杨氏双缝干涉实验公式推导?
2021-04-21

设定双缝S1、S2的间距为d,双缝所在平面与光屏P平行。双缝与屏之间的垂直距离为L,我们在屏上任取一点P1,设定点P1与双缝S1、S2的距离分别为r1和r2,O为双缝S1、S2的中点,双缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0,设P1与P0的距离为x,为了获得明显的干涉条纹,在通常情况下L>>d,在这种情况下由双缝S1、S2发出的光到达屏上P1点的光程差Δr为

S2M=r2-r1≈dsinθ, (1)

其中θ也是OP0与OP1所成的角。因为d<<L,θ很小,所以

sinθ≈tanθ=xL (2)

因此Δr≈dsinθ≈dxL

当Δr≈dxL=±kλ时,屏上表现为明条纹,其中k=0,1,2,……, (3)

当Δr≈dxL =±(k+12 )λ时,屏上表现为暗条纹,其中是k=0,1,2,……。(3′)

我们继续算得光屏上明条纹和暗条纹的中心位置。

当x=±kLd λ时,屏上表现为明条纹,其中k=0,1,2,…。(4)

当x=±(k+12 )Ld λ时,屏上表现为暗条纹,其中k=0,1,2,…。(4′)

我们还可以算出相邻明条纹(或者暗条纹)中心问的距离为 Δx=xk+1-xk=Ldλ (5)

至此我们得出结论:杨氏双缝干涉条纹是等间距的。

此式近似成立的条件是∠S1P1S2很小,因此有S1M⊥S2P1,S1M⊥OP1,因此∠P0OP1=∠S2S1M,如果要保证∠S1P1S2很小,只要满足d<<L即可,因此Δr≈dsinθ是满足的。

第2次近似是因为d<<L,θ很小,所以sinθ≈tanθ。下面我们通过表1来比较sinθ与tanθ的数值。

大家都在看
本站系本网编辑转载,转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。如涉及作品内容、版权和其它问题,请在30日内与本网联系,我们将在第一时间删除内容!本站文章版权归原作者所有,内容为作者个人观点。本站只提供参考并不构成任何投资及应用建议。本站拥有对此声明的最终解释权。