大学物理光程、光程差、双缝讨论.doc

大学物理光程、光程差、双缝讨论大学物理?5-3光程与光程差在杨氏双缝干涉实验中,若某缝用以介质薄片挡住,或整个装置浸入某种透明液体中,情况怎样,首先引入光程概念,考虑干涉现象,关键是相位差~一、光程ABr真空中,波长A,B,,r,波长介质中nn折射率,光在真空中:频率,速度,,,,光在媒质中:频率,速度u,,波长,,nn2,AB,r点,真空中相位落后,22,,AB,,rnr点,介质中相位落后,相位变化不相等~,,,光在真空中几何路程光在介质中走过与在真空中走过相位差相等~nrr光程:折射率与几何路程的乘积。当光经历几种介质时,nnr光程=,ii将介质中的路程折算成真空中的路程。二、光程差Sn11r1Prn2S22相位差6060大学物理,,22,,,,,,,rr,,,,,,,201021,,21,,22,,,,,,,,nrnr,,,,20102211,,,,,,22,,,,,,,,,,nrnr,,,,,,,,,,201022112010,,光程差,,,nrnr2211设两个光源同相位,,,,02010即2,,,,,,,真空中的波长由相长和相消条件()干涉相长,,,,,2kk,0,1,2,?()干涉相消,,,,,,(21)kk,0,1,2,?可得,,,,2k()干涉相长k,0,1,2,?2,,,,,(21)k()干涉相消k,0,1,2,?2,在分析问题时,只需要考虑光程,注意为真空中波长。好处:统一用真空波长表达相位的变化。三、薄透镜的等光程性在光学中经常用到透镜,需要指出的是透镜不附加光程差。亮点亮点6161大学物理aF'F、和三条光线几何路程不等,但光程相等~AFBF透镜不附加光程差~(不证)二、双缝干涉实验的讨论1、光源移动xzr1,pyos1Rr1s2,pd中央亮纹o,sδsδD2R2光源下移:S光源在时,P(0级亮):rr,,0210,,SRrRr,,,,0光源在P时,(0级亮):,,,,22110RRrr,,,1221RR,rr,下移:,(0级亮纹上移,条纹宽度不变)21122,,,,,,rr,,,,,,,020121,22,,,0,,,,,RRrrSS(和光源初相差),,,,212112,,22,,d,,,,RRx,,21D,,思考:光源向上移动,6262大学物理S上下移动光源,的移动方向与条纹的移动方向相反,条纹宽度不变~d2、改变双缝间距D,,,xdd,,条纹变密(当大到一定程度,条纹密不可分,一个亮带,,,xd,无干涉)3、将一缝的宽度稍增加一点:,暗条纹处有一定光强,条纹衬比度变差。条纹宽度和中心位II,I,012min置不变。4、推广:用白光做实验D,亮纹中心:xk,,2波长越长,条纹愈稀~,d2不同波长光都形成自己的干涉条纹~中央条纹为白光~除0级外,其余级次都将错开,彩色条纹~5、整个装置放入某透明媒质(折射率)n,光在真空中:频率,速度,,,,u,光在媒质中:频率,速度,波长,,nnDD,,,,,x,ddnn,1,,x,,条纹变密PPEx:杨氏双缝屏点为第3级明纹,整个装置浸入某透明液体中,变为第4n,?级明纹,求液体的折射率Pr1S1r2S2解:[分析]用光程差,不考虑波长变化~在空气中做实验时,光程差,,,,rr3,1216363大学物理浸入液体后,光程差为,,,,nrr4,,,221可得4(水)n,,、某缝