杨氏双缝干涉

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1、实验报告一、实验题目：杨氏双缝干涉实验二、实验目的：1、观察杨氏双缝干涉现象，认识光的干涉；2、了解光的干涉产生的条件，相干光源的概念；三、实验仪器：钠光灯，双缝，延伸架测微目镜，3个二维平移底座，2个升降调节座,透镜L1,二维架，可调狭缝S，透镜架，透镜L2,双棱镜调节架.四、实验原理：如图1所示，两个狭缝S1、S2长度方向彼此平行，单缝被照亮后相当于一线光源，发出以S为轴的柱面波。由于S1和S2关于S对称放置，S在S1和S2处激起的振动相同，从而可将S1和S2看看作两个同位相的相干波源，它们发出的光波在屏

2、上相遇后发生相干叠加，出现了明暗相间的平行条纹——干涉条纹，干涉条纹反映了光的全部信息，干涉的对比度包含两列光振幅比的信息；条纹的形状和空间分布反映位相差的信息。图1杨氏双缝干涉实验1、条纹的位置分布S1和S2的间距为d,到光屏的距离为D。考察屏上一点P，设S1P=r1,S2P=r2，因一般情况下d<

3、纹或暗纹的间距与干涉条纹的级次无关，条纹呈等间距排列，如图2所示为双缝干涉条纹。测出D和d及相邻间距，即可求得入射光的波长，杨氏正式利用这一办法最先测量光波波长的；红光约为7580nm，紫光约为390nm。图2双缝干涉D和d确定后，波长较长的红光所产生的相邻条纹间距比波长较短的紫光为大，因此用白光进行双缝实验时，除中央明纹是白色外，其余各级明纹因各色光互相错开而形成由紫到红的彩色条纹，如图3所示。图3白光双缝干涉2、干涉条纹的强度分布设S1和S2发出的光波在P点产生的光振动振幅分别为A1和A2，初位相差为，则

4、P点的合成光振动的振幅为光强即光波的强度，应正比于光振动的振幅的平方，故P点的光强为在杨氏实验中，A1=A2，I1=I2，因而有，其对应的光强分布如图4所示。图4双光干涉的光强分布曲线由图4可以看出，明纹中心强度最大，从中心往两边伸展，强度逐渐减弱，因而，明纹有一定的宽度，通常所指的明纹位置是明纹中心的位置。另外，由于人眼或感光材料能感觉到的光强都有一下限，因而暗条纹并不是一条几何线，同样有一定的宽度，暗纹的位置通常是指暗纹的中心位置。2、介质对干涉条纹的影响(1)在S1后加透明介质薄膜，干涉条纹变化分析，如

5、图5所示。零级明纹上移至点P，屏上所有干涉条纹同时向上平移。移过条纹数目。条纹移动距离。若S2后加透明介质薄膜，干涉条纹下移。图5加透明介质五、实验内容(1)调节各仪器使光屏上出现明显的明暗相间的条纹。(2)使钠光通过透镜L1汇聚到狭缝S上，用透镜L2将S成像于测微目镜分划板M上，然后将双缝D置于L2近旁。在调节好S，D和M的毫米刻线平行，并适当调窄S之后，目镜视场出现便于观察的杨氏条纹。(3)用测微目镜测量干涉条纹的间距△x，用米尺测量双缝至目镜焦面的距离L，用显微镜测量双缝的间距d，根据△x=Lλ/d计算

6、钠黄光的波长λ。六、实验现象及分析1、波长及装置结构变化时干涉条纹的移动和变化(1)光源S位置改变：S下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移；S上移时，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。(2)双缝间距d改变：当d增大时，e减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密。当d减小时，e增大，条纹变稀疏。(3)双缝与屏幕间距D改变：当D减小时，e减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密。当D增大时，e增大，条纹变稀疏。(4)入射光波长改变：当λ增大时，Δx增大，条纹变疏；当λ减小时，Δx减小，条纹变密。2、在小孔后加透明

7、介质薄膜，干涉条纹变化(1)在S1后加透明介质薄膜，零级明纹上移至点P，屏上所有干涉条纹同时向上平移。移过条纹数目Δk=(n-1)t/λ；条纹移动距离OP=Δk·e(2)在S2后加透明介质薄膜，干涉条纹下移。3、狭缝S的作用用普通光源代替S，光屏上不可能出现干涉条纹。因为干涉条件要求，只有同一波列自身之间才能发生干涉，不同的光源之间，以及同一光源的不同部分发出的光都不满足相干条件。由于狭缝S的存在，且S很小。光波到达S1、S2就成为发射柱面波（S若为小孔，则发射球面波）的波源。它们又各发出一个柱面（或球面）形

8、次波。由于这两个次波来自同一个波面，因此它们的频率相同；由于S1与S2距离很近，因此振动方向近似一致；又由于S1和S2的振动位相差保持一定。所以这两列光波满足相干条件，这是利用分波阵面法获得相干光波的典型方法。4、为什么白光也能产生双缝干涉相干条件要求两相干光的频率相同，而在白光中各种波长都有，也会发生干涉。白光中包含着各种频率的可见光，不同频率的光波是不相干的。但以两缝射出的白光中，相同频率的单色