当前课程知识点:大学物理 >  第十三章 波动光学基础 >  13.1 光的干涉 >  杨氏双缝干涉

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杨氏双缝干涉在线视频

下一节:讨论

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杨氏双缝干涉课程教案、知识点、字幕

同学你好

上一节我们讲过了相干光的获得方法

分波阵面和分振幅法

这一节我们就利用分波阵面法

来讨论一下杨氏双缝干涉实验

首先我们在面光源前放置一个带有狭缝S的屏

在S后再放置一个相对于S对称分布的

带有两个狭缝的屏

两个狭缝因为在同一个波振面上

所以 S1和S2是同相位的

在观察屏上 我们可以看到双缝干涉的图样

观察屏上任意一点P处

两列波叠加的合振幅A等于 根号下A1方加A2方加2倍的A1乘以A2乘以cosΔφ

Δφ是光源S1 S2

在P点引起的光振动的相位差

振幅A的大小取决于相位差Δφ

而相位差可以用光程差来表示 Δφ等于λ分之2π乘以光程差δ

所以 P点处振幅A的大小就取决于光程差δ

下面我们来看一下干涉条件

相位差等于2π整数倍的时候

这个时候是干涉加强

当相位差是π的奇数倍的时候

这个时候是干涉减弱

相应的我们把相位差用光程差δ来表示

这时光程差δ是波长λ的整数倍时

是干涉加强

光程差δ是半波长的奇数倍时

这时候是干涉减弱

加强点是明条纹的中心

减弱点是暗条纹的中心

其他点位于明纹中心和暗纹中心之间

下面我们计算一下

明纹中心和暗纹中心的坐标位置

观察屏上任意一点P

相对于观察屏的中心的坐标是x

x相对于双缝中心的张角是θ

所以tanθ等于x除以D

在实验中两个屏的距离D远远大于x

所以tanθ就约等于sinθ

光程差δ等于路径r2减去r1

由于两个屏之间的距离D

远远大于两个狭缝之间的小d

所以光程差δ就近似于d乘以sinθ

等于d乘以x除以大D

从这个关系式我们可以得到

P点的位置x和光程差的关系 x等于大D除以小d乘以δ

所以当δ等于波长的整数倍时

P点就是明纹的中心

当δ是半波长的奇数倍时

形成的就是暗纹的中心

所以相邻的明纹或暗纹之间的间距Δx等于k+1级的x减去k级的x

等于大D除以小d乘以波长λ

当屏之间的位置和两个双缝之间的间距

以及入射波长都是确定的时候

那么 相邻的明纹和暗纹之间的间隔就是等间隔的

所以条纹的特点就是单色光照明时

双缝所形成的干涉条纹是中央为零级的明纹

两侧对称等间隔的分布着

较高级次的明暗相间的平行条纹

下面我们思考几个问题

首先我们看一下

当入射光的波长和两个屏之间的间隔

D一定的时候

那么随着两个缝之间的距离d的变化

条纹的间距Δx发生什么样的改变呢

从关系式中可以看出

当d增大的时候 Δx是减小的

当d减小的时候 Δx是增加的

所以双缝之间的间距d越小

条纹之间的间隔就越大

那么 如果双缝的间距d

和两个屏之间的间隔大D一定的时候

改变入射光的波长

条纹间距又发生什么样的变化呢

那么这里Δx和λ之间是成正比的关系

也就是入射光的波长越长 条纹的间隔越大

所以白光照射时

中央条纹还是白色的

但是随着两侧条纹级次的增加

出现彩色条纹

下面我们来看一下条纹的光强分布

因为光强正比于振幅的平方

所以 P点的叠加光强I等于分别入射的I1光强加上I2光强

再加上2倍的根号下I1乘以I2乘以cosΔφ

Δφ是两列光波的相位差

当I1等于I2等于I0时 I等于4倍的Io乘以cos(Δφ/2)的平方

这是光强的分布图

图中最大光强I等于4I0

最小光强I等于0

那么根据条纹的分布

我们给出干涉条纹的对比度

干涉条纹的衬比度

V定义为最大光强减去最小光强

除以最大光强加上最小光强

我们将最大光强和最小光强

带入衬比度定义式中得到

衬比度V等于2倍的根号下I1乘以I2除以I1加I2

那么 V的取值在0和1之间

这一节课我们讨论了杨氏双缝干涉实验

下次课 我们将讨论干涉的另一个现象

薄膜干涉

好 这节课就到这里 再见

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第一章 质点运动学

-重点、难点指导

-1.1 质点运动状态的描述

--1.1.1 质点运动状态的描述

--位矢 速度和加速度

--1.1.2 讨论

-1.2 圆周运动

--1.2.1 圆周运动

--自然坐标系

--1.2.2 讨论

-1.3 习题

--1.3.1 质点运动学

-作业 质点运动学

第二章 牛顿运动定律

-重点、难点指导

-2.1 牛顿运动定律及其应用

--2.1.1 牛顿运动定律

--运动与力

--2.1.2 讨论

-2.2 习题

--2.2.1 牛顿运动定律的应用

-作业 牛顿运动定律

第三章 功和能

-重点、难点指导

-3.1 功和动能定理

--3.1.1 功和动能定理

--功 动能 动能定理

--3.1.2 讨论

-3.2 势能和机械能守恒

--3.2.1 势能和机械能守恒

--势能 机械能守恒定律

--3.2.2 讨论

-3.3 习题

--3.3.1 功和能

-作业 功和能

第四章 冲量和动量

-重点、难点指导

-4.1 动量定理和动量守恒定律

--4.1.1 动量定理和动量守恒定律

--动量定理及动量守恒

--4.1.2 讨论

-4.2 习题

--4.2.1 冲量和动量

-作业 冲量和动量

第五章 刚体力学基础

-重点、难点指导

-5.1 角动量和角动量定理

--5.1.1 角动量和角动量定理

--角动量

--5.1.2 讨论

-5.2 刚体的转动惯量

--5.2.1 刚体的转动惯量

--刚体的转动惯量

-5.3 转动定律

--5.3.1 转动定律

--刚体的角动量及转动定律

-5.4 转动中的功和能

--5.4.1 转动中的功和能

--转动中的功和能

-5.5 习题

--5.5.1 刚体力学基础

-作业 刚体力学基础

第六章 机械振动基础

-重点、难点指导

-6.1 简谐运动

--6.1.1 简谐运动方程

--简谐运动方程

--6.1.2 简谐运动的能量

--6.1.3 讨论

-6.2 简谐运动的合成

--6.2.1 旋转矢量法

--6.2.2 简谐运动的合成

--简谐运动的合成

-6.3 阻尼振动 受迫振动和共振

--6.3.1 阻尼振动 受迫振动和共振

-6.4 习题

--6.4.1 机械振动基础

-作业 机械振动基础

第七章 机械波

-重点、难点指导

-7.1 简谐波

--7.1.1 简谐波的波函数

--简谐波的波函数

--7.1.2 简谐波的能量

-7.2 波的干涉

--7.2.1 波的干涉

--波的干涉

--7.2.2 驻波

-7.3 多普勒效应

--7.3.1 多普勒效应

-7.4 习题

--7.4.1 机械波基础

-作业 机械波

第八章 热力学

-重点、难点指导

-8.1 热力学第一定律

--8.1.1 热力学第一定律和准静态过程

--功 热量 内能和热力学第一定律

--8.1.2 理想气体的等值过程

--理想气体的等值过程

--8.1.3 热容和绝热过程

--热容和摩尔热容

--绝热过程

--8.1.4 循环过程

--热机循环和制冷循环

--循环效率的计算

--卡诺循环

-8.2 热力学第二定律

--8.2.1 热力学第二定律

-作业 热力学

第九章 气体动理论

-重点、难点指导

-9.1 压强 温度和理想气体状态方程

--9.1.1 理想气体的状态方程

--平衡态 温度和理想气体状态方程

--9.1.2 理想气体的压强和温度

--理想气体的压强

--温度的统计解释

-9.2 分子热运动的统计规律

--9.2.1 能量均分定理

--能量均分定理和内能

--9.2.2 气体分子速率分布律

--麦克斯韦速率分布律

--9.2.3 气体分子的无规则运动

--分子平均碰撞频率和平均自由程

-作业 气体动理论

第十章 静电场

-10.1 电场和电场强度

--重点、难点指导

--10.1.1 电场强度及叠加原理

--电场强度及叠加原理

--10.1.2 高斯定理

--高斯定理

--作业 电场和电场强度叠加

-10.2 电势能和电势

--重点、难点指导

--10.2.1 静电场的环路定理和电势

--静电场的环路定理和电势能

--电势

--电势的计算

--10.2.2 电势梯度

--电势梯度

--作业 电势和电势能

-10.3 静电场中的导体

--重点、难点指导

--10.3.1 导体的静电平衡

--静电感应和静电平衡

--10.3.2 导体静电平衡时静电场的分布

--尖端放电

--作业 静电场中的导体

-10.4 静电场中的电介质

--重点、难点指导

--10.4.1 有电介质时的静电场

--电介质的极化和高斯定律

--10.4.2 电容和静电场能量

--电容 静电场能量

--作业 静电场中的电介质

第十一章 恒定电流的磁场

-11.1 磁场和磁感应强度

--重点、难点指导

--11.1.1 磁场和磁感应强度

--磁场和磁感应强度

--毕奥-萨伐尔定律

--11.1.2 磁场中的积分定理

--磁场中的积分定理

--作业 稳恒磁场的磁感应强度

-11.2 磁力作用

--重点、难点指导

--11.2.1 磁场对电流的作用

--磁场对载流导线的作用

--11.2.2 带电粒子在磁场中的运动

--带电粒子在磁场中的运动

--作业 磁力

-11.3 磁介质

--重点、难点指导

--11.3.1 磁场中的磁介质

--磁场中的磁介质

--作业 磁介质

第十二章 电磁感应与电磁场

-重点、难点指导

-12.1 电磁感应的基本规律

--12.1.1 电磁感应的基本规律

--法拉第电磁感应定律

--动生电动势

--感生电场和感生电动势

--感生电场的计算

-12.2 互感、自感和磁能

--12.1.1 互感 自感和磁能

--互感 自感

--磁场能量

--位移电流

-作业 电磁感应

第十三章 波动光学基础

-13.1 光的干涉

--重点、难点指导

--13.1.1 相干光

--相干光

--13.1.2 杨氏双缝干涉

--杨氏双缝干涉

--讨论

--13.1.3 薄膜干涉(一)——等倾干涉

--等倾干涉

--13.1.4 薄膜干涉(二)——等厚干涉

--等厚干涉

--13.1.5 习题

--作业 光的干涉

-13.2 光的衍射

--重点、难点指导

--13.2.1 单缝夫琅禾费衍射

--单缝夫琅禾费衍射

--13.2.2 光学仪器分辨率

--13.2.3 光栅衍射

--光栅衍射

--13.2.4 习题

--作业 光的衍射

-13.3 光的偏振

--重点、难点指导

--13.3.1 光的偏振态

--光的偏振态

--13.3.2 线偏振光的获得与检测

--马吕斯定律

--13.3.3 反射和折射时光的偏振

--布儒斯特定律

--讨论:反射光和折射光的偏振态

--13.3.4 双折射现象

--13.3.5 习题

--作业 光的偏振

杨氏双缝干涉笔记与讨论

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