双缝干涉中每级光的干涉明条纹亮度一样吗相等吗？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2023-10-10 08:15 标签： 光的干涉明条纹亮度一样吗

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展开全部其实很简单：0级条纹在狭缝正中央处，到两个狭缝等距，光程相等，光强叠加，就是最亮条纹当向某个方向转移时，光程差开始增加，当光程差第一次达到波长λ时，就形成了第一级亮条纹同理，第N级亮条纹对应的光程差就是N*λ标准计算方法如下：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＝x/L （2）因此Δr≈dsinθ≈dx/L当Δr≈dx/L ＝±kλ时，屏上表现为明条纹，其中k＝0，1，2，……， （3）当Δr≈dx/L ＝±（k＋1/2 ）λ时，屏上表现为暗条纹，其中是k＝0，1，2，……。 （3′）已赞过已踩过你对这个回答的评价是？评论
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　　　（一）杨氏双缝干涉实验。1801年，英国物理学家托马斯·杨首次在实验室里成功观察到了光的干涉现象：把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面，这样就形成了一个点光源（相干光源），在纸后面再放一张纸，纸上开两道平行的窄缝。从小孔中射出的光穿过两条窄缝投到屏幕上，就会形成一系列明暗交替的条纹，这就是双缝干涉条纹，后来人们把这个实验叫做杨氏双缝干涉实验。　　　双缝干涉条纹的特点。光的双缝干涉条纹是一组平行等间距的明暗相间的直条纹。中央为零级明纹，各条纹上下对称、明暗相间、均匀排列，中间部分各条纹的亮度是基本相同的。如用白光作实验, 则除了中央亮纹仍是白色的外,其余各级条纹形成从中央向外由紫到红排列的彩色条纹。双缝干涉条纹的变化规律1.光源S位置变化：S下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移，条纹间距不变；S上移时，零级明纹下移，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。2.双缝间距d改变：当双缝间距d增大时，零级明纹中心位置不变，条纹变密；当双缝间距d减小时，零级明纹中心位置不变，条纹变稀疏。3.双缝与屏幕间距D改变：当双缝与屏幕间距D减小时，条纹宽度减小，零级明纹中心位置不变，条纹变密；当D 增大时，条纹宽度增大，条纹变稀疏。4.入射光波长改变：入射光波长增大时条纹宽度增大，条纹变疏；入射光波长减小时，条纹宽度减小，条纹变密。波动理论认为：干涉现象是两列或多列相干光源在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，从而形成稳定的强弱分布的现象。只有两列光波的频率相同、相位差恒定、振动方向一致的相干光源才能产生干涉。由两个普通独立光源发出的光，因为不可能具有相同的频率，更不可能存在固定的相差，所以不能产生干涉现象。　　　　（二）干涉条纹形成的原因。从光源发出的光经过单缝后投射到双缝上最终会在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹，直接用激光束照射双缝也会在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。设两条缝间距为d，双缝到屏幕的距离为D，屏幕中心位置为O，则在O点处会出现亮纹。　　　　如图，一束激光通过双缝后在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。图中左侧从上到下构成双缝的分别是物质实体A、上缝（1265区域）、双缝中间物质实体O、下缝（abfe区域）和物质实体B，简单来说就是3个物质实体夹着两条窄缝并形成两个引力场。一般情况下我们认为物质实体A、双缝中间物质实体O和物质实体B都是不透光的，光子不能通过物质实体A、中间物质实体O和物质实体B，光子只能经过双缝中的上缝1265区域和下缝abfe区域投射在屏幕上。　　　　如图，对于上缝所在1265区域来说，如果没有下缝物质实体B的影响，则上缝1265区域可平均分成合力向上的部分（1243区域）和合力向下的部分（3465区域），这两个区域大小一致，中间34线处引力合力为零。有了物质实体B的影响情况就不同了，物质实体B的存在相当于增大了中间物质实体O的引力场，并且物质实体B越靠近上缝对中间物质实体O引力的加成作用越大。既然中间物质实体O的引力增大，那么上缝1265区域中引力合力向下的部分必然增大（也就是3465区域增大），引力合力为零的34中线必然就要相应地向上移动，引力合力向上的区域（1243区域）必然减小。显然，物质实体B越靠近上缝，上缝引力合力为零的34中线就向上移动的越多，导致上缝引力合力向下的3465区域就越大、引力合力向上部分1243区域就越小，两缝距离越近这个影响就越大，两缝距离越远这个影响就越小。如果两缝相距足够远，那么每一条缝都可以看作单缝，此时激光束照射在这两条缝上将产生衍射条纹。　　　　对于下缝abfe区域同样如此，由于上缝处物质实体A的影响，下缝区域引力合力向上的部分（abdc区域）增大、引力合力向下的部分（cdfe区域）减小，并且两缝距离越近影响就越大。双缝距离越近则下缝区域引力合力向上的部分就越大，投射在屏幕上的条纹宽度也相应增大; 双缝距离越远则下缝区域引力合力向上的部分就越小，投射在屏幕上的条纹宽度也相应减小。所以双缝间距减小时干涉条纹间距变大、双缝间距增大时干涉条纹间距变小。　　　　如图，对于上缝来说其引力可分为向上部分（1243区域）和向下部分（3465区域），其中引力向下部分（3465区域）对中央亮纹、中央亮纹以下的第一条亮纹和中央亮纹以下的第二条亮纹的形成做出了贡献（也有可能对中央亮纹以下的第三条、第四条或者更多亮纹做出贡献）；引力向上部分（1243区域）仅对中央亮纹以上的第三条亮纹的形成做出了贡献（也有可能对中央亮纹以上的第四条、第五条或者更多亮纹做出贡献）。同样，对于下缝来说其引力也可分为向上部分（abdc区域）和向下部分（cdfe区域），其中引力向上部分（abdc区域）对中央亮纹、中央亮纹以上的第一条亮纹和中央亮纹以上的第二条亮纹的形成做出了贡献；引力向下部分（cdfe区域）仅对中央亮纹以下的第三条亮纹的形成做出了贡献。根据光的衍射现象可推知，干涉条纹的宽度有如下规律：中央亮纹的宽度＞第一条亮纹的宽度＞第二条亮纹的宽度＞第三条亮纹的宽度＞……＞第n条亮纹的宽度。双缝干涉条纹还有一个特点需要我们注意，因为构成双缝的物质实体对缝的引力场有叠加作用，造成上下缝的引力场向上和向下的部分不同，总是靠近中间物质物体O的引力区域变大。对于上缝来说，就是引力合力向下的3465区域大于引力合力向上的1243区域；对于下缝来说，就是引力合力向上的abdc区域大于引力合力向上的cdfe区域。既然引力叠加作用造成了每条缝的合力向上部分和合力向下部分并不是平均的，由此造成的干涉条纹宽度也是不同的。对于上缝来说，经过3465区域的光形成的亮纹宽度要大于经过1243区域的光形成的亮纹宽度；对于下缝来说，经过abdc区域的光形成的亮纹宽度要大于经过cdfe区域的光形成的亮纹宽度。由于各条纹在中央亮纹两侧是对称分布的，上缝处产生一条亮纹下缝处同样会产生一条亮纹，上下缝的亮纹条数之和为偶数，再加上中央亮纹，所以一共有奇数条亮纹宽度是较宽的，而离开中央亮纹一定距离的第n条亮纹宽度会迅速减小。简单来说就是双缝干涉条纹中，总有奇数条条纹宽度较宽，有偶数条条纹宽度较窄。　　　（三）干涉条纹并不是等间距的。波动理论指出：干涉条纹是等间距的。我们的分析和推理表明：双缝干涉条纹并非等间距的，干涉条纹中央亮纹宽度最大，离中央亮纹越远则条纹宽度越小。对于上缝来说，由于物质实体B的影响造成上缝引力合力向下的部分（3465区域）增大必然引起合力向上的部分（1243区域）减小，这样经过上缝1243区域投射在屏幕上的亮条纹宽度必然小于经过3465区域投射在屏幕上的亮条纹宽度。一般来说，处于屏幕中心位置的中央亮纹宽度最大，中央亮纹附近的几条亮纹宽度相差不大但是都小于中央亮纹宽度，距离中央亮纹较远的其它条纹的宽度较小，并且距离中央亮纹越远的条纹则宽度越小。一般情况下，双缝间距越小则条纹宽度差异越明显、双缝间距越大则条纹宽度差异越不明显，具体原因前面讲过，这里就不再分析了。这一点和现有波动理论是完全不同的，并且也是很容易被实验证明的，如果我们仔细观察的话，会发现所有的双缝干涉实验图片也表明双缝干涉条纹宽度并不是相等的，中间的条纹宽度较大而两侧的条纹宽度较小。　波动理论提出，光的干涉条纹是由明条纹和暗条纹组成的，并且明条纹和暗条纹的宽度相等。光的粒子模型则认为明条纹是大量光子到达的地方，“暗条纹”本身不是条纹、而是光子无法到达的地方，没有任何推理能够证实明条纹的宽度和“暗条纹”的宽度相等，也没有任何证据表明干涉条纹中各明条纹宽度相等。这里我们明确提出干涉条纹不是等间距的，明条纹的宽度与暗条纹的宽度也不是相等的，希望能够引起重视并认真研究这个问题。

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