杨氏双缝干涉的相关问题分析

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  摘 要:本文总结了杨氏双缝干涉的条纹特点,并重点分析了入射单缝的移动和双缝被薄膜覆盖之后的两种不同情况的计算方法,为学生的学习提供指导和帮助。
  关键词:杨氏双缝干涉 光程差
  一、引言
  杨氏双缝干涉是大学物理课波动光学中干涉理论的一个重要的知识点,其原理是利用输入光波的波阵面上分出两组子波,这两组子波是相干波,在它们重叠的区域中可以观察到干涉现象,这种干涉方式又叫分波阵面法。学生在学习这部分内容的时候,经常会对条纹干涉的特点理解不够透彻,对于稍微复杂一点的光程差的计算常常感到棘手,所以本文着重对于这两个方面进行分析。
  二、杨氏双缝干涉实验
  图1杨氏双缝干涉实验
  由条纹的位置和间距公式可以将条纹干涉的特点总结如下:
  (1)当用单色光作为光源时,即λ为一定值,若已知d和D,则根据k级条纹的位置信息可以算出光源的波长λ值。
  (2)条纹间距?驻x正比于波长λ和双缝到屏的距离D,反比于双缝间距d,且条纹间距相等,与级次k和光源位置无关。
  (3)当用白光作为光源时,每一种波长的光在观察屏上都得到一组杨氏干涉条纹,那么在零级白色中央条纹两边对称地排列着彩色条纹,紫光靠里,红光靠外。
  (4)入射的单缝沿x方向移动时,条纹间距不变,而整体移动,若S上移,则干涉条纹会下移,若S下移,则干涉條纹上移。
  (5)双缝中某一个缝的后面用介质薄膜覆盖,条纹间距不变,而整体移动,如果在上缝S1后面用薄膜覆盖,则干涉条纹上移,如果在下缝S2后面用薄膜覆盖,则干涉条纹下移。
  学生在学习过程中必须深刻理解以上的条纹干涉特点,掌握如何利用干涉相长和干涉相消条件来计算杨氏双缝干涉的明暗纹位置,以及如何利用图1所示的几何关系快速找到光程差的计算方式。
  三、实例分析
  四、总结
  本文总结了杨氏双缝干涉的条纹特点,并重点分析了入射的单缝移动和双缝被薄膜覆盖之后的两种不同情况的计算方法,该分析对学生以后学习薄膜等倾干涉和等厚干涉有重要的指导意义。
  参考文献
  [1]马文蔚,物理学教程,北京:高等教育出版社[M],2009.
  [2]姚启钧,光学教程,北京:高等教育出版社[M],2008.
  [3]廖耀发,陈义万等,大学物理学,北京:高等教育出版社[M],2011
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