大學(xué)物理第三章1楊氏雙縫干涉(存儲(chǔ)版)
【正文】 是觀察不到有明暗穩(wěn)定分布的干涉現(xiàn)象 ， 為什么呢 ？ 這要從光源的發(fā)光機(jī)理說(shuō)起 。 在這兩個(gè)矢量中 ， 對(duì)人的眼睛或感光儀器 （ 如照相底版 、 熱電偶 ） 等 起作用的主要是電場(chǎng)矢量 E， 因此 ， 以后提到光波中的振動(dòng)矢量時(shí) ， 用 E 矢量來(lái)表示 ， 稱(chēng)為 光矢量 或稱(chēng) 電矢量 。 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(mǎn)足相干條件而成為相干光 。 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(xiàn)的中垂線(xiàn)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 。 ● 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(xiàn) S1C 。 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 。 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 。 r 是光在媒質(zhì)中通過(guò)的實(shí)際路程 ， 光程 nr 是在真空中發(fā)生相同相位差需要通過(guò)的路程 。 下面利用 干涉原理 來(lái)分析楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中光的強(qiáng)度分布 。 ● 1S2SSE2. 實(shí)驗(yàn)解釋 由于狹縫 S1和 S2 彼此平行 ， 靠的又很近 ， S1和 S2 位于 S 發(fā)出的光波的同一個(gè)波陣面上 ， 由 S1和 S2 射出的光束來(lái)自同一光波波陣面的 不同部分 ， 因此它們具有相同的頻率 。 普通光源 即使同一原子不同次發(fā)光 ， 也不能保證 這些波列的頻率 ， 振動(dòng)方向都相同 ， 而且相位差也不可能保持恒定 ， 因此 ， 也就不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象 。 上面討論的是一個(gè)原子發(fā)光 。 三 . 光的相干性 光既然是電磁波 ， 就會(huì)具有波動(dòng)的一般特征 ， 在上一章中曾指出 ， 波的一個(gè)重要特征是 產(chǎn)生 干涉 現(xiàn)象 ， 即 :兩列或幾列波疊加時(shí)能產(chǎn)生強(qiáng)度 在空間穩(wěn)定分布的現(xiàn)象 。 3 .5 光程與光程差 一 ．光程 二．透鏡的等光程性 作業(yè)： 、 、 、 第三章 光的干涉 光的干涉 光學(xué) 是一門(mén)既古老又年輕的學(xué)科 古老是指人類(lèi)在很早就開(kāi)始研究光現(xiàn)象 ， 年輕是因?yàn)楣鈱W(xué)仍然是前沿學(xué)科 ， 根據(jù)光學(xué)原理發(fā)展的新技術(shù)仍然層出不窮 ， 特別是二十世紀(jì)六十年代激光器的發(fā)明 。 “分波前法”獲得相干光 ——雙縫干涉 一 . 楊氏雙縫實(shí)驗(yàn) 二 . 強(qiáng)度分布規(guī)律 167。 只允許某一頻率的光通過(guò) ， 對(duì)其它顏色的光吸收當(dāng)復(fù)色光通過(guò)濾光片后 ， 透射光就是所需要的單色光 。 當(dāng)發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng)在可見(jiàn)光范圍內(nèi) ， 就是原子發(fā)光過(guò)程 ——這就是 原子的發(fā)光機(jī)理 hEE /)( 12 ???這一躍遷過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間是很短的 ， 約為 10－ 8 秒 ， ● ●?E3E2E1E eV613 .?eV43.?eV51.?0● ● ● ● hEE /)( 12 ???由上面的敘述 ， 原子每一次發(fā)光所持續(xù)的時(shí)間 ， 是有限的而且很短 ， 同時(shí)所發(fā)射電磁波能量也是 有限的 ， 兩個(gè)能級(jí)之差 ， 所以一個(gè)原子每一次發(fā)光就只能發(fā)出一段長(zhǎng)度有限 ， 頻率一定和振動(dòng)方向一定的光波 這樣一段光波稱(chēng)作一個(gè) 波列 波列 波列長(zhǎng) L = ? c 一個(gè)原子經(jīng)過(guò)一次發(fā)光躍遷后 ， 還可以再次被激發(fā)到較高的能級(jí) ， 因而
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