双缝
S1 S2 λ
屏幕
S1 P1 第一亮纹
S2 λ
P1 δ=λ
取P点上方的点P1，从S1S2发出的光到P1点的光程差就不 同，若这个光程差正好等于波长的整数倍，比如δ= S1－ S2=λ，出现第一条亮纹。
双缝
S1 S2 2λ
屏幕
P2 第二亮纹 屏上P1点的上方还可以找
到δ= S1－S2＝2λ的P2点出现第 二条亮纹。
19世纪末光电效应现象使得 爱因斯坦在20世纪初提出了 光子说：光具有粒子性
波动说
光的干涉---预备知识复习
干涉现象是波动独有的特征，如果光真的 是一种波，就必然会观察到光的干涉现象．
思考1：如果我们先假设光是一种 波，那么按照我们所学的波动知 识，光要发生干涉现象需要满足 什么条件？
（频率相同）
讨论：明和暗为什么相间（依次出现）呢？
S1
S2
d
P2
P
P1 P2
P1
P
P1S2－P1S1= d 光程差
思考：当P1 点外移时光程差怎么
变？
（变大）
S1
P S1
S2 d
P
S2
S1
P
PS1
S2
P
PS2
光程差d=0，S1、S2步调一致，该点振动加强。（明）
S1 S2 d
P1 P
S1
P1
S2
d =λ/2
双缝
S1 S2 3λ
屏幕
P3 第三亮纹
屏 上 P1 点 的 上 方 还 可 以 找 到 δ= S1－S2＝4λ的P2点，δ= S1－S2 ＝ 5λ 的 P3 点 …… 等 处 的 第 四 条 、 第五条……亮纹；在中央明纹P的 下方可找到δ= S1－S2＝λ的P1/点， δ= S1－S2＝2λ的P2/点，δ= S1－S2 ＝3λ的P3/点等处与中央明纹为对 称的第一、第二、第三…，第n条 亮纹。
双缝 屏幕
S1 S2 3λ/2
Q2 第二暗纹
QP 1
第一暗纹 中央亮纹
屏上Q1点的上方还可以找到δ= S1－S2＝3λ/2的Q2点 出现第二条暗纹。同样可以找到第三条暗纹Q3……， 在中央明纹下方也可以找到对称的Q1/、Q2/、Q3/……等 暗纹。
双缝 屏幕
S1 S2
P3 Q3
第三亮纹 第三暗纹
思考2：有没有什么方法可以获 得相干光—频率相同的光呢？
天才的设想
单缝
双缝
巧妙解决了相干光问题
屏幕
光
s1
束
s0
s2
红滤色片 (激光)
托马斯·杨
杨氏双缝实验被评 为十大物理实验之一。
实验演示：
现象：出现明暗相间条纹。
思考3：为什么有的地方亮 一些有些地方暗一些？
用氦氖激光器 演示光的双缝 干涉
叠加（振动）加强的地 方出现亮条纹，振动减 弱的地方出现暗条纹。
双缝
S1 S2
屏幕
P3 第三亮纹 δ=3λ P2 第二亮纹 δ=2λ P1 第一亮纹 δ=λ P 中央亮纹 δ=0
P1 第一亮纹 δ=λ P2 第二亮纹 δ=2λ P3 第三亮纹 δ=3λ
双缝 屏幕
S1
P1
S1
S2 λ/2
S2 λ/2
QP中1 第央一亮暗纹纹
取P点上方的点Q1，与两个狭缝S1、S2路程差δ= S1 －S2＝λ/2，其中一条光传来的是波峰，另一条传来的 就是波谷，其中一条光传来的是波谷，另一条传来的一 定是波峰，Q1点激起的振动总是波峰与波谷相遇，振幅 最小，Q1点总是振动减弱的地方，故应出现暗纹。
（和3λ1S）2、的等空路波间程长的差某的为点整0、距数1离倍λ光（、源半2λ波S1、源3（Sλ12和/）2S空、2的间5λ路的/程某2、差点等为距半λ离波光/长2、
长的偶数倍）时，该点为振 的奇数倍时，该点为振动
动加强点。
减弱点。
光程差 δ =kλ（ k=0， 光程差 δ =（2k-1)λ/2
1，2，等）
或外扩N 次，则光程差 变化为 2d＝N
特点
特点： – 具有更高的测试灵敏度和准确度； – 绝大部分的干涉测试都是非接触式的， 不会对被测件带来表面损伤和附加误差； – 在精密测量、精密加工和实时测控的诸 多领域获得广泛应用。
(k=1,2,3,等）
亮纹
暗纹
小结
1、两个独立的光源发出的光不是相干光， 双缝干涉的装置使一束光通过双缝后变为两束 相干光，在光屏上形成稳定的干涉条纹．
2、在双缝干涉实验中，光屏上某点到双 缝的光程差为半波长的偶数倍时，该点出现 亮条纹；光屏上某点到双缝的光程差为半波 长的奇数倍时，该点出现暗条纹．
δ=3λ
QP22
第二亮纹 第二暗纹
δ=2λ
QP11 P
第第一一暗亮纹纹 中央亮纹
δ=λ δ=0
Q1 /
QP23
/ /
第一暗纹 第一亮纹 第二暗纹
δ=λ
QP33 P3
/ /
/
第二亮纹 第三暗纹 第三亮纹
δ=2λ δ=3λ
δ=5λ/2 δ=3λ/2 δ=λ/2 δ=λ/2 δ=3λ/2 δ=5λ/2
总结规律
3、干涉条纹间距与波长的关系 △X随波长λ的ຫໍສະໝຸດ 大而增大相干信号相位调制与检测
利用被测量使得其中一束光线的相位发生变化，再通过干 涉作用把相位变化变换为幅值变化，叫做相位调制。
典型应用 迈克尔逊干涉仪
实验原理图
如果d 逐渐减小，看到
的现象是干涉圆环内缩
（吞）；如果d 逐渐增
大，同理，看到的现象 是干涉圆环外（吐）。 对于中央条纹，当内缩
S1
P1
d
P1S1
S2
P1S2
P1
光程差d= λ/2 ，S1、S2在P1处步调相反，该点振动减弱。(暗）
S1
P2
S1
P2
P S2 d
S2
d =λ
S1
P2
P1S1
d
S2
P2
P1S2
光程差d= λ ，S1、S2在P2处步调一致，该点振动加强。(明）
1801年，英国物理学家托马斯·杨（1773~1829） 在实验室里成功的观察到 了光的干涉．
双缝 屏幕
S1
P
S1
S2
δ=0
P 中央亮纹
S2
由于从S1S2发出的光是振动情况完
全相同，又经过相同的路程到达P点，
其中一条光传来的是波峰，另一条
传来的也一定是波峰，其中一
条光传来的是波谷,另一条传来的也一定是波谷,在P点激起的
振动总是波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇,振幅A＝A1+A2为 最大,P点总是振动加强的地方,故应出现亮纹,这一条亮纹叫中 央亮纹.
光外差检测系统
相干检测：
概述
利用光的相干性对光波所携带的信息信号 进行检测
对光源的要求： 激光 相干检测具有更高的精度和灵敏度
光到底是什么？……………
17世纪明确形成 了两大对立学说
由于波动说没有 数学基础以及牛 顿的威望使得微 粒说一直占上风
牛顿
19世纪初证明了 波动说的正确性
惠更斯
微粒说