双缝干涉
双源干扰
- 要观测到双源干涉条纹,波源必须为:
- 连贯的(恒定相位差)
- 单色(单波长)
- 当两个波相互干扰时,所产生的波取决于相位差在两波之间
- 这正比于路径的区别可以用波长来表示λ海浪
- 从图中可以看出,从狭缝S发出的波2要比从S1到达屏幕上的同一点
- 这个距离的差是路径的区别
光程差是由波长决定的
- 为有建设性的干涉(或极大值)时,波长的差将是一个整波长的整数
- 为具有破坏性的干扰(或极小值)将是一个整波长加半波长的整数
- n这是极大值/极小值的顺序吗?因为干涉图通常会产生不止一个极大值/极小值
- 一个极大值阶的例子如下所示:
以极大值数量级显示的光波干涉图样
- n= 0从中间取,n= 1是两边各1,以此类推
杨氏双缝实验
- 杨的双缝实验证明了光波如何能产生干涉图样
- 实验设置如下:
杨氏双缝实验安排
- 当一个单色光源被放置在一个狭缝后,光被衍射,在两个狭缝处产生两个光源一个而且B
- 由于两个光源都来自同一个主光源,所以它们是连贯的因此会产生一个可观测的干涉图样
- 来自双狭缝的衍射光产生了由亮条纹和暗条纹组成的干涉图案
工作的例子
两个相干声源S1和S2分别在空中相距65厘米,如下图所示。这两个源振动相位一致,但振动幅度不同。一个麦克风M位于距离S1 150厘米处,沿垂直于S的线1和S2.麦克风检测声音强度的最大值和最小值。来自S的声音的波长1到S2通过增加频率来降低。Determine which orders of maxima are detected at M as the wavelength is increased from 3.5 cm to 12.5 cm.
考试技巧
路径差更具体地说,是一条路径比另一条路径长或短多少。换句话说,区别在远方。确保不要把它和两条路径之间的距离混淆。
条纹间距方程
- 条纹间距可由干涉图和实验装置计算得到
- 这些是用双缝方程联系起来的:
用w, s, D表示的双缝干涉方程
- 屏幕上的干涉图案将显示为“条纹”,即暗或亮的条纹
- 有建设性的干扰通过明亮的不同强度的流苏(最强烈的在中间)
- 具有破坏性的干扰显示为黑暗看不见光的边缘
- 由于可见光的波长很短,条纹之间的距离非常小
- 一个单色光源使条纹更容易观察
工作的例子
激光被放置在双缝前面,如下图所示。激光器发射频率为750太赫兹的光。在屏幕上观察到的极大值P和Q的分离为15毫米。双缝与屏风的距离为4.5米。计算两条狭缝的间距。
考试技巧
自w,年代而且D都是距离,很容易混淆它们指的是什么。在上面的注释中标注双缝图将有助于记住顺序,即。w而且年代分子和D分母下面。
干扰模式
- 如果将单色激光换成白光光源,观察到的干涉图样略有不同
- 白光是由可见光的所有颜色组成的,所以,每个波长的白光都会产生自己的干涉图案
- 中央条纹是白色的,因为在那个位置,所有波长的路径差为零,因此所有波长都会到达在阶段
- 因此,中心边缘的颜色与光源相同,即白色
- 第一个最大值出现在路径差为λ时
- 由于蓝光的波长比红光短,因此路径差为小,因此会出现蓝色最大值更紧密的到中心
- 每种颜色在稍微不同的位置会产生一个最大值,所以颜色会扩散成一个光谱
除了中央的白色条纹外,每个条纹都是可见的光谱。红色的衍射最多,紫色的衍射最少