光的干涉

点击领取高中全科视频
高中物理辅导书《极简物理》上市!
数学辅导书《十年高考》上市!

光到底是什么?在1801年,物理学家托马斯.杨观察到了光的干涉现象,这说明了光是一种波,具有波动性。


 杨氏干涉实验

如上图所示,让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上,两狭缝相距很近,如果光是一种波,狭缝就形成了两个波源,并且两波源的频率、相位、振动方向总是相同的,两列波在传播过程中会在空间叠加,会产生相互加强或相互减弱的区域,因此在挡板后面的光屏上会产生明暗相间的条纹。

托马斯.杨在实验中发现了这种现象,从而证明了光确实是一种波。

产生干涉的条件:由振动相同的光源发出的光相互叠加。上述实验中狭缝S1、S2相当于于两个振动情况总是相同的波源。

杨氏双缝干涉实验

实验介绍

1、装置:红滤色片、单缝、双缝、屏幕、光源。

2、装置特点:双缝S1、S1很近,双缝S1、S2与单缝S的距离相等。

3、实验装置作用说明

(1)红滤色片:获得单色光(红光)。
(2)单缝:是获得线光源。
(3)双缝:相当于两个振动情况完全相同的光源,双孔的作用是获得相干光源。

实验结果:在光屏上会得到红色的明暗相间的条纹。如下

明暗相间的条纹

干涉图样条纹的特点

(1)明暗相间。 
(2)条纹等宽等距。
(3)条纹亮度相同。
(4) 两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹—中央亮纹。

光的干涉现象理论解释

由于从S1、S2发出的光是振动情况完全相同,又经过相同的路程到达P点,其中一条光传来的是波峰,另一条传来的也一定是波峰,其中一条光传来的是波谷,另一条传来的也一定是波谷,确信在P点激起的振动,振幅A=A1+A2为最大,P点总是振动加强的地方,故应出现亮纹,这一条亮纹叫中央亮纹。(又叫零级亮纹)

同理,当S1、S2发出的光到屏的距离差等于光的1个波长时,其中一条光传来的是波峰,另一条传来的也一定是波峰,即上图,P1点总是振动加强的地方,故应出现亮纹,这一条亮纹叫第一亮纹。

同理,当S1、S2发出的光到屏的距离差等于光的2个、3个、4个、n个波长时,光屏上总是振动加强的地方,应出现亮纹。

那光屏上什么时候出现暗条纹呢?同理也可以推导出,当光屏上某点如果是振动减弱点,那该点就出现暗条纹,即从S1、S2发出的光在屏上的振动方向是相反的。当S1、S2发出的光到屏的距离差等于光的1/2个、3/2个、5/2个、(2n+1)/2个波长时,光屏上总是振动减弱的地方,应出现暗条纹。

杨氏双缝干涉实验图

杨氏双缝干涉实验总结规律

1、光程差等于半波长的偶数倍时(也可也说等于波长的整数倍),出现亮条纹。

2、光程差等于半波长的奇数倍时,出现暗条纹。

3、干涉条纹间距公式

L表示双缝到屏的距离、d表示双缝S1、S2之间的距离,λ表示波长。


刘叔的公众号
高中物理知识点总结

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注