双缝干涉条纹间距的推导
相干光经双缝后再次在屏上相遇互相叠加,形成了稳定的明暗相间的干涉条纹,理论和实验都证明:在两狭缝间的距离和狭缝与屏间的距离不变的条件下,单色光产生的干涉条纹间距跟光的波长成正比,现简要推导如下:
如图,o是s1s2的中垂线与屏的交点;d是s1、s2的距离;l是缝与屏的距离;x是p点到o点的距离;r1、r2是屏上P点到s1、s2的距离;设s1、s2到P点的路程差为δ= r2-r1,由图可知
根据(4)、(5)两式可知:相邻两条明纹(或暗纹)间距离均为Δx =1/d λ ,而l、d 和λ都为定值,所以屏上的干涉条纹是等间距的。
[应用] 相干光经双缝产生干涉现象,当发生如下变化时,干涉条纹如何变化?(1)屏幕移近;(2)缝距变小;(3)波长变长;
[分析] 由公式Δx = 1/dλ可知,相邻两条明纹(或暗纹)间距离Δx与l、λ成正比,与d成反比。
(1)若屏幕移近,则l变小,因此条纹间距Δx变小,条纹变得密集。
(2)若缝距d变小,则Δx变大,条纹变得稀疏。
(3)若波长λ变长,则Δx变大。
因此若入射光为白光,则中央明纹(白色)的两侧,出现彩色条纹,且靠近中央明纹的是紫光。
另外在研究干涉现象时,一般不称呼明条纹和暗条纹它们的宽度是多少,这是因为从光的能量角度讲,从明条纹到暗条纹衔接处,是连续变化的,没有分界线。