最新杨氏双缝干涉实验讲义

杨氏双缝干涉

一、实验目的

1、理解干涉的原理；

2、掌握分波阵面法干涉的方法；

3、掌握干涉的测量，并且利用干涉法测光的波长。

二、实验原理

图1 杨氏双缝干涉原理图

杨氏双缝干涉原理如图1所示，其中S为单缝，S1和S2为双缝，P为观察屏。如果S 在S1和S2的中线上，则可以证明双缝干涉的光程差为

式中，d为双缝间距，θ是衍射角，l是双缝至观察屏的间距。当

由干涉原理可得，相邻明纹或相邻暗纹的间距可以证明是相等的，为

，因此，用厘米尺测出l，用测微目镜测双缝间距d和相邻条纹的间距Δx，计算可得光波的波长。

三、实验仪器

1:钠灯（加圆孔光阑）；2:透镜L1(f’=50mm)；3:二维架（SZ-07）；4:可调狭缝（SZ-27）；5：透镜架（SZ-08）；6：透镜L2(f’=150mm)；7：双棱镜调节架（SZ-41）；8：双缝；9：延伸架（SZ-09）；10：测微目镜架（SZ-36）；11：测微目镜（SZ-03）12、13、15：二维平移底座（SZ-02）；14、16：升降调节座（SZ-03）

图2 实验装置图

四、实验内容及步骤

1、参考图2安排实验光路，狭缝要铅直，并与双缝和测微目镜分划版的毫尺刻线平行。双缝与目镜距离适当，以获得适于观测的干涉条纹。

2、调单缝、双缝，测微目镜平行且共轴，调节单缝的宽度，三者之间的间距，以便在目镜中能看到干涉条纹。

3、用测微目镜测量干涉条纹的间距△x以及双缝的间距d，用米尺测量双缝至目镜焦面的距离l，计算钠黄光的波长λ，并记录结果。

4、观察单缝宽度改变，三者间距改变时干涉条纹的变化，分析变化的原因。

五、实验数据及结果

1、

2

(nm)

注意：为减小测量误差，不直接测相邻条纹的间距△x，而要测n个条纹的间距再取平均值；另外由于测微目镜放大倍率为15倍，所以相邻条纹间距以及双缝间距的实际值应该为读数除以15。

3、测得钠光波长平均值：λˉ=

钠黄光波长公认值（或称标准值）：589.44nm

3、绝对误差△λ=｜589.44-λˉ｜=

4、相对误差=(△λ/589.44)×100%=

六、注意事项

1、单缝、双缝、必须平行，且单缝在双缝的中线上。

2、单缝的宽度要恰当。

3、测微目镜测量时，不能回转，防止回转误差。

七、思考题

1、若狭缝宽度变宽，条纹如何变化？

2、若双缝与屏幕间距变小，条纹如何变化？

3、在做实验时，若按要求安装好实验装置后，在光屏上却观察不到干涉图样，可能的原因是什么？

杨氏双缝干涉实验的改进

广东技术师范学院学报（自然科学） 2012年第2期Journal of Guangdong Polytechnic Normal University No ．2，2012 杨氏双缝干涉实验的改进 彭小兰王红成刘敏霞 （东莞理工学院，广东东莞523808） 摘 要：传统的杨氏双缝干涉测量光波波长实验是采用钠灯作为光源.光通过单缝衍射后照射到双缝上，并通 过测微目镜测量条纹宽度，双缝间距则直接采用读数显微镜进行测量.但这种方法观察干涉现象需在较暗环境中进行，且测量结果和理论值差别较大.因此改用激光光源，直接在光屏上观察读数，并且改进测量双缝宽度的方法，测量误差就会大大降低. 关键词：杨氏双缝干涉实验；实验改进；波长测量中图分类号：G 642.0 文献标识码：A 文章编号：1672-402X （2012）02-0006-04 收稿日期：2012-04-30 基金项目：东莞理工学院教育教学改革与研究资助项目（201203，201005）. 作者简介：彭小兰(1970-)，女，湖南衡阳人，东莞理工学院电子工程学院实验师.研究方向：光学及大学物理实验. 0引言 光是自然界的一种基本现象，对于光的本性的认识经历了一个漫长而曲折的过程.中17世纪存在着以牛顿为代表的微粒说和以惠更斯为代表的波动理论的争论.微粒说主张“光是微粒流”，利用该理论可以解释光的直线传播、反射和折射定律.而惠更斯的波动说认为光是“以太”中传播的波，但由于当时没有实验的验证使得整个18世纪人们对光的本性的认识停滞不前.1801年托马斯·杨演示了著名的双孔干涉实验.此实验通过巧妙的设计把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉现象，使光的干涉现象成功地被实验演示出来，并用波动理论做了很好的解释，初步测定了光波波长，有力地验证和支持了惠更斯等人的光的波动理论.杨氏双孔干涉实验是光学发展史上具有里程碑意义的实验之一，为波动光学奠定了基础［1］.目前，各高校都利用双缝代替双孔进行实验，即杨氏双缝干涉实验，并作为光学实验课程的必开实验，让学生了解光的干涉现象，掌握光的波动特性.一般地，该实验都是使用钠灯作为光源，用测微目镜观察实验现象.然而根据多年的实验教学实践，我们发现利用该实验方法进行测量光波波长虽然原理比较简单，但需要在比较黑暗的实验环境中完成［2］，且实验中用测微目镜读取数据时很容易引起 视觉疲劳，再加上学生还没有掌握很好的光学实验技术，要想获得比较理想的实验效果存在一定的难度.基于这一点，本文将钠灯改为激光光源，并对该实验进行相应改进，取得了较好的效果. 1杨氏双缝干涉实验原理 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个相干条件：振动方向相同；频率相同；相位差恒定.杨氏双缝干涉属于分波阵面干涉，实验原理如图1所示.用单色光照射到开有小孔S 的不透明的光阑上，透过小孔的光作为点光源，在点光源后面放置另一块光阑，开有两个很靠近的小孔S 1和S 2，它们构成一对相干光［3-4］.在观察屏P 上显示出两束光的交叠区出现一系列明暗相间的直条纹，即干涉条纹.通常，为了提高干涉条纹的亮度，S 、 S 1和S 2常用3条互相平行的狭缝来代替，而且不用 图1 杨氏双缝干涉实验原理

杨氏双缝干涉实验报告

实验报告 班级：XX级物理学学号：XXXXXXXXXXX 姓名:XXX 成绩： 实验内容：杨氏双缝干涉实验指导老师:XXX 一实验目的：通过杨氏双缝干涉实验求出钠光的波长。 二实验器材：钠光灯，双缝，延伸架测微目镜，3个二维平移底座，2个升降调节座, 透镜L1,二维架，可调狭缝S，透镜架，透镜L2,双棱镜调节架. 三实验原理：波在某点的强度是波在该点所引起的振动的强度，因此正比于振幅的平方。如果两波在P点引起的振动方向沿着同一直线。那么，根据△φ=2π/λδ=2π/（r2-r1）=k （r2-r1）k为波数。则对应2πj即r2-r1=2jλ/2(j=0,±1,±2…)（1—14）差按等于λ/2的整数倍，两波叠加后的强度为最大值，而对应于△φ=(2j+1) λ\2(j=0,±1,±2…) （1—15）式那些点，光程差等于λ/2的奇数倍，称为干涉相消。如果两波从s1,s2向一切方向传播，则强度相同的空间各点的几何位置。满足r2-r1=常量，r2-r1≈s2s1=d满足下列条件的各点，光强为最大值r2-r1≈ d=jλ考虑到r<

杨氏双缝干涉实验探究及其应用

《光学测量》课之科普调研报告 指导老师：黎小琴 学生姓名：安晶晶 学生学号：201311010115 专业班级：物理13101 布置日期：2015.11.17 截止日期：2015.12.1 完成日期：2015.11.25

杨氏双缝干涉实验探究及其应用 一、杨氏双缝干涉实验的结果 1801年，杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉现象。杨氏用叠加原理解释了干涉现象，在历史上第一次测定了光的波长，为光的波动学说的确立奠定了基础。 实验中我们根据光的干涉原理，即光程差等于波长的整数倍时，P点有光强最大值，光程差等于半波长的奇数倍时，P点的光强最小。当光源为单色光时，在屏上出现一系列平行等距的明暗直条纹组成，干涉条纹是一组平行等间距的明、暗相间的直条纹。中央为零级明纹，上下对称，明暗相间，均匀排列。而且干涉条纹不仅出现在屏上，凡是两光束重叠的区域都存在干涉，故杨氏双缝干涉属于非定域干涉。当D、λ一定时，e与d成反比，d越小，条纹分辨越清。λ1与λ2为整数比时，某些级次的条纹发生重叠。 当用白光作实验, 则除了中央亮纹仍是白色的外,其余各级条纹形成从中央向外由紫到红排列的彩色条纹—光谱。 二、对杨氏双缝干涉实验的结果的讨论分析 1、狭缝s的存在有没有必要

在“杨氏实验”中，s是一很小的狭缝（或小孔），通过s的光照射到s1和s2上，在光屏上形成明暗相间的干涉条纹．同学们往往提出，这个狭缝s的存在是否有必要？若用一个普通光源代替s去照射s1和s2，光屏上能否出现干涉条纹？回答当然是狭缝s的存在是必要的．用普通光源代替s，光屏上不可能出现干涉条纹．因为干涉条件要求，只有同一波列自身之间才能发生干涉，不同的光源之间，以及同一光源的不同部分发出的光都不满足相干条件．由于狭缝s的存在，且s很小．光波到达s1、s2就成为发射柱面波（s若为小孔，则发射球面波）的波源．它们又各发出一个柱面（或球面）形次波．由于这两个次波来自同一个波面，因此它们的频率相同；由于s1与s2距离很近，因此振动方向近似一致；又由于s1和s2的振动位相差保持一定．所以这两列光波满足相干条件，这是利用分波阵面法获得相干光波的典型方法． 2、为什么白光也能产生双缝干涉 相干条件要求两相干光的频率相同，而在白光中各种波长都有，为什么会发生干涉？确实，白光中包含着各种频率的可见光，不同频率的光波是不相干的．但以两缝射出的白光中，相同频率的单色光之间能够发生干涉现象．s为白光光源时，由s发出的任一波长的任一列光波都照s1和s2上，所以s1中的任一列光波都能在s2中找到与其相干的一列波．s1和s是相干的白光光源，每一种波长的光在观察屏上都得到一组杨氏条纹．各种波长的杨氏条纹叠加起来便得到白光杨氏干涉图样分布．由于各种单色光在中央线上，相位差都等于零，振动都要加强，于是各单色的光在中央线上都显示明纹，因此中央明纹仍是白色的．又因中央明纹的宽度与波长成正比，所以各单色光的中央明纹宽度不同．于是在白色明纹的边缘彩带，紫光靠里，红光靠外．其它各级明纹也因单色光波长不同而分开，形成七色光带，有次序地循环排列． 3、波长及装置结构变化时干涉条纹的移动和变化 （1）光源S位置改变：S下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移；S上移时，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。 （2）双缝间距d改变：当d增大时，e减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密。当d 减小时，e增大，条纹变稀疏。 （3）双缝与屏幕间距D改变：当D 减小时，e减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密。当D 增大时，e增大，条纹变稀疏。 （4）入射光波长改变：当λ增大时，△x增大，条纹变疏；当λ减小时，△x减小，条纹变密。 4、在小孔后加透明介质薄膜，干涉条纹变化

杨氏双缝干涉实验讲义

杨氏双缝干涉 一、实验目的 1、理解干涉的原理； 2、掌握分波阵面法干涉的方法； 3、掌握干涉的测量，并且利用干涉法测光的波长。 二、实验原理 杨氏双缝干涉原理如图 1所示，其中S为单缝，S1和S2为双缝，P为观察屏。如果 S 在S1和S2的中线上，则可以证明双缝干涉的光程差为 A =乜一珂=siu 5 =— _/式中，d为双缝间距，B是衍射角，I是双缝至观察屏的间距。当空严明纹暗纹 由干涉原理可得，相邻明纹或相邻暗纹的间距可以证明是相等的，为 加二—| x 二 丿,因此一* ,用厘米尺测出I,用测微目镜测双缝间距d和相邻条纹的间距 A x，计算可得光波的波长。

三、实验仪器 1:钠灯（加圆孔光阑）;2:透镜L i（f' =50mm） ; 3:二维架（SZ-07 ） ; 4:可调狭缝（SZ-27 ）; 5 :透镜架（SZ-08 ）; 6 :透镜L2（f' =150mm） ; 7 :双棱镜调节架（SZ-41 ）; 8 :双缝； 9 :延伸架（SZ-09）； 10 :测微目镜架（SZ-36）； 11 :测微目镜（SZ-03）12、13、15 : 维平移底座（SZ-02）； 14、16 :升降调节座（SZ-03） 图2 实验装置图 四、实验内容及步骤 1、参考图2安排实验光路，狭缝要铅直，并与双缝和测微目镜分划版的毫尺刻线平行。双缝与目镜距离适当，以获得适于观测的干涉条纹。 2、调单缝、双缝，测微目镜平行且共轴，调节单缝的宽度，三者之间的间距，以便在目镜中能看到干涉条纹。 3、用测微目镜测量干涉条纹的间距厶以及双缝的间距d，用米尺测量双缝至目镜焦面的距离l，计算钠黄光的波长入，并记录结果。 4、观察单缝宽度改变，三者间距改变时干涉条纹的变化，分析变化的原因。

杨氏双缝实验实验报告

杨氏双缝干涉 一、实验目的 （1） 观察杨氏双缝干涉现象，认识光的干涉。 （2） 了解光的干涉产生的条件，相干光源的概念。 （3） 掌握和熟悉各实验仪器的操作方法。 二、实验仪器 1：钠灯（加圆孔光阑） 2：透镜L 1（f=50mm ） 3：二维架（sz-07） 4：可调狭缝s （sz-27） 5：透镜架（sz-08，加光阑） 6：透镜L 2（f=150mm ） 7：双棱镜调节架（sz-41） 8：双缝 三、实验原理 由光源发出的光照射在单缝s 上，使单缝s 成为实施本实验的缝光源。由杨氏双 缝干涉的基本原理可得出关系式△x= L λ/d ，其中△x 是像屏上条纹的宽度──相邻两条亮纹间的距离，单位用mm ；L 是从第二级光源（杨氏狭缝）到显微镜焦平面的距离，单位用mm ；λ是所用光线的波长，单位用nm ；d 是第二级光源（狭缝）的缝距（间隔），单位用mm 。 9 ：延伸架 10：测微目镜架 11：测微目镜 12：二维平移底座（sz-02） 13：二维平移底座（sz-02） 14：升降调节座（sz-03） 15：二维平移底座（sz-02） 16：升降调节座（sz-03）

四、实验步骤 （1）调节各仪器使光屏上出现明显的明暗相间的条纹。 （2）使钠光通过透镜L1汇聚到狭缝s上，用透镜L2将s成像于测微目镜分划板M 上，然后将双缝D置于L2近旁。在调节好s，D和M的mm刻线平行，并适当调窄s之 后，目镜视场出现便于观察的杨氏条纹。 （3）用测微目镜测量干涉条纹的间距△x，用米尺测量双缝至目镜焦面的距离L，用显微镜测量双缝的间距d，根据△x=Lλ/d计算钠黄光的波长λ。 五：数据记录与处理 数据表如下： M/条x1（mm）x2（mm x（mm）λ(mm) r1(cm) r2(cm) d1(mm) d2(mm) r(cm) d(mm) r的平均值：d的平均值： 根据公式△x=L*λ/d求得λ（如表所示），最后求得λ的平均值为 六：误差分析

第11章 波动光学(习题与答案)

第11章 波动光学 一. 基本要求 1. 解获得相干光的方法。掌握光程的概念以及光程差与相位差的关系。 2. 能分析、确定杨氏双缝干涉条纹及等厚、等倾干涉条纹的特点（干涉加强、干涉减弱的条件及明、暗条纹的分布规律；了解迈克耳逊干涉仪的原理。 3. 了解惠更斯——菲涅耳原理；掌握分析单缝夫琅禾费衍射暗纹分布规律的方法。 4. 理解光栅衍射公式，会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响。 5. 理解自然光和偏振光及偏振光的获得方法和检验方法。 6. 理解马吕斯定律和布儒斯特定律。 二. 内容提要 1. 相干光及其获得方法 能产生干涉的光称为相干光。产生光干涉的必要条件是：频率相同；振动方向相同；有恒定的相位差。 获得相干光的基本方法有两种：一种是分波阵面法（如杨氏双缝干涉、洛埃镜干涉、菲涅耳双面镜和菲涅耳双棱镜等）；另一种是分振幅法（如平行波膜干涉、劈尖干涉、牛顿环和迈克耳逊干涉仪等）。 2. 光程、光程差与相位差的关系 光波在某一介质中所经历的几何路程l 与介质对该光波的折射率n 的乘积n l 称为光波的光学路程，简称光程。若光波先后通过几种介质，其总光程为各分段光程之和。若在界面反射时有半波损失，则反射光的光程应加上或减去2 λ。 来自同一点光源的两束相干光，经历不同的光程在某一点相遇，其相位差Δφ与光程差δ的关系为 δλ π?2=? 其中λ为光在真空中的波长。 3. 杨氏双缝干涉 经杨氏双缝的两束相干光在某点产生干涉时有两种极端情况：一种是相位差为零或2π的整数倍，合成振幅最大—干涉加强；另一种是相位差为π的奇数倍，合成振动最弱或振幅为零——称干涉减弱或相消。其对应的光程差为 ?? ???=-±=±= 21k 212 210 干涉减弱），，（）（干涉加强），，（ λλδk k k 杨氏双缝干涉的光程差还可写成D x d =δ ，式中d 为两缝间距离，x 为观察屏上纵轴坐标，D 为缝屏间距。 杨氏双缝干涉明、暗条纹的中心位置

经典实验讲义-杨氏双缝干涉 (测量实验)

杨氏双缝干涉 (测量实验) 一、实验目的 观察双缝干涉现象及测量光波波长 二、实验原理 用两个点光源作光的干涉实验的典型代表，是杨氏实验。杨氏实验以简单的装置和巧妙的构思就实现普通光源来做干涉，它不仅是许多其它光学的干涉装置的原型，在理论上还可以从中提许多重要的概念和启发，无论从经典光学还是从现代光学的角度来看，杨氏实验都具有十分重要的意义。 杨氏实验的装置如附图4所示，在普通单色光源（如钠光灯）前面放一个开有小孔S的，作为单色点光源。在S照明的范围内的前方，再放一个开有两个小 孔的S 1和S 2 的屏。S 1 和S 2 彼此相距很近，且到S等距。根据惠更斯原理，S 1 和 S 2 将作为两个次波向前发射次波（球面波），形成交迭的波场。这两个相干的光波在距离屏为D的接收屏上叠加，形成干涉图样。为了提高干涉条纹的亮度，实 际中S，S 1和S 2 用三个互相平行的狭缝（杨氏双缝干涉），而且可以不用接收屏， 而代之目镜直接观测，这样还可以测量数据用以计算。在激光出现以后，利用它的相干性和高亮度，人们可以用氦氖激光束直接照明双孔，在屏幕同样可获得一套相当明显的干涉条纹，供许多人同时观看。 附图4 杨氏实验原理图 参看附图4，设两个双缝S 1和S 2 的间距为d，它们到屏幕的垂直距离为D（屏 幕与两缝连线的中垂线相垂直）。 假定S 1和S 2 到S的距离相等，S 1 和S 2 处的光振动就是具有相同的相位，屏 幕上各点的干涉强度将由光程差L ?决定。为了确定屏幕上光强极大和光强极小 的位置，选取直角坐标系o-xyz，坐标系的原点O位于S 1和S 2 连线的中心，x轴 的方向为S 1和S 2 连线方向，假定屏幕上任意点P的坐标为（x,y,D），那么S 1 和 S 2到P点的距离r 1 和r 2 分别写为： 11 22 r S p r S p == == (1) 由上两式可以得到22 212 r r xd -=

用matlab实现杨氏双缝干涉的实验仿真

用MATLAB实现杨氏双缝干涉实验仿真摘要： 实验室中，做普通光学实验，受到仪器和场所的限制；实验参数的改变引起干涉图样的改变不明显，难以体现实验的特征。本文利用MATLAB仿真杨氏双缝干涉实验，创建用户界面，实现人机交互，输入不同实验参数，使干涉现象直观表现出来。 关键词： MATLAB；杨氏双缝干涉实验；用户界面设计；程序编写；仿真。 1. 引言： 在计算机迅猛发展的今天，光学实验的仿真越来越多的受科研工作者和教育工作者关注。其应用主要有两个方面：一是科学计算方面，利用仿真实验的结果指导实际实验，减少和避免贵重仪器的损害；二是在光学教学方面，将抽象难懂的光学概念和规律，由仿真实验过程直观的描述，使学生对学习感兴趣。在科学计算方面，国外的光学实验仿真是模拟设计和优化光学系统的过程中发展起来的，在这方面美国走在最前，其中最具代表性的是劳伦斯利和弗莫尔实验光传输模拟计算机软件Prop92及大型总体优化设计软件CHAINOP和PROPSUITE；另外法国也开发完成其具有自身特点的光传输软件Miro。在光学教学方面，国外已有相关的配有光盘演示光学实验的教材。我国用于科学研究的光学实验计算机数值仿真软件随开发较晚，但也已经取得了显著成绩。特别是1999年，神光——III原型装置TLL分系统集成实验的启动为高功率固体激光驱动器的计算机数值模拟的研究创造了条件。目前已基本完成SG99光传输模拟计算软件的开发，推出的标准版本基本能稳定运行。目前该软件已经应用于神光——III主机可行性论证的工作中。计算机仿真具有观测方便，过程可控等优点，可以减少系统对外界条件对实验本身的限制，方便设置不同的参数，借助计算机的高数运算能力，可以反复改变输入的实验条件系统参数，大大提高实验效率。MATLAB是MatlabWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件。具有可扩展性，易学易用性，高效性等优势。 通过对目前计算机仿真光学实验的现状和相关研究的分析，本文将用Matlab编程实现杨氏双缝干涉实验的仿真。利用Matlab GUI建立用户界面，实

#杨氏双缝干涉实验#

杨氏双缝干涉实验 【实验目的】 1、了解杨氏双缝干涉现象基本原理， 2、了解杨氏双缝干涉实验装置基本结构并掌握光路调整方法， 3、观察双缝干涉现象并掌握光波波长的一种测量方法。 【实验仪器】 杨氏双缝干涉仪器一台（WSY-6-0.5mm ），测微目镜一个（0.01mm ），钠灯光源一套。 【实验原理】 1801年，托马斯·杨巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两光源之间相位差的方法来研究光的干涉现象。用叠加原理解释了干涉现象并在历史上第一次测定了光波的波长. 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。 2． 相干光的获得与波长测量基本原理： 杨氏双缝干涉属分波阵面干涉，其相干光路如图所示。波长为λ的钠黄光入射单缝S 后可视S 为单色线光源，该线光源所发柱面波经间距为d 的双缝S1与S2后可在屏上获得干涉条纹，条纹间距为 ,屏到双缝的距离为 ，待测光波波长近似为： d xd ' ?= λ 一： (l)了解钠灯光源与使用方法，预热钠灯， (2)了解杨氏双缝干涉实验仪基本结构， (3)开启钠灯电源预热钠灯， (4)将各光学元件按顺序置于光学导轨上正确布置实验光路并调至同轴等高， (5)观察双缝干涉现象并适当调节单缝方位旋钮使条纹清晰易于观测， 二：测量条纹间距与缝屏距离 (1)了解测微目镜的基本结构与使 用方法，反复练习读数。 (2)选6-8条暗纹为测量对象利用测微目连续读取其位置读数记录于附表， ( 3 )在光具座导轨上分别读取取缝与测微目镜位置读数， (4)关闭钠灯归整仪器结束验。

杨氏双缝干涉

实验报告 一、实验题目：杨氏双缝干涉实验 二、实验目的： 1、观察杨氏双缝干涉现象，认识光的干涉； 2、了解光的干涉产生的条件，相干光源的概念； 三、实验仪器： 钠光灯，双缝，延伸架测微目镜，3个二维平移底座，2个升降调节座, 透镜L1,二维架，可调狭缝S ，透镜架，透镜L2,双棱镜调节架. 四、实验原理： 如图1所示，两个狭缝S 1、S 2长度方向彼此平行，单缝被照亮后相当于一线光源，发出以S 为轴的柱面波。由于S 1和S 2关于S 对称放置，S 在S 1和S 2处激起的振动相同，从而可将S 1和S 2看看作两个同位相的相干波源，它们发出的光波在屏上相遇后发生相干叠加，出现了明暗相间的平行条纹——干涉条纹，干涉条纹反映了光的全部信息，干涉的对比度包含两列光振幅比的信息；条纹的形状和空间分布反映位相差的信息。 图1 杨氏双缝干涉实验 1、条纹的位置分布 S 1和S 2的间距为d,到光屏的距离为D 。考察屏上一点P ，设S 1P=r 1,S 2P=r 2，因一般情况下d<

出现明纹和暗纹的条件是 暗纹明纹?=?=?????-±±==,2,1,2,1,02)12(;sin k k k k d λλθδ 式中k 称为干涉条纹的级次。由于通常是在小角度范围内观察，则可以得到 D x =?θθtan sin 代入可得明纹暗纹的位置是： 暗纹明纹?=?=?????-±±=,2,1,2,1,02)12(;k k d D k k d D x k λλ 则相邻明纹和暗纹的间距 λd D x =? 上式说明，杨氏试验中相邻明纹或暗纹的间距与干涉条纹的级次无关，条纹呈等间距排列，如图2所示为双缝干涉条纹。测出D 和d 及相邻间距，即可求得入射光的波长，杨氏正式利用这一办法最先测量光波波长的；红光约为7580nm ，紫光约为390nm 。 图2 双缝干涉 D 和d 确定后，波长较长的红光所产生的相邻条纹间距比波长较短的紫光为大，因此用白光进行双缝实验时，除中央明纹是白色外，其余各级明纹因各色光互相错开而形成由紫到红的彩色条纹，如图3所示。

杨氏双缝干涉实验的结果及其思考

杨氏双缝干涉实验的结果及其思考 摘要：杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉现象。分析杨氏双缝干涉实验的结果及其杨氏双缝干涉的应用。 关键词：光源；双缝干涉；现象；明暗相间；条纹 一、杨氏双缝干涉实验的结果 1801年，杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干涉现象。杨氏用叠加原理解释了干涉现象，在历史上第一次测定了光的波长，为光的波动学说的确立奠定了基础。 实验中我们根据光的干涉原理，即光程差等于波长的整数倍时，P点有光强最大值，光程差等于半波长的奇数倍时，P点的光强最小。当光源为单色光时，在屏上出现一系列平行等距的明暗直条纹组成，干涉条纹是一组平行等间距的明、暗相间的直条纹。中央为零级明纹，上下对称，明暗相间，均匀排列。而且干涉条纹不仅出现在屏上，凡是两光束重叠的区域都存在干涉，故杨氏双缝干涉属于非定域干涉。当D、λ一定时，e与d成反比，d越小，条纹分辨越清。λ1与λ2为整数比时，某些级次的条纹发生重叠。 当用白光作实验, 则除了中央亮纹仍是白色的外,其余各级条纹形成从中央向外由紫到红排列的彩色条纹—光谱。 二、对杨氏双缝干涉实验的结果的讨论分析 1、狭缝s的存在有没有必要

在“杨氏实验”中，s是一很小的狭缝（或小孔），通过s的光照射到s1和s2上，在光屏上形成明暗相间的干涉条纹．同学们往往提出，这个狭缝s的存在是否有必要？若用一个普通光源代替s去照射s1和s2，光屏上能否出现干涉条纹？回答当然是狭缝s的存在是必要的．用普通光源代替s，光屏上不可能出现干涉条纹．因为干涉条件要求，只有同一波列自身之间才能发生干涉，不同的光源之间，以及同一光源的不同部分发出的光都不满足相干条件．由于狭缝s的存在，且s很小．光波到达s1、s2就成为发射柱面波（s若为小孔，则发射球面波）的波源．它们又各发出一个柱面（或球面）形次波．由于这两个次波来自同一个波面，因此它们的频率相同；由于s1与s2距离很近，因此振动方向近似一致；又由于s1和s2的振动位相差保持一定．所以这两列光波满足相干条件，这是利用分波阵面法获得相干光波的典型方法． 2、为什么白光也能产生双缝干涉 相干条件要求两相干光的频率相同，而在白光中各种波长都有，为什么会发生干涉？确实，白光中包含着各种频率的可见光，不同频率的光波是不相干的．但以两缝射出的白光中，相同频率的单色光之间能够发生干涉现象．s为白光光源时，由s发出的任一波长的任一列光波都照s1和s2上，所以s1中的任一列光波都能在s2中找到与其相干的一列波．s1和s是相干的白光光源，每一种波长的光在观察屏上都得到一组杨氏条纹．各种波长的杨氏条纹叠加起来便得到白光杨氏干涉图样分布．由于各种单色光在中央线上，相位差都等于零，振动都要加强，于是各单色的光在中央线上都显示明纹，因此中央明纹仍是白色的．又因中央明纹的宽度与波长成正比，所以各单色光的中央明纹宽度不同．于是在白色明纹的边缘彩带，紫光靠里，红光靠外．其它各级明纹也因单色光波长不同而分开，形成七色光带，有次序地循环排列． 3、波长及装置结构变化时干涉条纹的移动和变化 （1）光源S位置改变：S下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移；S上移时，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。 （2）双缝间距d改变：当d增大时，e减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密。当d 减小时，e增大，条纹变稀疏。 （3）双缝与屏幕间距D改变：当D 减小时，e减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密。当D 增大时，e增大，条纹变稀疏。 （4）入射光波长改变：当λ增大时，Δx增大，条纹变疏；当λ减小时，Δx减小，条纹变密。 4、在小孔后加透明介质薄膜，干涉条纹变化

关于杨氏双缝干涉实验的研究

关于杨氏双缝干涉实验的研究 摘要：在杨氏双缝干涉实验中，研究对干涉条纹清晰度产生影响的因素，通过改变单一变量，观察条纹 变化的方法，得出了干涉条纹的清晰度受到空间相干性和时间相干性的影响的结论。 关键词：相干条件；调制度；空间相干性；时间相干性 An research of Young’s double slit interference experiment Dan chunchun (Seu, Nanjing 211189) Abstract: In Young’s double slit interference experimen t, by researching the factors having an impact on the definition of interference fringes, and using the method of changing a single variable, observing streaks, it could be found that definition of interference fringe was under the influence of spatial coherence and temporal coherence. key words: Conditions of coherence; Modulation; Spatial coherence; Temporal coherence 通过研究杨氏双缝干涉实验中光源的非单色性及光源狭缝宽度对干涉条纹的影响，了解光的时间相干性和空间相干性。在研究过程中，主要采用改变单一变量后，根据干涉条纹变化，绘制出调制度变化曲线，然后观察曲线图的方法。 1光的干涉 1.1光的干涉条件 假设光在光场中某点的场值为 旦纯纯，1992年，女，籍贯贵州 （1） 式中场强E，振幅A，传播矢量k及光程r均为矢量。 已知，光的相干条件为：①两列光波的振动频率相同，即。 ②两列光波的振动方向相同，即之间的夹 角为0。 ③两列光波的相位差恒定，即 (2) 式中的变化有关，因为相位差恒定，所以的值也是恒定的。 1.2光强 当两列光波在空间中点P点相干时，在点P的总场强为 (3)

杨氏双缝干涉实验报告[1].doc

实验报告 一实验目的：通过杨氏双缝干涉实验求出钠光的波长。 二实验器材：钠光灯，双缝，延伸架测微目镜，3个二维平移底座，2个升降调节座, 透镜L1,二维架，可调狭缝S，透镜架，透镜L2,双棱镜调节架. 三实验原理：波在某点的强度是波在该点所引起的振动的强度，因此正比于振幅的平方。如果两波在P 点引起的振动方向沿着同一直线。那么，根据△ φ=2π/λδ=2π/（r2-r1）=k（r2-r1）k为波数。则对应2πj即r2-r1=2jλ/2(j=0,±1,±2…)（1—14）差按等于λ/2的整数倍，两波叠加后的强度为最大值，而对应于△φ=(2j+1) λ\2(j=0,±1,±2…) （1—15）式那些点，光程差等于λ/2的奇数倍，称为干涉相消。如果两波从s1,s2向一切方向传播，则强度相同的空间各点的几何位置。满足r2-r1=常量，r2-r1≈s2s1=d满足下列条件的各点，光强为最大值r2-r1≈ d=jλ考虑到r<

式可得强度为最小值的条纹或相邻两条强度最小值的条纹的顶点同理按（1—15）式可得强度为最小值的条纹或相邻两条强度最小值的条纹的顶点△ y=y j+1-y j= r0λ/d 四实验步骤:1使钠光通过透镜L1汇聚到狭缝上,用透镜L2将S成像于测微目镜分划板M上,然后将双缝D置于L2近旁.在调节好S,D和M的刻线平行,并适当调窄S之后,目镜视场出现便于观察的杨氏条纹. 2 用测微目镜测量干涉条纹的间距△x,用米尺测量双缝的间距d,根据△x=roλ/d计算钠光的波长. 五实验数据记录与处理:

杨氏双缝实验报告

杨氏双缝实验报告 篇一：杨氏双缝实验实验报告 一，实验目的 （1）观察杨氏双峰干涉现象，认识光的干涉。（2）了解光的干涉产生的条件，相干光源的概念。（3）掌握和熟悉各实验仪器的操作方法。二，实验仪器 9 ：延伸架 1：钠灯（加圆孔光阑） 10：测微目镜架 2：透镜L1（f=50mm） 11：测微目镜 3：二维架（sz-07） 12：二维平移底座（sz-02） 4：可调狭缝s（sz-27） 13：二维平移底座（sz-02） 5：透镜架（sz-08，加光阑） 14：升降调节座（sz-03） 6：透镜L2（f=150mm） 15：二维平移底座（sz-02） 7：双棱镜调节架（sz-41） 16：升降调节座（sz-03） 8：双缝 三，实验原理 由光源发出的光照射在单缝s上，使单缝s成为实施本实验的缝光源。由杨氏双 缝干涉的基本原理可得出关系式△x= Lλ/d，其中△x 是像屏上条纹的宽度──相邻两条亮纹间的距离，单位用mm；L是从第二级光源（杨氏狭缝）到显微镜焦平面的距离，单位用mm；λ是所用光线的波长，单位用nm；d是第二级光源

（狭缝）的缝距（间隔），单位用mm。 四：实验步骤 （1）调节各仪器使光屏上出现明显的明暗相间的条纹。 （2）使钠光通过透镜L1汇聚到狭缝s上，用透镜L2将s成像于测微目镜分划板M 上，然后将双缝D置于L2近旁。在调节好s，D和M的mm刻线平行，并适当调窄s之 后，目镜视场出现便于观察的杨氏条纹。 （3）用测微目镜测量干涉条纹的间距△x，用米尺测量双缝至目镜焦面的距离L，用显微 镜测量双缝的间距d，根据△x=Lλ/d计算钠黄光的波长λ。 五：数据记录与处理数据表如下：M/条 x1（mm） x2（mm x（mm） 0.140 0.220 1.168 1.449 0.200 1.649 1.245 0.680 1.028 1.130 1.148 0.830 2.178 2.100 1.111 2.657 2.512 1.632 1.630 1.706 0.336 0.305 0.7 0.3255 0.7 0.336 0.31675 0.3 0.301 0.288 λ(mm)

杨氏双缝干涉实验讲义

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杨氏双缝干涉 一、实验目的 1、理解干涉的原理； 2、掌握分波阵面法干涉的方法； 3、掌握干涉的测量，并且利用干涉法测光的波长。 二、实验原理 图1 杨氏双缝干涉原理图 杨氏双缝干涉原理如图1所示，其中S为单缝，S1和S2为双缝，P为观察屏。如果S在S1和S2的中线上，则可以证明双缝干涉的光程差为 式中，d为双缝间距，θ是衍射角，l是双缝至观察屏的间距。当 由干涉原理可得，相邻明纹或相邻暗纹的间距可以证明是相等的，为 ，因此，用厘米尺测出l，用测微目镜测双缝间距d和相邻条纹的间距Δx，计算可得光波的波长。 三、实验仪器 1:钠灯（加圆孔光阑）；2:透镜L1(f’=50mm)；3:二维架（SZ-07）；4:可调狭缝（SZ-27）；5：透镜架（SZ-08）；6：透镜L2(f’=150mm)；7：双棱镜调节架（SZ-41）；8：双缝；9：延伸架（SZ-09）；10：测微目镜架（SZ-36）；11：

测微目镜（SZ-03）12、13、15：二维平移底座（SZ-02）；14、16：升降调节座（SZ-03） 图2 实验装置图 四、实验内容及步骤 1、参考图2安排实验光路，狭缝要铅直，并与双缝和测微目镜分划版的毫尺刻线平行。双缝与目镜距离适当，以获得适于观测的干涉条纹。 2、调单缝、双缝，测微目镜平行且共轴，调节单缝的宽度，三者之间的间距，以便在目镜中能看到干涉条纹。 3、用测微目镜测量干涉条纹的间距△x以及双缝的间距d，用米尺测量双缝至目镜焦面的距离l，计算钠黄光的波长λ，并记录结果。 4、观察单缝宽度改变，三者间距改变时干涉条纹的变化，分析变化的原因。 五、实验数据及结果 1 次数△x(mm)d(mm)l(mm) (nm) 1 2 3 4 5 注意：为减小测量误差，不直接测相邻条纹的间距△x，而要测n个条纹的间距再取平均值；另外由于测微目镜放大倍率为15倍，所以相邻条纹间距以及双缝间距的实际值应该为读数除以15。 2、测得钠光波长平均值：λˉ=

杨氏双缝干涉(精)

1、杨氏双缝干涉 （1）杨氏简介 托马斯·杨（Thomas Young），英国物理学家、医师、考古学家，波动光学的伟大奠基人，在光学、生理光学、材料力学等方面都有重要的贡献。 ●波动光学——双缝干涉 十八世纪前后，牛顿的“光的微粒说”在光学研究中占统治地位。杨氏在德国留学期间便对光的微粒说提出了怀疑。他在哥丁根的博士论文中提出了关于声和光都是波动，不同颜色的光和不同频率的声都是一样的观点。他认为，正如惠更斯以前所说的那样，光是一种波动。1801年，杨氏出版了《声和光的实验和探索概要》一书，系统地论述了光的波动观点，向牛顿提出了挑战。杨氏认为，解释强光和弱光的传播速度一样，用波动说比用微粒说更有效。他还证明了惠更斯在冰洲石中所看到的双折射现象是正确的。 为了证实光的波动说的正确性，托马斯·杨用非常巧妙的方法得到了两个相干光源，并进行了著名的光的干涉实验。他最初的实验方法是用强光照射小孔，以孔作为点光源，发出球面波，在离开小孔一定距离的地方放置另外两个小孔，它们把前一小孔发出的球面波分离成两个很小的部分作为相干光源。于是在这两个小孔发出的光波相遇区域产生了干涉现象，在双孔后面的屏幕上得到了干涉图样。 ●生理光学——三原色原理 托马斯·杨在生理光学方面也有深入的研究。他的光学理论研究也是从这里开始的。他把光学理论应用于医学之中，奠定了生理光学的基础。他提出了眼睛观察不同距离的物体是靠改变眼球水晶体的曲度来调节的观点，这是最早的眼睛光学原理的解释。他还提出了人们对颜色的辨别是由于视网膜上有几种不同的结构，分别感受红、绿、蓝光线的假设，以此可

以说明色盲的成因。他还建立了三原色原理，认为一切色彩都是有红、绿、蓝三种原色按不同的比例混合而成的。这一原理已成为现代颜色理论的基础。 ●材料力学——杨氏模量 托马斯·杨在材料力学方面最早提出弹性模量的概念，并认为剪应力也是一种弹性形变。后来以他的名字命名了弹性模量，称为杨氏模量。 ●考古学——古埃及石碑上的文字 （2）实验装置与原理 1801年，杨氏巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两 个波阵面以锁定两个光源之间的相位差的方法来研究光的干 涉现象。杨氏用叠加原理解释了干涉现象，在历史上第一次测 定了光的波长，为光的波动学说的确立奠定了基础。 杨氏双缝干涉实验装置如图所示，光源L发出的光 照射到单缝S上，在单缝S的前面放置两个相距很近的 狭缝S1、S2，S到S1、S2的距离很小并且相等。按照惠 更斯原理，S1、S2是由同一光源S形成的，满足振动方 向相同，频率相同，相位差恒定的相关条件，故是S1、S2相关光源。这样S1、S2发出的光在空间相遇，将会产生干涉现象。实验现象： ●在S1、S2前的屏幕P上，将出现明暗交替的干涉条纹（Interference Fringe）。 ●用不同的单色光做实验，条纹间距不同：紫光间距小，红光间距大； ●用白光做实验，中央为白色条纹，其他为由紫到红排列的彩色条纹。

杨氏双缝干涉实验报告

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实验报告 班级：XX级物理学学号：XXXXXXXXXXX 姓名:XXX 成绩： 实验内容：杨氏双缝干涉实验指导老师:XXX 一实验目的：通过杨氏双缝干涉实验求出钠光的波长。 二实验器材：钠光灯，双缝，延伸架测微目镜，3个二维平移底座，2 个升降调节座, 透镜L 1,二维架，可调狭缝S，透镜架，透镜L 2 ,双棱镜调 节架. 三实验原理：波在某点的强度是波在该点所引起的振动的强度，因此正比于振幅的平方。如果两波在P点引起的振动方向沿着同一直线。那 么，根据△φ=2π/λδ=2π/（r 2-r 1 ）=k（r 2 -r 1 ）k为波数。则对应 2πj即r 2-r 1 =2jλ/2(j=0,±1,±2…)（1—14）差按等于λ/2的整数 倍，两波叠加后的强度为最大值，而对应于△φ=(2j+1) λ\2(j=0,±1,±2…) （1—15）式那些点，光程差等于λ/2的奇数 倍，称为干涉相消。如果两波从s 1,s 2 向一切方向传播，则强度相同的空 间各点的几何位置。满足 r 2-r 1 =常量， r 2 -r 1 ≈s 2 s 1 =d满足下列条件的各 点，光强为最大值r 2-r 1 ≈ d=jλ考虑到r<

杨氏双缝干涉实验参考报告

杨氏双缝干涉实验报告参考稿 学院 机电学院 班级 机械电子2班 姓名 钟登巧 学号 201000642113011 同组人 万续 日期2011-3-27 【实验题目】 杨氏双缝干涉实验 【实验目的】 1、了解杨氏双缝干涉现象基本原理， 2、了解杨氏双缝干涉实验装置基本结构并掌握光路调整方法， 3、观察双缝干涉现象并掌握光波波长的一种测量方法。 【实验仪器】 杨氏双缝干涉仪器一台（WSY-6-0.5mm ），测微目镜一个（0.01mm ），钠灯光源一套。 【实验原理】 1801年，托马斯·杨巧妙地设计了一种把单个波阵面分解为两个波阵面以锁定两光源之间相位差的方法来研 究光的干涉现象。用叠加原理解释了干涉现象并在历史上第一次测定了光波的波长. 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。 2． 相干光的获得与波长测量基本原理： 杨氏双缝干涉属分波阵面干涉，其相干光路如图所示。波长为λ的 钠黄光入射单缝S 后可视S 为单色线光源，该线光源所发柱面波经间距为d 的双缝S 1与S 2后可在屏上获得干 涉条纹，条纹间距为 ,屏到双缝的距离为 ，待测光波波长近似为： 双缝干涉原理图 【实验内容步骤】 一：观察干涉现象 x ?'d d xd ' ?=λ

（1）了解钠灯光源基本结构与使用方法，预热钠灯， （2）了解杨氏双缝干涉实验仪基本结构， （3）开启钠灯电源预热钠灯， （4）将各光学元件按顺序置于光学导轨上正确布置实验光路并调至同轴等高， （5）观察双缝干涉现象并适当调节单缝方位旋钮使条纹清晰易于观测， 二：测量条纹间距与缝屏距离 （1）了解测微目镜的基本结构与使用方法，反复练习读数。 （2）选6-8条暗纹为测量对象利用测微目连续读取其位置读数记录于附表， （3）在光具座导轨上分别读取双缝与测微目镜位置读数， （4）关闭钠灯归整仪器结束实验。 【数据记录与实验结果】 一：数据记录 二：数据处理与实验结果 1.应用逐差法求算条纹间距平均值， 2.应用不确定度理论相关知识求算条纹间距A类不确定度、B类不确定度与合成不确定度，仪器误差取0.01mm， 3.计算缝屏距离及其不确定度，仪器误差取0.5mm， 4. 计算波长平均值、合成不确定度并给出最后实验结果。 【思考题】 课本104页第5小题。 祝学习进步！