薄膜干涉与双缝干涉

薄膜干涉与双缝干涉

图样

例题

现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在图1所示的光具座上组装成双缝干涉装置，用以测量红光的波长。

（1）将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光

学元件的字母排列顺序应为C、_________、A。

（2）本实验的步骤有：

①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮；

②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上；

③用米尺测量双缝到屏的距离；

④用测量头（其读数方法同螺旋测微器）测量数条亮纹间的距离。

在操作步骤②时还应注意___________________和___________________。

（3）将测量头的分划板中心刻线与某条亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图2所示。然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下此时图3中手轮上的示数_________mm，求得相邻亮纹的间距Δx为________mm。

（4）已知双缝间距d为 2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l为0.700m，由计算式λ=________，求得所测红光波长为__________nm。

解析：动手完成实验时，有许多细节要注意：许多实验室的单缝片、双缝片、遮光筒是一套组合，其单缝与双缝的间距是固定的，但是要是按照图中所表述的情况来看，这些间距是可调的，所以，单缝和双缝间距要调整为5~10 cm，并且要注意单缝与双缝平行放置。螺旋测微器的读数方法掌握，结合波长与条纹间距关系公式，可以求出所测得单色光的波长。

（3）螺旋测微器固定刻度读数为13.5 mm，可动刻度读数为37.0×0.01 mm，两者相加

为13.870 mm。图2的读数为：2.320mm，所以△x=13.870 2.320

5

-

=2.310mm。

（4）根据△x＝L

d

λ，知λ=

d

L

△x，代入数据，λ=6.6×102 nm。

答案：（1）E D B （2）单缝和双缝间距5 cm~10c m，使单缝与双缝相互平行。

（3）13.870 2.310 （4）d

x

L

?，6.6×102

双缝干涉条纹间距公式地推导——两种方法

双缝干涉条纹间距公式的推导

双缝干涉条纹间距公式的推导 如图建立直角坐标系，其x 轴上横坐标为2d -的点与2 d 的点为两波源。这两个波源的振动情况完全相同，则这两个波源发生干涉时的加强区为到两个波源的距离差为波长整数倍λn （零除外）的双曲线簇。其中??? ??- 0,2d 、??? ??0,2d 为所有双曲线的公共焦点。这个双曲线簇的方程为： 122222222 =??? ??-??? ??-??? ??λλn d y n x 用直线l y =去截这簇双曲线，直线与双曲线的交点为加强的点。将l y =代入双曲线簇的方程，有：

122222222 =??? ??-??? ??-??? ??λλn d l n x 解得： 2222 4λ λn d l n x -+= 上式中，d 的数量级为m 410-，λ为m 710-。故2 222d n d =-λ，x 的表达式简化为： 22 4d l n x +=λ 其中l 的数量级为m 010，d 的数量级为m 4 10-。故422 10≈d l ，x 的表达式简化为： d l n d l n x λλ==22 可见，交点横坐标成一等差数列，公差为 d l λ，这说明： （1）条纹是等间距的； （2）相邻两条纹的间距为d l λ。 至此，证明了条纹间距公式：λd l x = ?。

氏双缝干涉条纹间距到底是不是相等的？ 海军航空工程学院磊梁吉峰选自《物理教师》2008年第11期 在氏双缝干涉实验中，在现行的高中物理教科书中得出相邻的明纹（或者暗纹）中心间距为：Δx＝Lλ/d，其中L为双缝与屏的间距，d为双缝间距，对单色光而言，其波长λ为定值，所以我们得出的结论是干涉图样为等间距的一系列明暗相同的条纹，但是在现行的高中物理教科书中所给的干涉条纹的照片却并非如此，如图1。我们可以看到只是在照片中央部分的干涉条件是等间距的，但是在其边缘部分的条纹的间距明显与中央部分的条纹间距不同。问题到底出在哪里呢？ 首先我们来看现行的教科书上对于氏双缝干涉的解释，如图2。 设定双缝S1、S2的间距为d，双缝所在平面与光屏P平行。双缝与屏之间的垂直距离为L，我们在屏上任取一点P1，设定点P1与双缝S1、S2的距离分别为r1和r2，O为双缝S1、S2的中点，双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，设P1与P0的距离为x，为了获得明显的干涉条纹，在通常情况下L>>d，在这种情况下由双缝S1、S2发出的光到达屏上P1点的光程差Δr为 S2M＝r2－r1≈dsinθ，（1） 其中θ也是OP0与OP1所成的角。 因为d<

叠加原理在物理学中的应用

目录 引言 (1) 1叠加原理在电磁学中的应用 (1) 1.1电场强度的分析计算 (1) 1.2磁感应强度的分析计算 (3) 1.3叠加原理的应用技巧 (3) 2根据叠加原理计算线性电路的电流电压 (4) 3叠加原理在数学物理问题中的应用 (6) 3.1弦的自由振动 (6) 3.2弦的受迫振动 (6) 4叠加原理在波动光学中的运用 (7) 5叠加原理在量子力学中的应用 (9) 6叠加原理的数学基础 ................................. 错误!未定义书签。结束语. (11) 参考文献： (12) 英文摘要. (12) 致谢................................................ 错误!未定义书签。

叠加原理在物理学中的应用 摘要：叠加原理是物理学中的基本原理之一,对物理学的研究起着极其重要的作用。但在物理学中叠加原理并不是一条普遍的原理,只有当描写物质运动的微分方程是线性方程时,才可应用叠加原理进行分析计算。本文列举叠加原理在电场中电场强度的计算、磁场中磁感应强度的计算、数学物理问题的求解、电路分析和光的波动特点的描述,以及量子力学态叠加原理及相关问题的讨论计算等等,最后对叠加原理的数学基础及适用范围予以讨论，从而加深对叠加原理在应用方面的思维方法与灵活技巧的理解。 关键词：叠加原理；应用；数学基础；线性方程 引言 所谓叠加原理是指：几种不同原因综合所产生的总效果，等于这些不同原因单独存在时产生效果的总和[1]。自然界中有许多现象尤其是物理现象具有明显的叠加性，在解决与这些现象的有关实际问题时应用叠加原理会使问题易于解决，同时叠加原理为解决这些问题提供了简便方法。本文在总结分析叠加原理在电磁学、电路分析、数学物理问题、波动光学及量子力学中应用的基础上，对叠加原理的数学基础及适用范围予以讨论，从而加深对叠加原理的认识理解，以便今后更好的加以应用。 1叠加原理在电磁学中的应用 电场中的电场力、电场强度、电势、介质极化强度、电位移矢量，磁场中的 磁场力、磁感应强度、磁场强度等等物理量的分析计算都可应用叠加原理使问题 简化[1]。若所求量为标量则直接相加减，若为矢量其叠加则服从平行四边形定则。通常利用对称性将矢量分解在两个相互垂直的方向上，化矢量叠加为标量叠加简 化计算，当其中某一方向分量的大小相等方向相反相互抵消时，就转化为一个方 向的标量叠加。 1.1电场强度的分析计算 大家熟知，一个半径为R，带电量为q的均匀带电圆环[2]，可以看成许许多 多线元的叠加，而任一线元在轴线上一点产生的电场强度为一矢量，方向沿径向（k?），根据其电场的对称性分析知场强只有沿轴向分量，因而将矢量叠加退化 成标量叠加，由电荷的场强公式叠加求积分得轴线上一点的场强为

双缝干涉与延迟选择实验

1双缝干涉实验 一开始，双缝干涉实验是用单一光源照两条缝，在屏幕上会出现明暗相间的干涉条纹，从而证明光的波动性。 1924年，德布罗意提出“物质波”假说，认为和光一样，一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说，电子也会具有干涉和衍射等波动现象，这被后来的电子衍射试验所证实。 图1 光的双缝干涉实验 科学家用电子来做实验，发现电子也会在屏幕上投射出干涉条纹，电子是粒子，从而证明粒子具有波动性。 有人就想搞清楚电子是怎么发生干涉的，于是一个一个地发射电子，随着发射电子个数的增加，干涉条纹逐渐呈现出来。 图2 电子双缝干涉实验

这些电子好像分身似地同时通过了两道夹缝并产生干涉现象。但，假如在每条夹缝中各安装了探测器，电子又变得只会选择其中一道夹缝通过，不会出现干涉现象。用光子来做实验也是一样的结果。 这神奇的实验现象引发很多猜想，为什么观测影响结果？有人就提出，探测器改变了电子的运动轨迹，使得干涉现象消失。 2惠勒的延迟选择实验 1979年为纪念爱因斯坦诞辰100周年而在普林斯顿召开了一场讨论会，会上约翰·惠勒提出了“延迟实验”的构想，惠勒通过一个戏剧化的思维实验指出，对电子的双缝干涉进行了进一步思考，并指出我们可以“延迟”电子的决定，使得它在已经实际通过了双缝屏幕之后，再来选择究竟是通过了一条缝还是两条。 先说结论，延迟选择实验是双缝干涉实验的补充和完善（换个姿势而已），它的意义，是证明了观测不会对粒子运动过程有干扰，因为观测发生在最后（双缝干涉实验观测粒子通过哪条缝发生在中途）。

图3 惠勒的延迟选择实验 实验的第一步：不加第二块透镜，如图3的上半部分所示，光子一个个发射，会在终点处显示，无干涉，可以从结果看出光子走了哪条路（精髓）。 实验的第二步：在光子汇合处加透镜，仔细调整位相，完全可以使得在一个方向上的光子呈反相而相互抵消，而在一个确定的方向输出。即使光子一个个发射，也会在一个方向上出现干涉条纹，如图3的下半部分所示。 实验的第三步：控制光子一个个地发射，在光子通过第一个透镜之后，再把第二个透镜放上去，实验的结果出现了干涉条纹。（光路要足够长，动作要足够快） 接下来总结和分析实验：实验的第一步，可以从终点检测光子到底走了哪条路（实际上只能看到最终坍缩的结果，并不知道过程，从经典物理角度出发，可以推算光子路径，但实际上光子两条路都走了），每条通路都有一定概率（取决于透镜反射率）；第二步证明，增加一个透镜，能让单一光子发生自己和自己干涉，也就是证明单一光子走了两条路（跟双缝干涉一回事）。 第三步是很关键的，在光子走了一半的时候（已通过第一块透镜），放置第二块透镜，这时候结果呈现干涉条纹。也就是说光子在两个透镜之间的前进过程中，是分开的（光子既走了路径1，同时也走了路径2），如果在两条路径交汇处放置透镜，就能看到光子自己跟自己干涉，如果不加透镜，那么同时走了两条路的光子，会在你观测它的时候坍缩。第一个透镜分出两条路，光子选择哪条，并不是在它穿过第一个透镜时作出的，而是在最终观测时决定的。 这个实验跟双缝干涉不一样的地方在于，当你观测光子走了哪条路的时候（就是第一步，不加透镜），光子已经走完了全程。从而证明了，观测不会影响光子轨迹。 光子到底在第一个透镜和第二个透镜之间是什么状态，我们还不知道，从干涉结果上看，它像是一分为二了，但实际上是怎么回事，目前还未有定论。 本文作者：柚子2017/1/20

对双缝干涉实验两个问题的论定与解释

对双缝干涉实验两个问题的探索、论定与解释 山东省高青一中物理组 高敏 256300 e_mail: gqyzhgaomin@https://www.doczj.com/doc/a58265028.html, 问题一：滤光片必须放在光源和单缝之间吗？ 无论是教材还是所见的教辅用书和资料，都说明要把滤光片放在光源和单缝之间，这是必须呢还是一种建议？滤光片必须放在光源和单缝之间吗？带着疑问，笔者用浙江省余姚市科仪光仪厂生产的J2515型双缝干涉实验仪进行了探索。首先采用教材所说顺序，用红色滤光片，经过调整，通过测量头顺利观察到了干涉条纹。然后把滤光片放在单缝和双缝之间，稍一调整，视野中就出现了非常清晰的干涉条纹！换用配套的绿色滤光片试验，把滤光片放在单缝和双缝之间，同样得到非常清晰的干涉条纹。由于该型仪器只有两种滤光片，笔者没有对其他单色光进行验证，但这已能说明问题。 结论：滤光片放在单缝和双缝之间也可。 解释：双缝干涉属双光干涉，此实验是对托马斯·杨双光干涉实验的改进。因当初托马斯·杨就是把滤光片放在光源和单缝之间进行的实验，教材自然也采用了杨的装置顺序。J2515型实验仪所用光源为白炽灯泡，滤光片放在光源和单缝之间的目的是得到单色光。单色光经单缝衍射，光的波阵面到达双缝处，使双缝成为相干光源，于是在光屏上得到干涉条纹。如果把滤光片放在单缝和双缝之间，复色光经单缝衍射后总体仍是复色光，但经过滤光片后仍成单色光，双缝仍是相干光源，因此在光屏上可得完全相同的干涉条纹。 问题二：当单缝不再正对双缝中心时，光屏上正对双缝中心的点还是亮条纹吗？条纹是不动还是向异侧移动？ 调整单缝和双缝均竖直，结果证实，当单缝向左移动时，条纹整体向右侧移动。当单缝向右移动时，条纹整体向左侧移动。 解释：当单缝不再正对双缝中心时，到达双缝的不再是从单缝衍射的同一波阵面，计算光程差时不能只考虑双缝到光屏上某一点的距离，而应把单缝S 到双缝S 1和S 2的距离考虑在内，即计算单缝到光屏某点的光程差。如图，S 到P 点的光程差为2211l L l L l --+=?，这样，光屏上正对双缝中心的点未必是亮条纹； S 移动时，到S 点距离是波长整数倍的点必然反向移动，即亮条纹整体反向移动，到S 点距离是半波长奇数倍的点也反向移动，即暗条纹整体反向移动，于是条纹整体反向移动。其实回头一想也很简单：谁能绝对让单缝对准双缝中心呢？

习题25 双缝干涉

一、选择题 1． 把双缝干涉实验装置放在折射率为n 的水中，两缝间距为d ，双缝到屏 的距离为D （D >>d ），所用单色光在真空中波长为λ，则屏上干涉条纹两相邻明纹之间的距离为：（ ） （A ）nd D λ （B ）d D n λ （C ）nD d λ （D ）nd D 2λ (明纹条件 sin tan x d d d k D θθλ≈== ,k D D x k x d d λλ?=??=，n n λλ=) 2．双缝间距为2 mm ，双缝与幕相距300 cm 。用波长为6000?的光照射时， 幕上干涉条纹的相邻两条纹距离（单位为mm ）是（ ） （A ）4.5 （B ）0.9 （C ）3.12 （D ）4.15 （E ）5.18 3．在双缝干涉实验中，初级单色光源S 到两缝 1s 2s 距离相等，则观察屏上中央明条纹位于图中O 处。现将光源S 向下移动到示意图中的S ′位置，则（ ） O S

（A ）中央明条纹也向下移动，且条纹间距不变。 （B ）中央明条纹向上移动，且条纹间距不变。 （C ）中央明条纹向下移动，且条纹间距增大。 （D ）中央明条纹向上移动，且条纹间距增大。 （S 的位置仅仅影响中央明纹的位置） 二、填空题 1．在双缝干涉实验中，若使两缝之间的距离增大，则屏幕上干涉条纹间 距 ，若使单色光波长减少，则干涉条纹间距 。（D x d λ?=，都减小） 2．如图所示，在双缝干涉实验中SS 1=SS 2, 用波长为 λ的光照射双缝1S 和2S ，通过空气后在屏幕E 上 形成干涉条纹。已知P 点处为第三级明条纹，则1 S 和2S 到P 点的光程差为 。若将 整个装置放于某种透明液体中，P 点为第四级明条 纹，则该液体的折射率n = 。 (光程差sin 3d k δθλλ===，k ’/k=4/3, 则n =λ/λ’=4/3)

中学物理教学法《双缝干涉》实验

1、实验名称：光的双缝干涉、光具盘几何光学演示实验 2、实验目的：解中学物理教学中对几何光学、光的干涉、衍射实 验的要求，熟悉光具盘、双缝干涉实验仪的结构、性能，熟练 掌握它们的使用方法和操作技能；通过实验培养借助仪器说明 书学习独立使用仪器的能力；体会新型光具盘在设计上的特色 和尚存在的问题 3、实验教学目的：⑴双缝干涉：学会利用双缝干涉原理测量光的 波长；培养严谨的记录数据、分析数据的习惯。⑵光具盘：学 会利用光具盘中的实验仪器验证几何光学中的基本原理。 4、实验教学要求：认识区分常用几何光学仪器和元件，了解它们 的特点、光路元和用处；本演示实验光路的安装和调整使学生 通过自己动手操作，掌握一定的实验测量方法。学会利用双缝 干涉原理测量光的波长。学会利用光具盘中的实验仪器验证几 何光学中的基本原理。 5、实验在这一章有什么意义：进一步了解光的性质，明白光的干 涉原理和干涉图样的形成。通过光具盘验证光学的原理可以使 学生更直观地看到这些光学原理所对应的光学现象，理论还要 通过实验说话，有助于学生更深刻的理解光的波动性。 6、实验仪器：j2515型双缝干涉试验仪、j2501-1型光具盘演示仪、 学生电源。 7、实验原理：⑴双缝干涉：两条靠的很近的平行双缝，能把一个 线光源发出的光分成两束相干光，当这两列相干光在空间相遇

时，会出现相互加强或相互减弱的现象，即在光程差等于零或等于波长整数倍的地方，相互加强形成亮点；在光程差等于半波长的奇数倍的地方，相互抵消形成暗点。若在双缝后面置一屏幕，则可以见到明暗相间的干涉条纹。⑵光具盘：根据已有光学原理，自行组装光具盘中的光学仪器从而验证所学光学原理对应现象的真实性。 8、 实验的基本方法、基本过程：①按照说明书对实验仪器进行安 装，并进行调节使各部分等高共轴。②在遮光管一端装上观察系统，调节使之出现双缝。③先观察白色光干涉现象，然后观察单色光并记录.④计算。 9、 数据记录 1.红光 d=0.200mm L=600mm 游标尺读数 1 2 3 4 平均值 X 1(mm) 10.52 10.50 10.52 10.50 10.51 X 7(mm) 22.52 22.54 22.54 22.52 22.53 mm X X L d L d 4171067.66 51.1053.22600200.017-?≈-?=--?=?X ?= 红λ 2.绿光 d=0.200mm L=600mm 游标尺读数 1 2 3 4 平均值 X 1(mm) 9.92 9.90 9.92 9.92 9.915 X 7(mm) 19.52 19.52 19.54 19.54 19.53 mm L d L d 4171034.56 915.953.196002.017-?≈-?=-X -X ?=?X ?=绿λ

单缝衍射、双缝干涉实验

成绩 国际教育学院实验报告 （操作性实验） 课程名称：电磁场与电磁波 实验题目：单缝衍射、双缝干涉实验指导教师：- 班级：- 学号：- 学生姓名：- 一、实验目的和任务 观察单缝衍射的现象。 观察双缝干涉的现象。 二、实验仪器及器件 分度转台1台，喇叭天线1对，三厘米固态信号发生器1台，晶体检波器1个，可变衰减器1个，读数机构1个，微安表1个，单缝板和双缝板各一块。 三、实验内容及原理 1）单缝衍射实验的原理实验的原理见图1：当一平面波入射到一宽度和波长可比拟的狭缝时，就要发生衍射的现象。在缝后面将出现的衍射波强度不是均匀的，中央最强，同时也最宽，在中央的两侧衍射波强度迅速减小，直至出现衍射波强度的最小值，即一级极小，此时的衍射角为，其中λ是波长，λ是狭缝宽度。两者取同一单位长度，然后，随着衍射角增大，衍射波宽度又逐渐增大，直至一级极大值，角度为。 2）双缝干涉实验的原理见图2：当一平面波垂直入射到一金属板的两条狭缝上时，则每一条狭缝就是次级波波源。由于两缝发出的次级波是相干波，因此在金属板背后面的空间中，将产生干涉现象。当然，电磁波通过每个缝也有狭缝现象。因此实验将是衍射和干涉两者结

合的结果。为了研究主要是由于来自双缝的两束中央衍射相互干涉的结果，令双缝的缝宽λ接近λ，例如：λ=32 mm，λ=40 mm，这时单缝的一级极小接近53°。因此，取较大的λ则干涉强度受单缝衍射影响大。 干涉加强的角度为, λ=1,2,… 干涉减弱的角度为, λ=1,2,… 图1 单缝衍射实验图2 双缝衍射实验 四、实验步骤 单缝衍射实验 步骤1：根据图3，连接仪器。调整单缝衍射板的缝宽。 步骤2：把单缝板放在支座上，应使狭缝平面与支座下面的小圆盘上的某一对刻度线相一致，此刻线应与工作平台上的90°刻度的一对刻线对齐。 步骤3：转动小平台，使固定臂的指针指在小平台的180°线处，此时小平台的0°线就是狭缝平面的法线方向。 步骤4：调整信号电平，使活动臂上的微安表示数接近满度。从衍射角0°开始，在单缝的两侧，衍射角每改变1°，读取微安表示数，并记录下来。 步骤5：画出单缝衍射强度与衍射角的关系曲线。

双缝干涉条纹间距公式的推导__两种方法

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word 版 整理 双缝干涉条纹间距公式的推导 如图建立直角坐标系，其x 轴上横坐标为2d -的点与2 d 的点为两波源。这两个波源的振动情况完全相同，则这两个波源发生干涉时的加强区为到两个波源的距离差为波长整数倍λn （零除外）的双曲线簇。其中??? ??- 0,2d 、??? ??0,2d 为所有双曲线的公共焦点。这个双曲线簇的方程为： 122222222 =??? ??-??? ??-??? ??λλn d y n x 用直线l y =去截这簇双曲线，直线与双曲线的交点为加强的点。将l y =代入双曲线簇的方程，有：

word 版 整理 122222222 =??? ??-??? ??-??? ??λλn d l n x 解得： 2222 4λ λn d l n x -+= 上式中，d 的数量级为m 410-，λ为m 710-。故2 222d n d =-λ，x 的表达式简化为： 22 4d l n x +=λ 其中l 的数量级为m 010，d 的数量级为m 4 10-。故422 10≈d l ，x 的表达式简化为： d l n d l n x λλ==2 2 可见，交点横坐标成一等差数列，公差为 d l λ，这说明： （1）条纹是等间距的； （2）相邻两条纹的间距为d l λ。 至此，证明了条纹间距公式：λd l x = ?。

杨氏双缝干涉条纹间距到底是不是相等的？ 海军航空工程学院李磊梁吉峰选自《物理教师》2008年第11期 在杨氏双缝干涉实验中，在现行的高中物理教科书中得出相邻的明纹（或者暗纹）中心间距为：Δx＝Lλ/d，其中L为双缝与屏的间距，d为双缝间距，对单色光而言，其波长λ为定值，所以我们得出的结论是干涉图样为等间距的一系列明暗相同的条纹，但是在现行的高中物理教科书中所给的干涉条纹的照片却并非如此，如图1。我们可以看到只是在照片中央部分的干涉条件是等间距的，但是在其边缘部分的条纹的间距明显与中央部分的条纹间距不同。问题到底出在哪里呢？ 首先我们来看现行的教科书上对于杨氏双缝干涉的解释，如图2。 设定双缝S1、S2的间距为d，双缝所在平面与光屏P平行。双缝与屏之间的垂直距离为L，我们在屏上任取一点P1，设定点P1与双缝S1、S2的距离分别为r1和r2，O 为双缝S1、S2的中点，双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，设P1与P0的距离为x，为了获得明显的干涉条纹，在通常情况下L>>d，在这种情况下由双缝S1、S2发出的光到达屏上P1点的光程差Δr为 word版整理

双缝干涉实验的研究

本科毕业论文（设计） 题目：双缝干涉实验的研究 学生：王晓敏学号： 201040610236 学院：物理与电子科学学院专业：物理学 入学时间： 2010 年 9 月 13 日 指导教师：屈奎职称：讲师 完成日期： 2014 年 5 月 12 日

诚信承诺 我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《双缝干涉实验的研究》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年月日

双缝干涉实验的研究 摘要：通过简单的方法和常用的材料分别设计制作出适合于实验室测量用和教室演示用双缝干涉实验器材。介绍了光源的选择和双缝的制作，并对刻线的不同情况对干涉图像的影响进行了图示说明。 关键词：双缝干涉；自制器材；波长； Study of the Double-slit Interference Experiment Abstract: A method and a simple design commonly used materials are suitable for laboratory measurements and classroom presentations with double-slit interference experiment equipment. Select the source and describes the production of double-slit, and the different situations engraved lines on interference images were illustrated. Key words: double-slit interference; homemade equipment; wavelength

论文—试用杨氏双缝实验说明干涉与衍射区别与联系

论文—试用杨氏双缝实验说明干涉与衍射区别与联系1、 试用杨氏双缝实验说明干涉与衍射区别与联系( 答干涉和衍射都是波的叠加，都有空间明暗不均匀现象，都不符合几何光学 的规律。前者是有限光束的叠加，后者是无数小元振幅的叠加;前者的叠加用求和 计算，后者的叠加用积分计算。前者不讨论单个不完整波面的问题，后者专门讨论单个不完整波面的传播问题。杨氏双缝中只讨论任一个缝的光传播是衍射，将每一个缝看作为一个整体讨论两缝之间的叠加则是干涉。 2、夫琅和费单缝衍射装置(如图)做如下单项变动，衍射图样将怎样变化? (1) 将点光源S沿X方向移动一小位移; (2) 将单缝沿Z方向平移一小位移; (3) 将单缝以Z轴为转轴转过一小角度; (4) 增大缝宽; (5) 增大透镜,的的口径或焦距; 2 (6) 将透镜L沿X方向平移一小距离; 2 (7) 将单缝屏沿X方向平移一小位移; (8) 将点光源换为平行于狭缝的理想线光源; (9) 在(,)的情况下将单缝旋转90度( 答:(,)屏幕上衍射图样沿与,移动的反方向移动(

(,)衍射图样无变化( (,)衍射图样同样以,轴为转轴向同一方向转过同样的角度( (,)各衍射极小向中央靠拢，衍射图样变窄( (,)增大,2的口径，衍射图样的极小和极大位置不变，但屏幕上的总光能量变大，明纹更加亮，若透镜口径小时有接收不到的靠边缘的衍射极大，增大透镜口径可以接收到;增大,2的焦距，各衍射极大向屏幕中心靠近，衍射图样变窄( (,)衍射图样不变( (,)衍射图样不变( (,)屏幕上，线光源上不同光源点形成的衍射图样的极大极小位置完全相同，它们彼此虽不相干，但叠加后会使明条纹更加明亮，条纹更加清晰( (,)由于线光源上不同的光源点的衍射图样彼此有位移，且它们不相干，叠加后会使衍射条纹可见度下降，甚至消失( 3、为何实际上不可能获得理想平行光束,要使光束发散得少些，应采取什么办法, 答衍射是光的波动性质所决定的，光在传播时一定会发生衍射，所以严格的平行光是不存在的(要使光束发散的小一些，应加大光束的孔径( 4、什么是光学仪器的像分辨本领,对理想光学系统成像来说，还存在分辨本领这个问题吗,人眼、望远镜、显微镜的分辨本领各用什么量表示,决定于什么, 答光学仪器的分辨本领，就是对所形成的不同物点的衍射斑的分辨能力(对于理想光学系 统，分辨本领的问题仍然存在(人眼、望远镜的分辨本领用恰可分辨的两物点相对系统张夹角来量度，夹角越小，分辨本领越大(人眼分辨本领由人眼的瞳孔直径决定(望远镜的分辨本领由物镜的孔径决定(显微镜的分辨本领用恰可分辨的两物点的距离来量度，距离越小，分辨本领越大(此分辨本领与所用光波的波长、物空

看说双缝实验

看说双缝实验 一项人类无法给出合理解释的科学实验，一种神秘力量在主导着感官 罡罡先生 2018-07-06 07:07:20 把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面，这样就形成了一个点光源（从一个点发出的光源）。现在在纸后面再放一张纸，不同的是第二张纸上开了两道平行的狭缝。从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上，就会形成一系列明、暗交替的条纹，这就是现在众人皆知的双缝干涉条纹。 科学家们想观察清楚如何会这样，于是他们在微观层面上来观察，架设高速摄像机，观察光子是如何一个一个通过缝隙形成波干涉的，这时候神奇的事情出现了，光子波的特性消失了！又变成人类最容易理解的粒子，只出现了两条条纹。这才引出了超级可怕和诡异的电子双缝干涉实验和后来石破天惊的的“延迟选择实验”，给整个人类带来了前所未有的思想冲击。 无数的科学家马上开始动手设计实验。当科学家在确定电子已经通过双缝后，迅速的在后面的板上放上摄像机的结果是，出现了两道条纹！反之亦然，如果迅速的拿掉摄像机，又会出现干涉条纹，即使我们在决定拿掉摄像机的时候，电子已经通过了双缝！这说明了什么？这意味着当我们没有看电子的时候，电子就不是实在的东西，它像个幽灵向四周散发开来，以波的形态悬浮在空间中。你一睁开眼睛，所有的幻影就立马消失，电子的波函数在瞬间坍缩，变成一个实实在在的粒子，随机出现在某个位置上，让你能看到它。 这个实验几乎颠覆了几千年来人们对客观世界的主流认识，具体而言，就是在人类认识世界的过程中，人的意识决定着客观对象的呈现方式。听起来好像天方夜谭，可这真真实实就是电子双缝干涉实验带给我们的震撼。在二十一世纪初科学界评选的令人头皮发炸的十大实验中，该实验高居榜首。用“毛骨悚然”来形容该实验一点也不为过。

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

单缝衍射实验讲义

光的衍射实验 实 验 说 明 书 北京方式科技有限责任公司

光的衍射实验 衍射和干涉一样，也是波动的重要特征之一。波在传播过程中遇到障碍物时，能够绕过障碍物的边缘前进。这种偏离直线传播的现象称为波的衍射现象。波的衍射现象可以用惠更斯原理作定性说明，但不能解释光的衍射图样中光强的分布。菲涅耳发展了惠更斯原理，为衍射理论奠定了基础。菲涅耳假定：波在传播过程中，从同一波阵面上各点发出的子波，经传播而在空间相遇时，产生相干叠加。这个发展了的惠更斯原理称为惠更斯－菲涅耳原理 【实验目的】 1．研究单缝夫琅禾费衍射的光强分布; 2．观察双缝衍射和单缝衍射之间的异同，并测定其光强分布，加深对衍射理论的了解; 3．学习使用光电元件进行光强相对测量的方法。 【实验仪器】 缝元件、光学实验导轨、半导体激光器、激光功率指示计、白屏、大一维位移架、十二档光探头。【实验原理】 （一）产生夫琅禾费衍射的各种光路 夫琅禾费衍射的定义是：当光源S和接收屏∑都距离衍射屏D无限远（或相当于无限远）时，在接收屏处由光源及衍射屏产生的衍射为夫琅禾费衍射。但是把S和∑放在无限远，实验上是办不到的。在实验中常常借助于正透镜来实现，实际接收夫琅和费衍射的装置有下列四种。 1．焦面接收装置（以单缝衍射为例来说明，下同） 把点光源S放在凸透镜L1的前焦点上，在凸透镜L2的后焦面上接收衍射场（图1） 2．远场接收装置 在满足远场条件下，狭缝前后也可以不用透镜，而获得夫琅禾费衍射图样。远场条件是：①光源 离狭缝很远，即 λ42 a R>>，其中R为光源到狭缝的距离，a为狭缝的宽度；②接收屏离狭缝足够远，

即λ42a Z >>，Z 为狭缝与接收屏的距离。（至于观察点P ，在λ 42 a Z >>的条件下，只要要求P 满足傍 轴条件。）图2为远场接收的光路，其中假定一束平行光垂直投射在衍射屏上。 如图1所示，从光源S 出发经透镜L 1形成的平行光束垂直照射到缝宽为a 的狭缝D 上，根据惠更斯－菲涅耳原理，狭缝上各点都可看成是发射子波的新 波源，子波在L 2的后焦面上叠加形成一组明暗相间的条纹，中央条纹最亮亦最宽。 （二）夫琅禾费衍射图样的规律 1．单缝的夫琅禾费衍射 实验中以半导体激光器作光源。由于激光束具有良好的方向性，平行度很高，因而可省去准直透镜L 1。并且，若使观察屏远离狭缝，缝的宽度远远小于缝到屏的距离（即满足远场条件），则透镜L 2也可省略。简化后的光路如图3所示。实验证明，当Z 约等于100cm ，a 约等于8?10-3cm 时，便可以得到比较满意的衍射花样。 图3中，设屏幕上P 0（P 0位于光轴上）处是中央亮条纹的中心，其光强为I 0，屏幕上与光轴成θ角（θ在光轴上方为正，下方为负）的P θ处的光强为I θ,则理论计算得出： 2 20 sin β β θI I = （1） 其中 λ θ πβs i n a = 式中θ为衍射角，λ为单色光的波长，a 为狭缝宽度，由式（1）可以得到： （1） 当0=β即（0=θ）时，0I I =θ，光强最大，称为中央主极大。在其他条件不变的情况下， 此光强最大值I 0与狭缝宽度a 的平方成正比。

实验用双缝干涉测光的波长(精)

实验用双缝干涉测光的波长 ●教学目标 一、知识目标 1.复习巩固双缝干涉实验原理. 2.观察双缝干涉图样，掌握实验方法. 3.测定单色光的波长. 二、能力目标 培养学生的动手能力和分析处理“故障”的能力. 三、德育目标 1.培养工作中的合作精神. 2.耐心细致的实验态度. ●教学重点 L 、d 、λ的准确测量. ●教学难点 “故障”分析及排除. ●教学方法 1.通过复习弄清测量原理. 2.学生动手实验，观察图样测定波长. ●教学用具 双缝干涉仪、光具座、光源、学生电源、导线、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头、刻度尺. ●课时安排 1课时 ●教学过程 一、复习基础知识 如图20—29所示，灯丝发出的光，经过滤片后变成单色光，再经过单缝S 时发生衍射，这时单缝S 相当于一单色光源，衍射光波同时达到双缝S 1和S 2之后，再次发生衍射，S 1、S 2双缝相当于两个步调完全一致的单色相干光源，通过S 1、S 2后的单色光在屏上相遇并叠加，当路程差P 1S 2-P 1S 1=k λ(k =0、1、2…)时，在P 1点叠加时得到明条纹，当路程差P 2S 2-P 2S 1= （2k +1）· 2 (k =0、1、2…)时，在P 2点叠加时得到暗条纹.相邻两条明条纹间距Δx ,与入射光波长λ，双缝S 1、S 2间距d 及双缝与屏的距离L 有关，其关系式为：Δx =d L λ，只要测出L ，d ,Δx ，根据这一关系就可求出光波波长λ.

若不加滤光片，通过双缝的光源将是白光，因干涉条纹间距（条纹宽度）与波长成正比，因此在亮纹处，各种颜色的光宽度不同，叠加时不能完全重合，从而呈现彩色条纹. 二、测量方法 两条相邻明（暗）条纹间的距离Δx 1用测量头测出.测量头由分划板、目镜、手轮等构成，（课本图实—3），转动手轮，分划板会左、右移动.测量时，应使分划板中心刻线对齐条纹的中心（课本图实—4），记下此时手轮上的读数a 1，转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻线对齐另一条相邻的明条纹中心时，记下手轮上的刻度数a 2，两次读数之差就是相邻两条明条纹间的距离，即Δx =|a 1-a 2|. Δx 很小，直接测量时相对误差较大，通常测出n 条明条纹间距离a ，再推算相邻两条明（暗）条纹间的距离，即条纹宽度Δx =1 n a . 三、学生活动 1.观察双缝干涉图样 （教师指导学生按步骤进行测量，也可引导学生先设计好步骤，分析研究后再进行，教师可将实验步骤投影） 步骤：（1）按课本图实—2，将光源、单缝、遮光管、毛玻璃屏依次安放在光具座上. （2）接好光源，打开开关，使灯丝正常发光. （3）调节各器件的高度，使光源灯丝发出的光能沿轴线到达光屏. （4）安装双缝，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5~10 cm. （5）放上单缝，观察白光的干涉条纹. （6）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹. 2.测定单色光的波长 （1）安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹. (2)使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a 1，转动手轮，使分划板中心刻线移动；记下移动的条纹数n 和移动后手轮的读数a 2,a 1与a 2之差即为n 条亮纹的间距. (3)用刻度尺测量双缝到光屏间距离L . (4)用游标卡尺测量双缝间距d (这一步也可省去，d 在双缝玻璃上已标出） （5）重复测量、计算，求出波长的平均值. (6)换用不同滤光片，重复实验. 四、实验过程中教师指导 （1）双缝干涉仪是比较精密的实验仪器，实验前教师要指导学生轻拿轻放，不要随便拆分遮光筒，测量头等元件，学生若有探索的兴趣应在教师指导下进行. (2)滤光片、单缝、双缝、目镜等会粘附灰尘，要指导学生用擦镜纸轻轻擦拭，不用其他物品擦拭或口吹气除尘. (3)指导安装时，要求学生注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且竖直，引导学生分析理由. （4）光源使用线状长丝灯泡，调节时使之与单缝平行且靠近. (5)实验中会出现像屏上的光很弱的情况.主要是灯丝、单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴线所致；干涉条纹的清晰与否与单缝和双缝是否平行很有关系.因此（3）（4）两步要求应在学生实验中引导他们分析，培养分析问题的能力. （6）实验过程中学生还会遇到各种类似“故障”，教师要鼓励他们分析查找原因.

单缝衍射与双缝干涉

实验Experiment P58: Light Intensity in Double-Slit and Single-Slit Diffraction Patterns 双缝和单缝衍射斑的光强Concept: interference 概念：干涉，衍射Time: 45 m 时间：45分钟 SW Interface: 500,700 or 750 科学工作室接口：500,700或750 Macintosh file: P58 Diffraction Patterns Windows file:

EQUIPMENT NEEDED 所需仪器 1. Science Workshop Interface科学工作室接口 2. Light Sensor CI－6504A 光传感器 CI－6504A 3. Rotary Motion Sensor (RMS) CI－6538 旋转运动传感器 CI－6538(RMS) 4. Slit Accessories OS－8523 单缝，双缝和多缝

5. Laser OS－8525 激光器 6. Aperture Bracket OS－8534 光传感器支架 7. Linear Translator OS－8535 线性运动附件（用于RMS） 8. 1.22 m Optics Track 1.22米光轨

PURPOSE 目的 The purpose of this laboratory activity is to investigate the wave nature of light by studying diffraction patterns. 本实验的目的是通过衍射斑研究光的波动性。 Theory: Part One 理论：第一部分 In 1801, Thomas Young obtained convincing evidence of the wave nature of light. Light from a single source falls on a slide containing two closely spaced slits. If light consists of tiny particles (or “corpuscles” as described by Isaac Newton), we might expect to see two bright lines on a screen placed behind the slits. Young observed a series of bright lines. Young was able to explain this result as a wave interference phenomenon. Because of diffraction, the waves leaving the two small slits spread out from the edges of the slits. This is equivalent to the interference pattern of ripples produced when two rocks are thrown into a pond. 1801年，Thomas Young获得了光具有波动性的有力证据。由点光源发出的光照射到一个具有双缝的屏上，如果光由很小的粒子（或牛顿描述的“微粒”）组成，则在双缝后的接收屏上应该看到两根亮线。而Young看到了一系列的亮线。Young用波的干涉现象解释了这一结果。由于衍射，通过两狭缝的光波将向缝的边缘扩散，这与向池塘中投入两块石头而引起的水波的干涉纹一样。 In general, the distance between slits is very small compared to the distance from the slits to the screen where the diffraction pattern is observed. The rays from the edges of the slits are essentially parallel. Constructive interference will occur on the screen when the extra distance that rays from one slit travel is a whole number of wavelengths in difference from the distance that rays from the other slit travel. Destructive interference occurs when the distance difference is a whole number of half-wavelengths. 通常，双缝的间距远小于双缝到用于观察衍射斑的接收屏的距离。从缝的边缘发出的光线基本平行。当从一个狭缝中出射的光到达接收屏的距离与从另一个狭缝中出射的光到达接收屏的距离之差为波长的整数倍时，在接受屏上将发生相长干涉，当距离之差为半波长的整数倍时，将发生相消干涉。 For two slits, there should be several bright points (or “maxima”) of constructive interference on either side of a line that is perpendicular to the point directly between the two slits. 对于双缝，由于干涉相长将在接收屏上出现几个亮点(或光强极大值) ，这些亮点对称地排列在接收屏上。 Theory: Part Two 原理：第二部分 The interference pattern created when monochromatic light passes through a single slit is similar to the pattern created by a double slit, but the central maximum is measurably brighter than the maxima on either side of the pattern. Compared to the double-slit pattern, most of the light intensity is in the central maximum and very little is in the rest of the pattern. 单色光通过单缝以后产生的衍射斑与双缝干涉花样很相似，但是中央主极