11-2杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜

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1. 杨氏双缝实验

托马斯 杨

第 十一章 光学

11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜 相干光的获得：分波阵面法 光路原理图：xr 1

x

p

r

· x

x1x0

x I

2

d

oD

x 1

d >>λ ,D >> d (d 10-4m, D m)

第 十一章 光学

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2. 干涉明暗条纹的位置2.1 波程差的计算设实验在真空(或空气)中进行，则波程差为：

x r r2 r1 d sin d tg d Dp

r

1

·x x

d

r

2

o

D

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2.2 干涉明暗条纹的位置 x r d k Dx r d (2k 1) D 2

干涉相长，明纹 干涉相消，暗纹

D 暗纹中心 x ( 2 k 1) (2k 1) , k 1,2,3... 2d D x k k , k 0,2, 1 3… , 明纹中心 d D 两相邻明纹(或暗纹)间距 x d第 十一章 光学4

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2.3 条纹特点： (1) 一系列平行的明暗相间的条纹； (2) 不太大时条纹等间距；

(3) x 。杨氏双缝实验第一次测定了 光的波长这个重要的物理量。

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在双缝干涉实验中： (1)如何使屏上的干涉条纹间距变宽？

思考

(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？

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(1) 两相邻明纹(或暗纹)间距

D x d

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

x

变宽。

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11-2 杨氏双缝干涉实验 劳埃德镜 (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？

D D x n d d nn水> n空气

x水 x空气实验装置放入水中后条纹间距变小。第 十一章 光学8

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例1 在杨氏双缝干涉实验中，用波长 =589.3 nm的纳灯作光源，屏幕距双缝的 距离d’=800 mm,问： (1)当双缝间距1mm时，两相邻明条纹 中心间距是多少？ (2)假设双缝间距10 mm,两相邻明条纹 中心间距又是多少？

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已知 =589.3 nm 求 (1) d=1 mm时

d’=800 mm

x ? (2) d=10 mm时 x ?

解 (1) d=1 mm时 ’ d x 0.47 mm d (2) d=10 mm时 d’ x 0.047mm d第 十一章 光学10

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例2 以单色光照射到相距为0.2 mm的双 缝上，双缝与屏幕的垂直距离为1 m. (1)从第一级明纹到同侧的第四级明纹间 的距离为7.5 mm,求单色光的波长； (2)若

入射光的波长为600 nm,中央明纹 中心距离最邻近的暗纹中心的距离是多少？

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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, d ’ d Δx14 x4 x1 k 4 k1 d d x14 λ 500 nm d ' k4 k1 ’ 1d ’ λ 1.5 mm (2) x 2d第 十一章 光学12

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3. 缝宽对干涉条纹的影响 空间相干性实验观察到，随缝宽的增大，干涉条 纹变模糊，最后消失. 空间相干性

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4.

劳埃德镜P'

P

s1d

s2

M

L

d'

当屏移到P' 置时，在屏上的L 点出现暗条 纹。这一结论证实，光在镜子表面反射时有相 位 突变。第 十一章 光学14

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半波损失 ：光由折射率小的介质射向 折射率大的介质时，反射光位相突变 π .

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例3 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. 21

B2

Ch

A第 十一章 光学16

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解 计算波程差

r AC BC AC (1 cos 2 ) 2 2

AC h sin h r (1 cos 2 ) sin 21 2 B 2

Ch

极大时 r k 第 十一章 光学

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(2k 1) 取 k 1 sin 4h -2 20.0 10 m 1 arcsin 5.74 4 0.5 m注意

1 arcsin 4h

考虑半波损失时，附加波程差取B2

/ 2 均可，符号不同， 2 1 k 取值不同，对问题实 质无影响.第 十一章 光学

Ch

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物理学第五版

本章目录

选择进入下一节：11-1 相干光 11-2 杨氏双缝干涉实验 11-3 光程11-4 劈尖

劳埃德镜

薄膜干涉牛顿环

11-5 迈克耳孙干涉仪11-6 光的衍射第 十一章 光学19