物理光学 双光束干涉(1)

双光束干涉的基本条件《双光束干涉的基本条件》有一次啊，我和我的实验室小伙伴在做光学实验，那场景简直是“鸡飞狗跳”。

小伙伴大喊着：“这双光束干涉到底需要啥条件啊，怎么就是出不来效果呢？”这就引出了我们今天要好好讨论的双光束干涉的基本条件。

那到底啥是双光束干涉呢？简单来说，就是两束光相互叠加后产生的一种光学现象，有的地方加强了，有的地方减弱了。

这就像是两个人在拔河，如果力都往一块儿使就加强了，如果方向相反那就相互抵消减弱了，不过光可比这拔河复杂多了。

首先啊，光源得是相干光源。

啥叫相干光源呢？就好比两个双胞胎，得非常相似。

光是一种电磁波，相干光源发出的光它的频率得相同，要是频率不一样，就像两个人唱歌不在一个调上，肯定没法很好地产生干涉现象。

比如说，我们常见的普通灯泡发出的光就不是相干光，因为里面各种频率的光都有混在一起，乱哄哄的。

但是像激光就很容易满足这个条件，激光的频率那是相当单一的，就像训练有素的士兵一样整齐。

而且啊，相干光源的相位差还得保持恒定。

这相位就像是两个人出发的起始位置，定好了就不能乱变，如果一会儿超前一会儿落后，那也没法玩干涉了。

其次呢，这两束光还得满足振动方向相同或者有平行的振动分量。

这就好比两个人跳舞，得朝向一个方向扭，要是一个横着扭一个竖着扭，那肯定乱套了，光也同理。

如果振动方向完全垂直，那是不可能形成干涉现象的。

不过要是有平行的分量，那至少还能部分地干涉一下。

再就是两束光在相遇的区域里，它们的光程差还得在相干长度之内。

啥叫光程差呢？就是两束光走过的路程不一样产生的差值。

比如说一束光抄近道了，另一束光绕路了。

但是这个差值得在一个合理的范围内，要是超出了相干长度，就像两个人走散得太远了，那也就没法干涉了。

打个比方啊，你和朋友约好了在一个广场碰面一起做点啥，但是他离得太远，你们的“波”（就类比着资源或者联系之类的东西）完全到不了一起，那还咋相互作用呢。

从实际操作来说啊，我觉得对于那些想做好双光束干涉实验的人，在选择光源的时候就要特别小心了。

揭示光的干涉现象的双光束干涉实验引言：光的干涉现象是物理学中一个重要的现象，它可以用于分析和理解光的性质。

双光束干涉实验是一种常见的实验方法，通过它可以直观地观察到光的干涉效应。

本文将详细介绍这个实验的背景、原理、实验过程以及实验的应用和其他相关的专业性角度。

一、背景介绍：光的干涉现象是指两束或多束光相互叠加时产生的互相增强或抵消的现象。

这种现象说明了光既可以表现出波动性，又可以表现出粒子性。

二、双光束干涉实验原理：双光束干涉实验是通过将单色光分为两束光，并使它们在某一空间区域内相遇，进而产生干涉现象。

其核心原理是叠加原理和相干性原理。

1. 叠加原理：光的叠加原理是指当两束或多束光相遇时，它们的振幅将叠加在一起。

在双光束干涉实验中，单色光通过分光镜分成两束光，然后经过不同的光程传播，再次汇聚到一起。

这时，两束光会发生干涉现象，根据光程差的不同，干涉会有增强或抵消的效果。

2. 相干性原理：相干性是指两束或多束光波的波形之间存在一定关系，可以通过相位差来描述。

两束光在叠加的时候，它们的相位差决定了干涉的结果。

当相位差为整数倍的2π时，叠加效果增强；当相位差为奇数倍的π时，叠加效果抵消。

因此，控制相位差是双光束干涉实验中的关键。

三、实验准备：进行双光束干涉实验前，我们需要准备一些实验装置。

以下是一些基本的实验装置和材料：1. 光源：单色光是必需的，如使用激光器或单色滤光片。

2. 分束器：通常使用半透镜或分光镜来将光分成两束。

3. 光路调节装置：如平行平板或反射镜，用于调节两束光的光程差。

4. 探测器：如光电二极管或底片，用于通过观察干涉条纹来检测干涉现象。

四、实验过程：下面将详细介绍双光束干涉实验的实验过程：1. 确定光源：选择一种适合的单色光源，如激光器。

2. 分束器设置：将光通过分束器分成两束光。

可以使用半透镜或分光镜来实现分束。

3. 光路调节：通过调整平行平板或反射镜的位置，控制两束光的光程差。

一、双光束干涉：1. 如图所示，折射率2 1.2n =的油滴落在3 1.5n =的平板玻璃上，形成一上表面近似于球面的油膜测得油膜中心最高处的高度 1.1m d m μ=，用600nm λ=的单色光垂直照射油膜，求： (1) 油膜周边是暗环还是明环？ (2) 整个油膜可看到几个完整暗环？解：(1)因为光在油膜的上下表面反射时，均发生半波损失，故光程差：22n d δ=在油膜的边缘处，0d =，故0δ=，为亮纹。

(2)产生暗纹的条件是()22212n d j λδ==+，(j 为整数)，故2222113.922m n d n dj λλ=-≤-= 所以暗环最高级3j =，整个油膜可以看到4个完整暗环。

2. 如图所示，这是一种利用干涉条纹的移动来测量气体折射率的原理性结构。

在双缝之一1S 后面置放一长度为l 的透明容器，待测气体徐徐注入容器而使空气逐渐排出，在此过程中，观察者视场中的条纹就将移动，人们可由条纹移动的方向和数目，测定气体的折射率。

(1)若待测气体的折射率大于空气折射率，试预测干涉条纹怎样移动？(2)设l 为2cm ，光波长为589.3nm ，空气折射率为1.000276；往容器内充以氯气，观测到条纹移动了20个，求待测氯气的折射率。

λS1S2SPl解：(1) 条纹向上移动。

(2) 光程差变化为：120δλ=()20n n l δ=-根据题意，12δδ= 解得0201.000865n n lλ=+=3. 如图所示的劳埃德镜装置中，各物理量的数值分别为：2a cm =，3b m =，5c cm =，0.5e mm =。

光波的波长为589.3nm λ=。

试求：(1) 屏上条纹间距； (2) 屏上的总条纹数。

解：(1)劳埃德镜为双光束干涉，两个光源的间距为：2d e = 条纹间距为：1.77a b cy r mm ddλλ++∆=== (2) 干涉区域的线度为：()122121tan tan y y y Oy Oy c b b αα==-=+-ae cbSO又2tan e a α=，1tan e a cα=+ 代入得54y mm =条纹数29.76yN y==∆ 可以看到29条条纹。

双光束干涉的实验观察与分析双光束干涉是一种常见的光学现象，它是由两束光线交叠产生的干涉现象。

在双光束干涉实验中，我们通过调整两束光线的相位差和角度来观察干涉条纹的变化，并通过分析实验结果来了解干涉现象的原理。

在实验前，我们首先准备一束光线，可以使用激光器或者光源加透镜来获得平行的光线。

然后，我们将这束光线分为两束，分别被称为光路1和光路2。

在光路1和光路2的交点处放置一块半透明的玻璃板，玻璃板可以将光线分成反射光和透射光。

当两束光线汇聚到一起时，它们会在焦点附近产生干涉现象。

我们可以通过观察在屏幕上形成的干涉条纹来观察干涉现象。

在观察中，我们首先调整光路1和光路2之间的相位差。

当两束光线的相位差为一个波长的整数倍时，它们在焦点附近会产生明亮的条纹。

而当相位差为半波长的整数倍时，它们在焦点附近会产生暗条纹。

这是因为两束光线的相位差决定了它们的叠加效果，当相位差为整数倍时会产生叠加增强的效果，而当相位差为半波长的整数倍时会产生叠加抵消的效果。

接下来，我们可以通过调整光路1和光路2之间的角度来改变干涉条纹的间距。

当两束光线的角度发生变化时，干涉条纹的间距也会随之改变。

根据干涉条纹的间距可以计算出两束光线之间的角度差。

通过对双光束干涉实验进行观察和分析，我们可以了解光线的波动性质。

干涉现象表明，光线是按波动理论传播的。

另外，我们还可以通过干涉实验来测量光源的波长和光线的相位差。

在实际应用中，干涉现象在测量和检测领域具有重要的应用价值。

总的来说，双光束干涉实验展示了光线的干涉现象，通过观察干涉条纹的变化可以了解光线的波动性质。

这种实验方法简单易行，适用于教学和研究领域，对深入理解光学现象具有重要意义。

双光束干涉实验不仅可以用来观察干涉条纹的变化，还可以用来研究光的相干性及光的干涉现象的性质。

相干性是衡量光强波动的规律性和有序性的度量。

如果两束光的相位相同或者相差为整数倍的波长，那么它们会产生明亮的干涉条纹，这是由于两束光的振幅相加叠加而成。