太原理工《大學(xué)物理》李孟春-§14-3楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)

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1、太 原 理 工 大 學(xué) 物 理 系 14-3 楊 氏 雙 縫 實(shí) 驗(yàn) 楊 (T.Young)在 1801年 首 先 發(fā) 現(xiàn) 光 的 干 涉現(xiàn) 象 ， 并 首 次 測(cè) 量 了光 波 的 波 長(zhǎng) 。采 用 分 波 面 法 獲 得 相 干 光一 、 楊 氏 雙 縫 實(shí) 驗(yàn) 太 原 理 工 大 學(xué) 物 理 系1.實(shí) 驗(yàn) 裝 置 雙 縫入 射 光 觀 察 屏 太 原 理 工 大 學(xué) 物 理 系白 光 入 射 的 楊 氏 雙 縫 干 涉 照 片紅 光 入 射 的 楊 氏 雙 縫 干 涉 照 片 太 原 理 工 大 學(xué) 物 理 系 pxoo 1r 2r1s2ss2a2. 光 程 差 aD 2D12 rrr

2、2221 )( axDr 2222 )( axDr 由 幾 何 關(guān) 系 axrr 42122 兩 式 相 減 Drrrrrr 2)( 12122122 xDa2 太 原 理 工 大 學(xué) 物 理 系2)12( k 干 涉 減 弱22 k 干 涉 加 強(qiáng) ,2,1,0k(2 1)2 2D ka 暗 紋 中 心22 2D ka x 明 紋 中 心 ,2,1,0k3.干 涉 條 紋 位 置 每 一 條 紋 都 對(duì) 應(yīng) 著 一 定 的 波 程 差 (相 位 差 )，如 第 三 級(jí) 明 紋 對(duì) 應(yīng) 的 波 程 差 為 3。 xDa2 太 原 理 工 大 學(xué) 物 理 系思 考 ： 如 D、 不 變 ， 而

3、2a減 小 ， 某 級(jí) 條 紋 的 位置 如 何 變 化 ？ 太 原 理 工 大 學(xué) 物 理 系4 干 涉 條 紋 形 狀 及 間 距形 狀 ： 明 暗 相 間 的 直 條 紋 (平 行 于 狹 縫 )間 距 ： 條 紋 均 勻 分布相 鄰 兩 條 明 紋 或 暗 紋 的 距 離 ：aDxxx kk 21 0級(jí) 亮 紋+1級(jí)+2級(jí)-1級(jí)-2級(jí)觀 察 屏 暗 紋級(jí) 次 ： 中 間 條 紋 級(jí) 次 低 ,以 0級(jí) 明 紋 為 中 心 ，兩 邊 對(duì) 稱 。 xx 太 原 理 工 大 學(xué) 物 理 系0級(jí) 明 紋 為 白 色 ， 其 余 明 紋 為 彩 色 條 紋 。5 白 光 入 射 kaDx 2k級(jí)

4、 彩 色 亮 紋 所 在 的 位 置 坐 標(biāo)紅紫 白紫 紫 紫紅 紅紅k =1k = -1k = -2 k =0 k =2 太 原 理 工 大 學(xué) 物 理 系 例 2 如 圖 所 示 ， 在 楊 氏 雙 縫 實(shí) 驗(yàn) 中 ， 當(dāng) 作如 下 調(diào) 節(jié) 時(shí) ， 屏 幕 上 的 干 涉 條 紋 將 如 何 變 化 ？（ 1） 將 其 中 一 條 縫 的 寬 度 變 寬 ；（ 2） 用 白 光 照 射 ， 一 個(gè) 縫 用 純 紅 色 濾 光 片 遮 蓋 ，另 一 條 縫 用 純 藍(lán) 色 遮 蓋 。1s2ss o 太 原 理 工 大 學(xué) 物 理 系 一 定 時(shí) ， 若 變 化 ， 則 將 怎 樣 變 化 ？

5、2D a、 x例 3 太 原 理 工 大 學(xué) 物 理 系 例 4 單 色 光 照 射 到 相 距 為 0.2mm的 雙 縫 上 ， 雙縫 與 屏 幕 的 垂 直 距 離 為 1m。求 （ 1） 從 第 一 條 明 紋 到 同 側(cè) 旁 第 四 明 紋 間 的 距 離為 7.5mm， 求 單 色 光 的 波 長(zhǎng) ；解 （ 1） 根 據(jù) 雙 縫 干 涉 明 紋 分 布 條 件 ： 2 1 0 2 ，kaDkx 明 紋 間 距 ： )(2 141441 kkaDxxx 、得 ： )(2 14 41kkD xa 、 太 原 理 工 大 學(xué) 物 理 系將 2a=0.2mm，x1，4 =7.5mm，D =1

6、000mm 代 入 上 式 500nmmm105)14(1000 5.72.0 4 （2）當(dāng)=600nm時(shí)，由相鄰明紋間距公式mm0.31062.010002 4 aDx （ 2） 若 入 射 光 的 波 長(zhǎng) 為 600nm， 求 相 鄰 兩 明 紋的 距 離 。 太 原 理 工 大 學(xué) 物 理 系例 5 雙 縫 一 縫 前 若 放 一 云 母 片 ， 原 中 央 明 紋 處 被第 7級(jí) 明 紋 占 據(jù) 。 已 知 58.1云n nm550求 ： 云 母 片 厚 度 l 1s2s r2r1 7k 0k解 ：蓋 上 云 母 片 條 紋 為何 移 動(dòng) ？光 程 差 改 變0級(jí) 明 紋 的 位 置 如 何 改 變 ？向 上 移 動(dòng) 太 原 理 工 大 學(xué) 物 理 系移 動(dòng) 一 級(jí) 條 紋 ， 光 程 差 改 變 多 少 ？ lnl 717 nl 光 程 差 改 變 量 mm 6.6106.6 6 1s2s r2r1 7k 0k158.1 105507 9