大學(xué)物理第三章1楊氏雙縫干涉(文件)
【正文】 是在真空中發(fā)生相同相位差需要通過(guò)的路程 。 ● 1S● 2S● P2r1r 1n2nd解： 由 S1 到達(dá) P點(diǎn)的光程 11rn由 S2 到達(dá) P點(diǎn)的光程 dndrn 221 ?? )(11221 rndndrn ???? )(? ???? 2??二．透鏡的等光程性 平行光通過(guò)透鏡后 ， 各光線要會(huì)聚在焦點(diǎn) ， 形成一亮點(diǎn) ， 這一事實(shí)說(shuō)明 ， 在焦點(diǎn)處各光線是同相的 。 二．透鏡的等光程性 例 1. 在楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)中 ， 采用藍(lán)綠光源 ， 波長(zhǎng)分別為 λ1=440nm 和 λ2=540nm ， 試計(jì)算條紋從第幾級(jí)發(fā)生完全重疊 。 這一性質(zhì)稱作 透鏡的等光程性 。 r??? ?? 2?2. 光程差 有了光程的概念 ， 可以統(tǒng)一地用光在真空中的波長(zhǎng) 來(lái)計(jì)算光在不同媒質(zhì)中傳播時(shí)的相位變化 。 光程與光程差 為了計(jì)算光經(jīng)過(guò)不同媒質(zhì)時(shí)引起的相位差 ， 引入了光程的概念 一 ． 光程與光程差 光在媒質(zhì)中傳播時(shí) ， 光振動(dòng)的相位沿傳播方向逐點(diǎn)落后 ， ● ● oPr以 表示光在媒質(zhì)中的波長(zhǎng) ， ??則通過(guò)路程 時(shí) ， 光振動(dòng)相位落后的值 rr??? ?? 2?1. 光程 同一頻率的光在不同媒質(zhì)中傳播時(shí)的波長(zhǎng)不同 ， r??? ?? 2?以 表示光在真空中的波長(zhǎng) ， ?n?? ?? n 為媒質(zhì)的 折射率 nr??? 2??代入上式 從右式來(lái)看 ， 表示光在真空中傳播路程 時(shí)所引起的相位差 ， nr是光在媒質(zhì)中則通過(guò)路程 時(shí) ， 所引起的相位差 r??2121 nuuri ??s i ns i n n21 稱為第二種介質(zhì) 對(duì)第一種介質(zhì)的 相對(duì)折射率 M N1u2une?ir波的折射定律 對(duì)于光波 cu ?1介質(zhì) 1為真空 2u ?由上式有 稱作第二種介質(zhì)的 折射率 ???? 22 ?? uc ，n?? ?2由此可知 ， 同一頻率的光在折射率為 n 的媒質(zhì)中傳播時(shí) ， 通過(guò)路程 r 時(shí)引起的相位差和光在真空中傳播 ， 通過(guò)路程 nr 時(shí)所引起的位相差相同 。 ● 1S2SSE2. 實(shí)驗(yàn)解釋 二 . 強(qiáng)度分布規(guī)律 ● 1S2SSE● P考慮屏幕上任一點(diǎn) P， 到狹縫 S1 和 S2 距離 分別為 r1 和 r2 在圖示裝置中 ， 狹縫 S1 和 S2 處于同一個(gè)波陣面上 ， 所以 S1 和 S2 為同相相干波源 ， 在 P點(diǎn)處波的強(qiáng)度就 僅由從 S1 和 S2 到 P點(diǎn)的波程差決定 1r2r21 rr ???二 . 強(qiáng)度分布規(guī)律 設(shè) S1 和 S2 的距離為 d， 中點(diǎn)為 M ， oMDxd? PM 與 MO 的夾角為 θ ， 從 S1做 M P 垂線 S1C 。 由 S1和 S2 射出的光波 具有相同的頻率 ， 相位差恒定 ， 振動(dòng)方向平行 。 由 S1和 S2 射出的光波 具有相同的頻率 ， 相位差的關(guān)系如何 ？ ● 1S2SSE2. 實(shí)驗(yàn)解釋 由于狹縫 S1 和 S2 靠近二者連線的中垂線兩側(cè)附近 ， 由 S1和 S2 射出的光波的光振動(dòng)方向也近于平行 。 “分波陣面法”獲得相干光 ——楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn) 一 . 楊氏雙縫實(shí)驗(yàn) 英國(guó)物理學(xué)家托馬斯 ． 楊 (T． Young) 在 1801年首先用實(shí)驗(yàn)方法研究了光的干涉現(xiàn)象 ， 為光的波動(dòng)理論確定了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 。 由于這兩部分光 實(shí)際上都來(lái)自同一發(fā)光原子的同一次發(fā)光 ， 所以它們將滿足相干條件而成為相干光 。 1 2 r1 r2 )c o s ( 111101 rktEE ??? ??)c o s ( 222202 rktEE ??? ???1 ?2 ? E0 E10 E20 )co s ( ?? ?? tEE 0??c o s202222021020 2 EEEEE ???設(shè)兩個(gè)同頻率單色光在空間 某一點(diǎn) P 的光矢量分別為 1E?2E?P點(diǎn)合振動(dòng)的光矢量 21
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