12.2 楊氏干涉實(shí)驗(yàn)

1、1801年楊氏的雙縫實(shí)驗(yàn)證明了光可以發(fā)生干涉，它歸屬于分波前法雙光束干涉。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。12.2 楊氏干涉實(shí)驗(yàn)真空中，Sl 和 S2 雙縫從來自狹縫 S 的光波波面上分割出很小的兩部分作為相干光源，它們發(fā)出的兩列光波在觀察屏上疊加，形成。PSIDoS1S2dr1r2屏光強(qiáng)分布點(diǎn)光源1干涉圖樣的計(jì)算S20q1SS200qqdxS2DR1R2ly2由于Sl 和 S2 對稱設(shè)置，且大小相等，可以認(rèn)為由兩者發(fā)出光波在P點(diǎn)的強(qiáng)度相同，則P點(diǎn)處干涉條紋強(qiáng)度分布為由坐標(biāo)可知光程差為如果 R=0光強(qiáng)極大，呈現(xiàn)干涉亮條紋；光強(qiáng)極小，呈現(xiàn)干涉暗條紋；3條紋間距：相鄰兩個(gè)亮條紋或暗條紋之間的距離這是求解干涉系統(tǒng)

2、中條紋間距的普遍公式楊氏干涉實(shí)驗(yàn)中，干涉圖樣在z軸附近垂直于雙縫連線方向上為一系列平行等距的明暗直條紋，條紋分布呈現(xiàn)余弦平方變化規(guī)律。4相干光束會聚角：到達(dá)干涉場屏幕上某點(diǎn)的兩條相干光線間的夾角在實(shí)驗(yàn)中，可以通過測量 D、d 和 ，計(jì)算求得光波長 ；也可以通過和來估算條紋間距SS1S20qq1r2rPld=DSS1S20S10qqqqd1r2r1r2rPlq=DxxSS2lDR1R25如果 R0，光強(qiáng)極大，呈現(xiàn)干涉亮條紋；光強(qiáng)極小，呈現(xiàn)干涉暗條紋；涉圖樣相對于 R=0 的情況，沿著x方向發(fā)生了平移。干涉級次：決定條紋位置的m值，其中光程差越大對應(yīng)的干涉級次越高6例題：如圖所示，利用干涉現(xiàn)象測定

3、氣體的折射率。當(dāng)薄壁容器中充入待測氣體并排除空氣時(shí)，干涉條紋就會發(fā)生移動，由干涉條紋的移動情況就可以測定容器中氣體的折射率 問：(1) 當(dāng)待測氣體的折射率大于空氣的折射率時(shí)，干涉條紋應(yīng)如何移動？ (2) 設(shè)容器長度為 2.0cm，條紋移動 20 條，光波的波長為5893，空氣的折射率為 n =1.000276，求待測氣體的折射率。 SS1S20qq1r2rPld=DSS1S20S10qqqqd1r2r1r2rPlq=DxxSS2lDR1R27解：(1) 設(shè)薄壁容器中充入空氣時(shí)，零級條紋出現(xiàn)在 O 點(diǎn)，而充入待測氣體時(shí)，零級條紋出現(xiàn)于 P 點(diǎn)。此時(shí)的光程差 零級條紋出現(xiàn)條件是 即 考慮到 于是，

4、零級條紋（因而所有條紋）應(yīng)當(dāng)上移。 (2) 考察屏幕上的一個(gè)固定點(diǎn)移動一個(gè)條紋，表明光程差相差一個(gè)波長，因此 進(jìn)而可得 8除了上述楊氏干涉實(shí)驗(yàn)外，菲涅耳雙棱鏡、菲涅耳雙面鏡和洛埃鏡都屬于分波面法雙光束干涉的實(shí)驗(yàn)裝置。SS1S2雙棱鏡 菲涅耳雙棱鏡的干涉9M1M2S1S2S 菲涅耳雙面鏡的干涉菲涅耳雙面鏡 洛 埃 鏡 的 干 涉SSM洛埃鏡10在兩束光的疊加區(qū)內(nèi)，到處都可以觀察到干涉條紋，只是不同地方條紋的間距、形狀不同而已。在這些干涉裝置中，都有限制光束的狹縫或小孔，因而干涉條紋的強(qiáng)度很弱，以致于在實(shí)際上難以應(yīng)用。分波面法雙光束干涉的共同特點(diǎn)當(dāng)用白光進(jìn)行干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于干涉條紋的光強(qiáng)極值條件與波長有關(guān)，除了m =