『壹』 干涉色的實驗方法分析
由光的干涉規律可知,為了觀察到穩定的光的干涉現象,就必須創造特殊的條件.這些條件可歸結為:在任何瞬時到達觀察點的,應該是從同一批原子發射出來但經過不同光程的兩列光波(例如反射或折射等方法).各原子的發光盡管迅速的改變,但任何位相改變總是同時發生在兩列波中,因而它們到達同一觀察點時總是保持著不變的位相差,只有經過這樣特殊裝置的兩束光才是相乾的.所以歷史上進行的一些著名的光的干涉實驗都是採用以上的實驗設計原理進行設計實驗的.
楊氏干涉實驗
托馬斯·楊在1801年以極其簡單的裝置和巧妙的構思,做到了用普通光源來實現光的干涉.這一實驗設計,不僅是許多其它光的干涉實驗的裝置原型,在理論上還可以從中得到許多重要的概念和啟發. 楊氏干涉實驗裝置如圖所示.讓光源照射到開有小孔S的不透明的遮光板(稱為光闌)上,後面置有另一塊光闌,開有兩個小孔S1和S2.從針孔S1和S2中發出的兩組球面光波互相干涉,結果在屏幕D上形成一個對稱而強度有變化的圖樣.若用單色光作光源,則在屏幕上可以觀察到干涉圖樣.當時楊氏利用了惠更斯對光的傳播所提出的次波假設(即惠更斯原理)解釋了這個實驗. 後來為了提高幹涉的亮度,實驗中S、S1、S2用三個相互平行的狹縫,即稱之為楊氏雙縫干涉.並且可以用目鏡代替屏幕進行直接觀測.在激光出現後,用激光作光源進行實驗,則在屏幕可觀察到穩定清晰的干涉條紋,還可用目鏡放大或用照相機攝像.在楊氏實驗裝置中一般要求雙孔間距d在0.1mm~1mm之間,橫向觀測范圍在1cm~10cm之間,幕與雙孔屏的間隔在1cm~10cm之間. 從楊氏實驗中可以得出,從同一列波的波面上取出的兩個次波源,總是相乾的,後來的一切分波陣面干涉裝置的設計思想都是源於楊氏這一精巧的構思.楊氏在分析干涉條紋的特徵時推得:雙孔干涉條紋的間距: 即光的波長為: 楊氏由此式算出了光的波長,這是人類歷史上第一次由實驗測得的光的波長.而且楊氏干涉實驗在光學發展上是一個決定性的判決實驗,由此導致了光的波動理論復興的開端.
菲涅耳雙棱鏡實驗
1817年法國物理學家菲涅耳設計進行了著名的菲涅耳雙棱鏡實驗,如圖:縫光源S發出的光經過一個頂角α很小(約1°左右)的薄棱鏡P,藉助於棱鏡的折射,將自S發出的光束分為兩束ac和bd,並沿不同方向傳播,這兩束光好像自圖中所示的虛光源S1和S2發出的一樣,在兩束光重疊的bc區域產生干涉條紋.測量出由雙棱鏡所產生的干涉條紋寬度△x,則可由下式計算出光波的波長 式中L1和L2分別為光源及屏幕到棱鏡P的距離d為兩虛光源S1和S2之間的距離,△x為幕上相鄰兩個條紋的距離.接著菲涅耳又完成了兩束光干涉的雙面鏡實驗.
邁克耳遜干涉儀
一種用分光束法產生雙光束干涉的精密光學儀器.是由美國物理學家邁克耳遜在1881年提出,故名.如圖所示,從單色廣光源S發出來的光,在平行平面玻璃板G1上鍍有一薄層銀的半反射面A,光在A上分成光強近於相等的兩束,它們分別從平面鏡M1、M2上反射回到A而重新會合,在透鏡L2的焦平面F上形成等傾條紋.M2是固定的,而M1安裝在一個可以平移調節的座架上.通常在G1與G2之間放一塊與G1相同且與G1平行的補償板G2·當M1與M2對A面互成鏡象關 中的像,故在F上的等傾條紋可以看作是在反射面M1和虛反射面M'2之間的平行空氣層上產生的.條紋的形狀是以焦點為中心的同心圓.M1向M'2移近λ/2,則向中心收縮一個條紋;反之移遠λ/2,則在中心冒出一個條紋.測出條紋變化的數目,就可計算M1移動的距離.邁克耳遜曾用此儀器做了如下三個重要實驗:1887年測量以太漂移的邁克耳遜莫雷實驗;1892年首次系統地研究光譜線的精細結構;1895年首次直接將光的波長與標准米進行比較. 邁克耳遜干涉儀的設計是光的干涉現象的典型應用。
『貳』 如何自製楊氏雙縫干涉實驗我想自己在家做。在紙上劃兩道縫用激光照還是看不到,怎麼才能自己做一個呢
在家沒有實驗室的相關專業設備,但還是能成功完成簡易實驗。詳細步驟如下:
1、准備器材:鏡子,刀片,激光筆
實驗總結:在黑暗環境中觀察結果更好,明暗顯示更佳。注意在使用刀片時小心劃到手。