首页物理学物理学史及基础大学物理 12-1 杨氏双缝干涉.pptx

12-1 杨氏双缝干涉.pptx

页数:16页文件大小:1.83 MB来源: 大学物理ppt课件

本课件以光学发展史开篇,说明光的波动性质与相干条件,介绍光程、光程差与相位差的关系,重点分析杨氏双缝干涉的条纹分布规律,并讨论光源宽度、介质变化对干涉条纹的影响。

波动光学封面页,标示杨氏双缝干涉。
波动光学(续1)讲解页,归纳以光的波动性质为基础,研究光的传播及规律。
波动光学(续2)讲解页,给出ϖ1621年荷兰科学家菲涅耳(W.snell,1580~1626)从实验归纳出反射定律。
查看本课件的文字版(共 16 页,供检索与复制)

第1页:波动光学

波动光学

第2页:波动光学(续1)

波动光学(续1)

以光的波动性质为基础,研究光的传播及规律。

以光的粒子性为基础,研究光与物质相互作用的规律。

光学以光的直线传播为基础,研究光在透明介质中的传播规律。

研究光的本性、光的传播和光与物质相互作用等规律的学科。

光学
波动光学:量子光学:几何光学

第3页:波动光学(续2)

波动光学(续2)

ϖ1621年荷兰科学家菲涅耳(W.snell,1580~1626)从实验归纳出反射定律、折射定律,在此基础上诞生了几何光学。

光学发展史一、几何光学时期二、光的微粒说和波动说υ1668年英国科学家牛顿(Newton)提出光的微粒说。

牛顿(Newton)光是一种粒子!光是一种波!惠更斯(Huygens)υ1678年荷兰物理学家惠更斯(Huygens)提出光的波动说

第4页:世纪初

世纪初

赫兹(Hertz)麦克斯韦(Maxwell)υ1860年,麦克斯韦总结出麦克斯韦方程组,得出电磁波在真空中传播的速度等于光速c,从而预言光是一种电磁波。

  • 三、光的电磁学说光是一种电磁波

你的预言是对的!

υ1888年赫兹用实验证实了麦克斯韦的预言。

  • 四、量子光学时期19世纪末到20世纪初:热辐射、光电效应和康普顿效应等,用经典电磁波理论都无法解释

普朗克(Planck)爱因斯坦(Einstein)康普顿(Compton)

第5页:光电效应和康普顿效应

光电效应和康普顿效应

黑体辐射、
光的粒子性光的干涉、衍射、偏振:光的波动性光具有“波粒二相性”(Wave-particle duality)波动光学:光的干涉、衍射、偏振等

实践是检验真理的唯一标准!

第6页:波动光学(续3)

波动光学(续3)

蝉翅在阳光下蜻蜓翅膀在阳光下白光下的油膜白光下的肥皂膜

第7页:杨氏双缝干涉

杨氏双缝干涉

  • 一、光源1.光源的发光机理:处在基态电子处在激发态电子ν=(E2-E1)/h波列2.普通光源发光的特点:··(同一原子先后发的光)(不同原子发的光)√间歇性√随机性普通光源发出的光不可能产生干涉现象!

第8页:相干光的获得

相干光的获得

如何实现普通光源下光的干涉呢?

√分波阵面法
利用反射、折射把某振幅分成两部分,再使它们相遇从而产生干涉现象

在光源发出的某一波阵面上,取出两部分面元作为相干光源。

√分振幅法
S(杨氏实验)(薄膜干涉)二、光的相干性

第9页:光矢量

光矢量

pr1r2s1s2P点的的振幅为:√干涉加强(明纹)(k=0,1,2…)√干涉减弱(暗纹)(k=0,1,2…)3.非相干叠加P点光强:2.相干叠加无干涉现象

第10页:实验现象

实验现象

  • (1)S、S1、S2的宽度,约在10-2mm数量级;(2)S1和S2间距较小,约为1 mm;而且与S的等距离;(3)光屏M与双缝S1、S2间距较大,约为1 m
  • 三、杨氏双缝干涉实验(1801年)Thomas Young (1773―1829)英国物理学家、医生和考古学家,光的波动说的奠基人之一

第11页:干涉减弱

干涉减弱

干涉加强2.双缝干涉的波程差dxs1s2DPxo3.干涉条纹的位置(1)明条纹:(2)暗条纹:屏幕中央:x=0k:条纹的级数r2中央明纹(k= 0)

第12页:条纹间距

条纹间距

当用白光作为光源时
5.讨论(2)已知d,D及Δx,可测λ

(1)Δx正比λ,D;反比d。

  • 4.干涉条纹的特点关于中央明条纹上下对称的一组明暗相间彼此等间距的直条纹

在零级白色中央条纹两边对称地排列着彩色条纹。

条纹间距
相邻明纹中心或相邻暗纹中心的距离

第13页:例1:杨氏双缝的间距为0.2mm

例1:杨氏双缝的间距为0.2mm

例1:杨氏双缝的间距为0.2 mm,距离屏幕为1m。

  • 1.若第一到同侧第四明纹距离为7.5mm,求入射光波长
  • 2.若入射光的波长为600 nm,求相邻两明纹的间距

解:6.杨氏双缝干涉的应用(1)测量波长;(2)测量薄膜的厚度和折射率

第14页:改变相位

改变相位

光程与光程差两列相干光波在同一种介质中传播时由于传播路程的不同引起的相位差为:光在不同介质中传播时,如何计算相位差呢?

频率为的单色光在真空中传播速度为,波长为;改变相位:光程:在介质中,波速为,波长为:物理意义:光在介质中经过的路程折算到同一时间内在真空中经过的路程。

光在介质中传播的几何路程r与该介质折射率n的乘积

第15页:干涉加强

干涉加强

干涉减弱初相相同的相干光
干涉加强干涉减弱透镜不引起附加光程差!

abcde焦平面F焦平面 abcde注:是光程差,是真空中的波长

第16页:例2:用折射率n=1.58的很薄的

例2:用折射率n=1.58的很薄的

用折射率n=1.58的很薄的云母片覆盖在双缝实验中的一条缝上,这时屏上的第七级亮条纹移到原来的零级亮条纹的位置上。

如果入射光波长为550nm。

无云母片时,零级亮纹在屏上P点,加上云母片后,到达P点的两光束的光程差为当P点为第七级明纹位置时例2、求:此云母片的厚度是多少?

解:设云母片厚度为d

顶部目录