下页返回退出上页下页返回退出*四、光源的相干长度相干长度：两波列之间的最大波程差1b1a2b2aS1S2S1P2maxL上页下页返回退出上页下页返回退出选择进入下一节§12-0教学基本要求§12-1几何光学简介§12-2光源单色光相干光§12-3双缝干涉§12-4光程与光程差§12-5薄膜干涉§12-6迈克耳孙干涉仪§12-7光的衍射现象惠更斯-菲涅耳原理§12-8单缝的夫琅禾费衍射上页下页返回退出上页下页返回退出§12-9圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领§12-10光栅衍射§12-11X射线的衍射§12-12光的偏振状态§12-13起偏和检偏马吕斯定律§12-14反射和折射时光的偏振§12-15光的双折射§12-16偏振光的干涉人为双折射§12-17旋光性§12-18现代光学简介