2021-2022学年高二物理竞赛课件：分波前干涉 (1).pptx

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1、1分波前干涉分波前干涉杨氏双缝干涉实验是利用分波前法获得相干杨氏双缝干涉实验是利用分波前法获得相干光的。光的。杨氏就是托马斯杨氏就是托马斯杨杨，曾是一位英国的天才。，曾是一位英国的天才。人们对托马斯人们对托马斯杨的评价是：他是一个将科学杨的评价是：他是一个将科学和艺术并列研究、对生活充满热望的天才，我和艺术并列研究、对生活充满热望的天才，我们几乎可以这样说：他生命中的每一天都没有们几乎可以这样说：他生命中的每一天都没有虚度。曾被誉为虚度。曾被誉为“世界上最后一个什么都知道世界上最后一个什么都知道的人的人”。2 托马斯托马斯杨（杨（Thomas YoungThomas Young，1773177

2、31829 1829）英国医生、物理学家，光的波动说的奠基人之英国医生、物理学家，光的波动说的奠基人之一一。他不仅在物理学领域领袖群英、名享世界，。他不仅在物理学领域领袖群英、名享世界，而且涉猎甚广，光波学、声波学、流体动力学、而且涉猎甚广，光波学、声波学、流体动力学、造船工程、潮汐理论、毛细作用、用摆测量引力、造船工程、潮汐理论、毛细作用、用摆测量引力、虹的理论虹的理论力学、数学、光学、声学、语言学、力学、数学、光学、声学、语言学、动物学、埃及学动物学、埃及学他对艺术还颇有兴趣，热爱他对艺术还颇有兴趣，热爱美术，几乎会演奏当时的所有乐器，并且会制造美术，几乎会演奏当时的所有乐器，并且会制造天

3、文器材，还研究了保险经济问题。而且托马斯天文器材，还研究了保险经济问题。而且托马斯杨擅长骑马，并且会耍杂技走钢丝。杨擅长骑马，并且会耍杂技走钢丝。3一、杨氏实验一、杨氏实验用普通单色光源用普通单色光源(如钠光灯如钠光灯)照射小孔照射小孔s s，s s就成为就成为点光源，发射球面波。在点光源，发射球面波。在s s之后的对称位置上安放之后的对称位置上安放另外两个小孔另外两个小孔s s1 1和和s s2 2，它们一般是处于同一平面上，它们一般是处于同一平面上，这个平面就成了由这个平面就成了由s s发出的球面波的波前。由发出的球面波的波前。由s s1 1和和s s2 2发出的光则是从同一波前上分离出来

4、的两部分，发出的光则是从同一波前上分离出来的两部分，无疑是相干的，它们在空间相遇，将发生干涉现象无疑是相干的，它们在空间相遇，将发生干涉现象 。1.实验装置实验装置42.实验结果分析实验结果分析由图知由图知 =r2r1 干涉项干涉项 cos（2/）P P点亮条纹条件点亮条纹条件 即即 P P点暗条纹条件点暗条纹条件 即即 分析知：从分析知：从s s1 1和和s s2 2发出的发出的波的初相位始终相同波的初相位始终相同 5用用x表示亮暗条纹位置，由图知表示亮暗条纹位置，由图知将两式相减，得将两式相减，得 因因2a、x 都很小，近似有都很小，近似有r2+r1=2D，上式变为上式变为 2D=4ax,

5、即即 将此式代入亮暗纹条件得将此式代入亮暗纹条件得 亮纹中心位置亮纹中心位置 暗纹中心位置暗纹中心位置 6根据以上根据以上计算算结果有以下三个果有以下三个结论：1.屏屏C上出上出现的干涉条的干涉条纹是以点是以点o所所对应的水平的水平线为对称，沿上下两称，沿上下两侧亮暗交替，等距离地排列。亮暗交替，等距离地排列。相相邻亮条亮条纹中心或相中心或相邻暗条暗条纹中心的距离都是中心的距离都是Dl l/2a 。2.与与o所对应的水平线，处于所对应的水平线，处于x=0，一定是亮，一定是亮条纹的中心，这条亮条纹称为条纹的中心，这条亮条纹称为中央亮条纹中央亮条纹。7 3.假如用白光照射狭缝假如用白光照射狭缝s，

6、干涉花样是各种颜色，干涉花样是各种颜色的彩条。波长越短，条纹间距越小，所以最靠近的彩条。波长越短，条纹间距越小，所以最靠近水平线水平线o的亮条纹应呈紫色，而红光的第一级亮条的亮条纹应呈紫色，而红光的第一级亮条纹与水平线纹与水平线o的距离，与其它色光的第一级亮条纹的距离，与其它色光的第一级亮条纹相比为最大。而中央亮条纹仍呈白色。相比为最大。而中央亮条纹仍呈白色。杨氏干涉可用于测量波长，也是光的波动性杨氏干涉可用于测量波长，也是光的波动性的实验依据。的实验依据。14例例 1:在杨氏实验中，双缝间距为在杨氏实验中，双缝间距为0.45 mm，使用波长，使用波长为为540 nm的光观测。的光观测。(1)要使光屏要使光屏C上条纹间距为上条纹间距为1.2 mm，光屏应离双缝多远？，光屏应离双缝多远？(2)若用折射率为若用折射率为1.5、厚度、厚度为为9.0 m的薄玻璃片遮盖狭缝的薄玻璃片遮盖狭缝S2，光屏上干涉条纹将，光屏上干涉条纹将发生什么变化？发生什么变化？解解:由式由式得得