杨氏双缝干涉实验原理实验思考题

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2015-06-07 13:11 标签： 杨氏双缝干涉实验报告
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杨氏双缝干涉实验原理
一、双缝干涉原理&
杨氏双缝干涉实验是在光学发展史上有重要的意义的实验之一。历史上，关于光的本性的认识不是一帆风顺的。最初，以牛顿为代表的一些科学家认为“光是粒子”，这个粒子是象乒乓球一样的实体颗粒，用这一模型可以很好解释光的反射和折射现象。然而，以惠更斯、菲涅耳等为代表的一些科学家则认为“光是波”不是粒子，惠更斯提出子波原理(子波原理――)。惠更斯原理也可以和好地解释光的反射和折射现象，可是，更重要的是要说明光是波，就需要观测到光的干涉和衍射现象，由于光的波长很短（与机械波相比）和光源发光的特殊机制使得要想获得光的干涉和衍射现象不那么容易。英国科学家托马斯杨巧妙地设计了双缝实验，观察到了光的干涉现象，有力地支持了惠更斯等人的观点，从此，光的波动理论成为主流。在二十世纪初，光电效应的发现使得光的波动理论遇到极大的困难，以爱因斯坦为代表的科学家用光量子理论，成功解释光电效应。光量子理论认为光是一份份的能量子，每个光子的能量为，至此，光又体现出了它的“粒子性”，只不过，这个粒子与牛顿所说的“粒子”有根本的不同。随着近代物理学的发展，人们对光的本性有了明晰的认识：光是波动性和粒子性的矛盾统一体，具有波粒二象性。
1．相干条件&& 空间两列波在相遇处要发生干涉现象，这两列波必须满足以下三条相干条件。1）振动方向相同；2）频率相同；3）相位差恒定。使用激光光源相干条件很容易满足。
2． 干涉原理&&
杨氏双缝干涉属分波阵面干涉，其相干光路图见图4.3.1。如图激光器产生波长的激光入射双缝，双缝间距为,屏到双缝的距离为D，由惠更斯原理A、B两狭缝可以看作是两个子波源，因A、B两个子波是从同一波阵面上分出的，故是相干波。A、B两个子波分别经光程r1和r2在屏上P点相遇，a两列波的光程差近似为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&& 由于时间相干性的要求，使得是一个小量，由图4.3.1
图4.3.1 杨氏双缝干涉
&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&4.3.2
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
所以，由干涉理论可知P点干涉结果为
&&&&& (4.3.5)
由4.3.5式可知，
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
在屏上呈现出双缝的干涉花样，它是一组平行于双缝的明暗相间的等间隔的直条纹。
&&& 若用已知波长的单色光入射双缝，由4.3.5式可知，在屏上读出0kk &1a
&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&& 4.3.7
式就是本实验的测量公式。
3．缺级现象&& 如果双缝间距与双缝的缝宽（见图4.3.2成整数比，即,n,mnmn缝间距a缝宽b
nm，则第246级缺失，，则第369级缺失。
二、激光原理
激光产生的必要条件
（1）粒子数反转；（2）光学谐振腔。
激光的特性
（1）方向性好；（2）单色性好；（3）能量集中；（4）相干性好。
激光器的分类
按照工作物质来分，可分为气体激光器如氦氖气体激光器、固体激光器如红宝石激光器、半导体激光器如本实验用到的就是半导体激光器，其输出激光波长为650 nm(1nm=10-9m)
发布日期： 16:3:27（2011春o西城区期末）在杨氏双缝干涉实验中，如果（　　）A．用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹B．用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹C．用红光作为光源，当减小两个狭缝之间的距离时，屏上条纹的间距将变小D．用红光作为光源，当增大两个狭缝与屏之间的距离时，屏上条纹的间距将变小【考点】．【分析】当光程差为相干光波长的整数倍是时表现亮条纹，当光程差为相干光半个波长的奇数倍时，呈现暗条纹．两列光频率相同才能发生干涉现象，并根据干涉条纹间距公式，，即可求解．【解答】解：A、由于白光是复合光，故当光程差为紫光波长的整数倍的位置表现为紫色亮条纹，当光程差为红光波长的整数倍位置表现红色亮条纹，故屏上呈现明暗相间的彩色条纹．故A错误．B、用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，不能发生干涉现象而会发生单缝衍射现象，屏上出现中间宽，两侧窄，间距越来越大的衍射条纹，故B正确．C、用红光作为光源，根据干涉条纹间距公式，，当减小两个狭缝之间的距离时，屏上条纹的间距将变大，故C错误．D、用红光作为光源，根据干涉条纹间距公式，，当增大两个狭缝之间的距离时，屏上条纹的间距将变大，故D错误．故选：B．【点评】掌握了干涉和衍射现象发生的机理和具体的现象就能顺利解决此类题目，并掌握干涉条纹间距公式的应用．声明：本试题解析著作权属菁优网所有，未经书面同意，不得复制发布。答题：src老师　难度：0.80真题：1组卷：0
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《新编基础物理学》十四和十五章光学习题解和分析1
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在杨氏双缝实验中，若将一条缝挡住，会出现什么现象？
.若将下方的缝挡住，则中央亮度的位置下移
D.分别用红蓝滤光片挡住，屏上观察不到条纹
D红蓝光频率不同不能发生于涉。
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