光的干涉— 刘叔物理

光到底是什么？在1801年，物理学家托马斯.杨观察到了光的干涉现象，这说明了光是一种波，具有波动性。

杨氏干涉实验

如上图所示，让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，如果光是一种波，狭缝就形成了两个波源，并且两波源的频率、相位、振动方向总是相同的，两列波在传播过程中会在空间叠加，会产生相互加强或相互减弱的区域，因此在挡板后面的光屏上会产生明暗相间的条纹。

托马斯.杨在实验中发现了这种现象，从而证明了光确实是一种波。

产生干涉的条件：由振动相同的光源发出的光相互叠加。上述实验中狭缝S1、S2相当于于两个振动情况总是相同的波源。

杨氏双缝干涉实验

实验介绍

1、装置：红滤色片、单缝、双缝、屏幕、光源。

2、装置特点：双缝S1、S1很近，双缝S1、S2与单缝S的距离相等。

3、实验装置作用说明

（1）红滤色片：获得单色光（红光）。
（2）单缝：是获得线光源。
（3）双缝：相当于两个振动情况完全相同的光源，双孔的作用是获得相干光源。

实验结果：在光屏上会得到红色的明暗相间的条纹。如下

明暗相间的条纹

干涉图样条纹的特点

（1）明暗相间。
（2）条纹等宽等距。
（3）条纹亮度相同。
（4）两缝S1、S2中垂线与屏幕相交位置是亮条纹—中央亮纹。

光的干涉现象理论解释

由于从S1、S2发出的光是振动情况完全相同，又经过相同的路程到达P点，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的也一定是波峰，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的也一定是波谷，确信在P点激起的振动，振幅A＝A1+A2为最大，P点总是振动加强的地方，故应出现亮纹，这一条亮纹叫中央亮纹。（又叫零级亮纹）

同理，当S1、S2发出的光到屏的距离差等于光的1个波长时，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的也一定是波峰，即上图，P1点总是振动加强的地方，故应出现亮纹，这一条亮纹叫第一亮纹。

同理，当S1、S2发出的光到屏的距离差等于光的2个、3个、4个、n个波长时，光屏上总是振动加强的地方，应出现亮纹。

那光屏上什么时候出现暗条纹呢？同理也可以推导出，当光屏上某点如果是振动减弱点，那该点就出现暗条纹，即从S1、S2发出的光在屏上的振动方向是相反的。当S1、S2发出的光到屏的距离差等于光的1/2个、3/2个、5/2个、（2n+1）/2个波长时，光屏上总是振动减弱的地方，应出现暗条纹。

杨氏双缝干涉实验图

杨氏双缝干涉实验总结规律

1、光程差等于半波长的偶数倍时（也可也说等于波长的整数倍），出现亮条纹。

2、光程差等于半波长的奇数倍时，出现暗条纹。

3、干涉条纹间距公式

L表示双缝到屏的距离、d表示双缝S1、S2之间的距离，λ表示波长。

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