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除了光的衍射之外,光的干涉也证明了光的波动性,在考察的概率中,光的干涉也要比光的衍射多一些,因为光的干涉在高中阶段可以定量的计算。
物理学中,光的干涉是两列或两列以上的光波在空间中重叠时发生叠加从而形成新的波形的现象。
关于这个定义,我们说明三点,一是任意两束光相遇都可以产生叠加,只不过是相干光产生的,是稳定的干涉图样,而非相干光产生的不是稳定图样。二是干涉说的是某些位置加强,某些位置削弱,因此,单独说某个位置发生了干涉,这种说法是不正确的。三是什么是相干光?也就是产生稳定干涉的条件:只有两列光波的频率相同,位相差恒定,振动方向一致的相干光源,才能产生光的干涉。今天我们主要来看一下双缝干涉
双缝干涉:由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是相同的相干光波.屏上某点到双缝的路程差是波长整数倍处出现亮纹,是半波长的奇数倍处出现暗纹.相邻的两条明条纹(或暗条纹)之间的距离△x与波长λ、双缝间距d及屏到双缝距离L的关系为△x=L/d*λ。
上式说明,两缝间距离越小、缝到屏的距离越大,光波的波长越大,条纹的宽度就越大。当实验装置一定,红光的条纹间距最大,紫光的条纹间距最小。这表明不同色光的波长不同,红光最长,紫光最短。那么这个公式如何来记住呢?我们先大概看一下它的推导过程,这个不需要掌握,但是我们要说的是,就是这个公式的推导,我们中国人也是偷懒的,所有教材的推导都直接是照搬国外教材的过程,个人认为,这个推倒并不严谨。当然,这是题外话了。大概的推导如下图所示
根据产生稳定的干涉的条件,我们需要几个近似,第一个近似就是直角,三角形中r1这个斜边和它的直角边近似相等,所以光程差r2 -r1=dsinθ,第二个近似,在θ比较小的时候,正弦值等于正切值。r2 -r1=dsinθ=dtanθ=dx/D=λ。所以△x=D/d*λ。
关于这个模型,我们再强调几点。
一是如果两个双缝的颜色不一样,那么屏上只会叠加产生混合色的单缝衍射图样。
二是如果两个双缝遮蔽其中一个,那么,将产生衍射条纹,并且衍射条纹的亮度与干涉条纹相比要弱一些,宽度要宽一些
三是干涉条纹并不违反能量守恒定律,只不过是暗条纹光的能量没有传到而已,而亮条纹是光的能量比较集中的地方。
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