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近代物理实验：杨氏双缝干涉实操指导手册一、实验目的本实验旨在通过杨氏双缝干涉的实际操作，帮助学生加深对波动光学基本原理的理解，并通过实验数据的收集和分析，进一步加深对干涉现象的认识。
二、实验原理1. 杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉是一种经典的干涉实验。
当一束光通过两个间距较小的狭缝后，光波会发生干涉现象。
通过观察干涉条纹的位置和形态，可以推断出光波的波长和波速等物理量。
2. 干涉条纹在杨氏双缝干涉中，两个狭缝会形成一系列亮暗相间的干涉条纹。
其中，亮条纹表示光程差为整数倍波长，暗条纹表示光程差为半整数倍波长。
三、实验器材1.光源：稳定的单色光源2.双缝装置：包含两个相邻的狭缝3.屏幕：用于观察干涉条纹4.尺子和刻度尺：测量实验参数四、实验步骤1. 实验准备1.将双缝装置置于光源前方。
2.调整双缝装置，使两缝间距相等且与光源垂直。
3.将屏幕放置在较远的位置，以便观察干涉条纹。
2. 实验操作1.打开光源，使光线通过双缝产生干涉。
2.观察屏幕上的干涉条纹。
3.使用尺子和刻度尺测量干涉条纹间距等实验数据。
3. 数据处理1.根据实验数据计算出光波的波长和波速。
2.绘制出干涉条纹的图像，并分析其特征。
五、实验注意事项1.操作时要注意保持实验环境的稳定。
2.光线要足够强且单色，以获得清晰的干涉条纹。
3.实验结束后，注意关闭光源并整理实验器材。
六、实验结果与分析通过本次实验，我们成功观察到了杨氏双缝干涉产生的干涉条纹，并通过数据处理计算出了光波的波长和波速。
实验结果与理论值较为接近，说明本次实验取得了成功。
七、实验拓展学生可以尝试调整双缝间距、光源波长等参数，观察干涉条纹的变化，进一步了解杨氏双缝干涉的规律。
八、结论通过本次实验，学生对杨氏双缝干涉的原理和实际操作有了更深入的了解，进一步巩固了波动光学的知识。
希望同学们在实验中认真思考和实践，不断提升实验能力和科学素养。
参考文献1.Young, T. (1802).。
物理光学实验讲义武汉纺织大学实验一 杨氏双缝干涉实验一、 引言杨氏干涉实验是用分波前法产生干涉的最著名实验。
通过对杨氏干涉实验光路的搭建、调节和使用，可以提高学生调节光路的能力，并且初步了解分波前干涉的原理和特点。
二、 涉及内容波动光学、光学测量、光学衍射三、 实验原理接收屏MX 正方向 Pr 1S 1 r 2Z 正方向S 2 D图1 杨氏双缝干涉原理图考察屏M 上某点P 出的强度分布。
由于S 1，S 2对称设置，且大小相等，可以认为由S 1，S 2发出的两光波在P 点光强度相等，即I 1=I 2=I 0，则P 点的干涉条纹强度分布为：2cos 4cos 2202121δδI I I I I I =++=用∆=-=k r r k )(12δ带入，得： ])([cos 41220λπr r I I -= 表明P 点得光强I 取决于两光波在该点的光程差)(12r r -=∆相位差δ。
设P 点坐标（x ，y ，D ），则 22211)2(D y d x P S r ++-==，22222)2(D y d x P S r +++==, 式中，d 是两相干点光源S 1，S 2间的距离，D 是两相干光源到观察屏（干涉场）M 的距离。
由上面两式可得xd r r 21122=-，于是 12122r r xd r r +=-=∆，实际情况中，d<<D ，若同时x ，y<<D ，则D r r 221≈+，故Dxd r r ≈-=∆12 于是有 ][cos 420D xd I I λπ=， 上式表明，x 相同的点具有相同的强度，形成同一条干涉条纹。
当dD m x λ= ，，，210(±±=m …） 时，屏M 上有最大光强04I I =，为亮纹；当dD m x λ)21(+= ，，，210(±±=m …） 时，屏M 上光强极小为0=I 得暗纹。
上述结果表明，屏幕上z 轴附近的干涉图样由一系列平行等距的明暗直条纹组成，条纹的分布呈余弦平方变化规律，条纹的走向垂直于S 1，S 2连线（x 轴）方向。
杨氏双缝干涉干涉是光学中一种常见的现象，它制约着光的传播以及我们对光的理解。
其中，杨氏双缝干涉是经典的干涉实验之一。
本文将通过对杨氏双缝干涉的解析，详细介绍其原理、实验步骤以及实验结果。
一、杨氏双缝干涉原理杨氏双缝干涉是指当光通过两个紧密且等宽的缝隙时，光的波动特性导致的一种干涉现象。
当光线通过两个缝隙时，它们会发生干涉，交叠形成一系列亮暗条纹。
这是因为光的波动特性使得每个缝隙都成为了一个次级光源，这些次级光源形成的波前在空间中相互干涉，产生了不同的干涉图案。
二、实验步骤1. 准备实验装置：首先，需要准备一个光源、一个狭缝、一个屏幕以及一台可调节的显微镜。
将光源置于较远的位置，将狭缝置于光源与屏幕之间，确保光线能够通过狭缝均匀地照射在屏幕上。
2. 调整狭缝宽度：调整狭缝的宽度，使其尽量保持均匀并且两个缝隙之间的距离相等。
3. 观察干涉图案：将显微镜对准屏幕上的干涉图案，并调节焦距。
通过显微镜观察，将会看到一系列明暗相间的条纹。
这些条纹是由缝隙产生的次级光源交叠形成的。
三、实验结果杨氏双缝干涉实验的观察结果是一系列条纹，其特点如下：1. 条纹间距：相邻两条亮纹或暗纹之间的距离相等，且依赖于光源波长以及缝隙间距，可以通过公式Δx = λL/d计算得到，其中Δx为条纹间距，λ为光源波长，L为狭缝到屏幕的距离，d为缝隙间距。
2. 条纹明暗：亮纹代表光的增强，暗纹代表光的减弱。
这是因为两个缝隙发出的光波在某些方向上相互增强，形成亮纹；而在其他方向上相互抵消，形成暗纹。
3. 干涉级数：根据实验结果，可以观察到不同级别的干涉条纹。
首先出现的为一级暗纹与一级亮纹，然后是二级暗纹与二级亮纹，以此类推。
干涉级数越高，条纹越密集。
四、应用与意义杨氏双缝干涉实验是光学研究中的重要实验之一，它具有以下应用与意义：1. 验证光的波动理论：杨氏双缝干涉实验结果可以很好地验证光的波动性质。
实验证实了平面波的效应以及波的叠加原理。
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S1和S2的屏。
S1和S2彼此相距很近，且到S等距。
根据惠更斯原理，S1和S2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，S1和S2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S1和S2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S1和S2到S的距离相等，S1和S2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S1和S2连线的中心，x轴的方向为S1和S2连线方向，假定屏幕上任意点P的坐标为（x,y,D），那么S1和S 2到P点的距离r1和r2分别写为：1122r S pr S p====(1)由上两式可以得到22212r r xd -=若整个装置放在空气中，则相干光到达P 点的光程差为： 21122xdL r r r r ∆=-=+ 在实际情况中，，这时如果x 和y 也比D 小的多（即在z 轴附近观察）则有122r r D +≈。
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、测钠光波长数据表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：λ¯=钠黄光波长公认值（或称标准值）：589.44nm3、绝对误差△λ=｜589.44-λ¯｜=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。
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：λ¯=
钠黄光波长公认值（或称标准值）：589.44nm
3、绝对误差△λ=｜589.44-λ¯｜=
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？。
