光到底是什么?在1801年,物理學家托馬斯.楊觀察到了光的干涉現象,這說明了光是一種波,具有波動性。
?楊氏干涉實驗
如上圖所示,讓一束單色光投射到一個有兩條狹縫S1和S2的擋板上,兩狹縫相距很近,如果光是一種波,狹縫就形成了兩個波源,并且兩波源的頻率、相位、振動方向總是相同的,兩列波在傳播過程中會在空間疊加,會產生相互加強或相互減弱的區域,因此在擋板后面的光屏上會產生明暗相間的條紋。
托馬斯.楊在實驗中發現了這種現象,從而證明了光確實是一種波。
產生干涉的條件:由振動相同的光源發出的光相互疊加。上述實驗中狹縫S1、S2相當于于兩個振動情況總是相同的波源。
楊氏雙縫干涉實驗
實驗介紹
1、裝置:紅濾色片、單縫、雙縫、屏幕、光源。
2、裝置特點:雙縫S1、S1很近,雙縫S1、S2與單縫S的距離相等。
3、實驗裝置作用說明
(1)紅濾色片:獲得單色光(紅光)。
(2)單縫:是獲得線光源。
(3)雙縫:相當于兩個振動情況完全相同的光源,雙孔的作用是獲得相干光源。
實驗結果:在光屏上會得到紅色的明暗相間的條紋。如下
明暗相間的條紋
干涉圖樣條紋的特點
(1)明暗相間。?
(2)條紋等寬等距。
(3)條紋亮度相同。
(4) 兩縫S1、S2中垂線與屏幕相交位置是亮條紋—中央亮紋。
光的干涉現象理論解釋
由于從S1、S2發出的光是振動情況完全相同,又經過相同的路程到達P點,其中一條光傳來的是波峰,另一條傳來的也一定是波峰,其中一條光傳來的是波谷,另一條傳來的也一定是波谷,確信在P點激起的振動,振幅A=A1+A2為最大,P點總是振動加強的地方,故應出現亮紋,這一條亮紋叫中央亮紋。(又叫零級亮紋)
同理,當S1、S2發出的光到屏的距離差等于光的1個波長時,其中一條光傳來的是波峰,另一條傳來的也一定是波峰,即上圖,P1點總是振動加強的地方,故應出現亮紋,這一條亮紋叫第一亮紋。
同理,當S1、S2發出的光到屏的距離差等于光的2個、3個、4個、n個波長時,光屏上總是振動加強的地方,應出現亮紋。
那光屏上什么時候出現暗條紋呢?同理也可以推導出,當光屏上某點如果是振動減弱點,那該點就出現暗條紋,即從S1、S2發出的光在屏上的振動方向是相反的。當S1、S2發出的光到屏的距離差等于光的1/2個、3/2個、5/2個、(2n+1)/2個波長時,光屏上總是振動減弱的地方,應出現暗條紋。
楊氏雙縫干涉實驗圖
楊氏雙縫干涉實驗總結規律
1、光程差等于半波長的偶數倍時(也可也說等于波長的整數倍),出現亮條紋。
2、光程差等于半波長的奇數倍時,出現暗條紋。
3、干涉條紋間距公式
L表示雙縫到屏的距離、d表示雙縫S1、S2之間的距離,λ表示波長。