简单实用的光的衍射、干涉演示仪

1 制作原理 光的衍射、干涉演示仪是根据光的波动性制作而成的.激光通过单缝发生衍射,通过双缝后形成两束相干光波,在空间相遇叠加,在屏幕上产生明暗相间的干涉条纹.     

关于双光束干涉条纹形状的讨论

用分波阵面法获得干涉条纹,以杨氏双缝干涉实验为代表双光束干涉条纹,一般在干涉屏上得到的为平行等间隔直线条纹.关于两相干点光源形成光束间的干涉条纹,其分布规律如何,本文将对此进行讨论.     

双缝干涉实验光源的改进

用J2515型双缝干涉实验仪做双缝干涉实验，其目的有两个：一是观察自光的干涉条纹；二是观察和测量单色光的波长．实验仪器提供了红色和绿色滤光片，即测量红光及绿光的波长．通过本实验要达成的教育目标是使学生更清楚地认识到：在狭缝间的距离和狭缝与屏间的距离不变的条件下，单色光的波长越长产生的干涉条纹间距越大，从而理解为什么自光产生的干涉条纹是彩色的．同时也知道不同色光具有不同的频率和波长．     

中性原子干涉实验

中性原子干涉实验干涉实验是古老的实验，最早的干涉是可见光干涉，演示了光的波动性。最早的物质粒子干涉是电子干涉。著名的电子双缝干涉演示了物质粒子的波动性，为量子力学建立奠定了基础。１９５９年Ａｈａｒｏｎｏｖ－Ｂｏｈｍ提出了ＡＢ效应的理论，１９６０年Ｃｈ...     

用图形化编程模拟杨氏实验

 历史上,杨氏实验首次证实了光的波动性,成为波动光学必不可少的重要学习内容之一。但由于杨氏实验的条件极为苛刻,当采用普通光源时,在通常的实验条件下,获得的干涉条纹极其微弱,难以分辨。这里介绍一种采用VisualBasic高级语言制作的杨氏双缝干涉实验的模拟演示软件,它能在计算机上同步清楚地显示实验装置、干涉条纹的位置及光强分布等。并具有人机交互功能,通过鼠标点击,可调节有关参数,实时显示干涉条纹位置及光强分布的变化规律。使用该软件辅助教学,非常直观、方便。     

自制光的干涉、衍射实验仪器

自制了光的干涉、衍射实验教学仪器,该仪器可以观测正n(n=3,4,5,6,7)边形孔和圆形孔的衍射现象;也可以通过调节单缝宽度,演示缝宽连续变化过程中,亮条纹的宽度变化过程;同时该仪器还可以开展双缝干涉实验来测定光的波长.实验装置轻便、操作简单,实验现象明显.     

杨氏双缝干涉实验中双缝缝宽的讨论

首先基于惠更斯菲涅尔原理,推导了双缝具有一定宽度时的双缝干涉光强表达式。根据该解析表达式,利用数学软件进行数值模拟,结果发现:当双缝具有一定宽度时,双缝干涉条纹不再是理想的等亮度等间距的干涉条纹,而是从中间往外光强将逐渐衰减,并且在一定的双缝间距和缝宽比值时,还会出现条纹消失的现象。对于这些理论模拟结果,给予了相应的解释。此外,还进行了相应的实验观测,实验结果和理论结果基本一致。本论文所讨论的内容,对于进一步完善和深入讨论杨氏双缝干涉实验的教学和实验内容具有一定的指导意义。     

势场作用下粒子的双缝干涉现象分析

根据费曼路径积分原理,定量分析了势场作用下粒子的双缝干涉实验,分别得到谐振子势和线性势下粒子的干涉强度分布公式,并对两种势场下的干涉条纹作了分析.指出谐振子势下粒子的双缝干涉受势场角频率控制,线性势下干涉条纹主极大发生位移.最后,由路径积分的计算过程分析得知,双缝的形状决定强度分布公式,与波动光学的分析结果一致.     

基于两点光源的迈克耳孙实验分析

迈克耳孙实验是大学物理中的一个重要实验.本文从迈克耳孙实验出发,讨论两个点光源在空间光场中产生的非定域干涉和承接光屏放在不同方位上所显示的干涉条纹,用Matlab软件做出干涉条纹图样,并对条纹的形状和光屏位置的关系进行分析,进而通过条纹的形状判断出光源的位置.同时,解释实验中的一些现象,由此加深了对干涉原理和迈克耳孙实验的理解,为下一步更好地学习打下基础.     

热光的高阶双缝干涉

干涉效应反映了光场的相干性,非相干光源中无序性会破坏干涉.然而对于高阶干涉来说这一看法并不成立.文章作者最近的理论和实验研究表明,横向传播方向无序的热光源可以实现高阶双缝干涉.尽管单个探测器的强度分布是均匀的,处于不同位置的两个探测器的联合强度关联却出现了干涉条纹.当两个探测器同步反向移动时,条纹间距减小为一阶干涉条纹的一半.实验结果同不久前报道的在自发参量下转换过程中产生的纠缠双光子对的双缝实验中所观察到的亚波长干涉效应十分类似.实验结果可以用多模热光场的二阶空间关联性质来解释.热光的高阶双缝干涉是著名的Hanbury-Brown和Twiss实验的空间干涉版本,因此也可称其为Hanbury-Brown和Twiss型双缝干涉。     

杨氏双缝干涉图样的理论模拟

本文在未经任何理论近似的情况下, 模拟了杨氏双缝干涉实验中观察屏上的干涉图样, 模拟结果不但 有利于学生全面掌握干涉条纹的分布规律, 而且有助于学生体会实验条件的重要性     

基于光束的相干特性拓展双缝实验教学实验内容

对部分相干光束的双缝实验干涉条纹进行了研究。利用转动的毛玻璃以及两个透镜构成了一个简单的产生部分相干光束的光学系统,通过调整毛玻璃与两个透镜的共焦点之间的距离,可以定量地控制光束的相干性。对不同相干性的光束经过双缝干涉之后的光强进行了实验观测,发现光束的相干性会对双缝干涉条纹的衬比度产生影响,光束的相干性越低,条纹衬比度也越小。并对实验结果进行了理论模拟,理论数值模拟的结果与实验观测结果基本一致。     

毛细管干涉仪的理论分析

从几何光学出发,推导了毛细管干涉仪的从柱面透镜到接收屏的光线的光程．对光线追迹模拟,结果表明毛细管干涉仪的干涉条纹的形成可用双光束的干涉来解释．从柱面不同位置入射的两条光线可能具有相同的光程,而且从柱面透镜不同位置出发的两条光线可能到达接收屏的同一点,当它们满足相干条件时,就会形成干涉条纹．建立了干涉条纹的计算机模拟程序, 模拟了毛细管中液体折射率、毛细管内径、外径对干涉条纹的影响. 结果表明实验中应使用薄壁毛细管, 由于干涉条纹对柱面透镜到毛细管之间的距离非常敏感, 为提高精度, 建议在实验中用已知折射率的标样来确定这一距离.     

简单实用的学生双缝干涉、单缝衍射观察筒

针对高二物理学生实验"观察双缝干涉现象"所用仪器--J2515型双缝干涉实验仪零部件多,组装调整麻烦,教师准备费时、费力,学生实验时很难掌握操作要领,不易观察到清晰的干涉图像等缺点,我们设计制作了简单实用的学生双缝干涉、单缝衍射观察筒,供分组实验用.多年实践证明,效果非常好,在2000年7月北京召开的首届全国教育工作者发明与科教制作的展评中被评为三等奖,现介绍如下.     

用马赫—曾德干涉仪获得分波前干涉的圆形条纹

1引言两相于点光源（或点光源与平行光）在垂直于其连线方向的屏幕上所形成的干涉条纹为圆形条纹.由分振幅干涉装置如迈克尔孙干涉仪、牛顿环仪等可以很容易地产生圆形条纹.但对于分波前干涉装置如杨氏双缝、双棱镜、双面镜、洛埃镜、比累对切透镜等，要产生圆形条纹却非常困难，甚至不可能，即使对于比较特殊的梅斯林透镜也只能产生半圆形的干涉条纹.本文提出了一种实验方法，即对分振幅干涉装置马赫一曾德干涉仪进行适当的改进，使其产生分波前干涉并产生出圆形干涉条纹.对其条纹特点，本文进行了分析.所得到的实验结果与理论分析是一致的…     

用双缝干涉测定光的波长实验的操作和改进

光的双缝干涉实验是研究光的波动性现象的典型实验,是高中物理教学中的一个重要实验.笔者查阅了从1980年直到现在的高中物理教科书,都有这个实验.以往在光的双缝干涉教学时,一般都采用讲授法,而不进行实验教学.     

光通过单缝衍射实验的简易做法

光通过狭缝，随着缝的宽度变窄，光将偏离直线传播的规律，在光屏上形成明暗相间的条纹，这就是光的衍射现象．该实验通常做法是用现存的缝宽固定的单缝进行实验，虽然在屏上很容易观察到衍射条纹，但单缝宽度却不好或者不易连续改变．采用下面的简易方法进行实验，就能随意改变缝的宽度，从而清楚地观察到随着缝宽的变化屏上形成的光斑及衍射条纹的动态变化情况，在此基础上进行分析就很容易得出产生明显衍射现象的条件及单缝衍射图样的情况．     

杨氏双缝干涉一种简便的波函数解释

利用波函数对杨氏双缝干涉条件进行了推导,与利用光的波动性推导结果一致。由于充分考虑了缝无限细的条件,推导过程和结果更加强调了光的干涉性,更加突显了杨氏双缝干涉的特点,物理图像更加清晰。     

浅谈用双缝干涉测光的波长

在“用双缝干涉测光的波长”这一实验中，关键问题有两个：一是实验仪器的安装与调节；二是准确测出相邻两条亮(暗)纹间的距离△x．笔者就此简单地谈谈双缝干涉实验仪的安装与调节方法，以及如何测△x和λ。     

牛顿环干涉实验的改进

研究光的干涉现象可以进一步加深对光的波动性的认识,产生光的干涉的仪器很多,牛顿环仪是一种常见的观察光的干涉的光学器件、用牛顿环仪可以观察到光的等厚干涉,对其干涉条纹有关量进行测量,便可以很精确地测得产生牛顿环干涉条纹的光学元器件的一些特性参数、用牛顿环仪可以测单色光的波长、组成牛顿环仪的平凸透镜的曲率半径,检验物体表面的光洁度和平面度.用牛顿环干涉实验测平凸透镜的曲率半径是大学物理实验中的基本实验.笔者根据多年的教学实践,认为该实验中存在一些问题,而且在数据处理方法上没有一个规范和统一的方法,本文就此进行探讨与研究.