问答网

当前位置: 首页 > 知识问答 > 杨氏双缝干涉光强公式推导过程

杨氏双缝干涉光强公式推导过程

知识问答 浏览2次

公式推导的过程如下:

光的叠加原理

根据光的叠加原理,当两束光线相遇时,它们的电矢量叠加形成新的电矢量。因此,如果两束光线相干并且光程差满足一定条件,它们会产生干涉。

双缝干涉

在双缝干涉实验中,我们将一束单色光垂直地照射在两个狭缝之间。光通过缝隙后会形成两个相干的光源,它们发出的光线相互干涉。

光程差

假设缝隙之间的距离为d,缝隙到屏幕的距离为D,缝隙到屏幕上某一点的距离为x。对于从两个缝隙出发的两束光线,它们经过的光程差为:

Δ = r2 - r1 = d sinθ

其中,θ为两个缝隙到屏幕上某一点的夹角,r1和r2为两束光线从各自的缝隙到达屏幕上某一点的距离。

干涉条件

如果两束光线的光程差Δ为波长λ的整数倍,即Δ = mλ (m为整数),它们就会产生完全相长干涉,即干涉峰。如果两束光线的光程差Δ为波长λ的半整数倍,即Δ = (m + 1/2)λ (m为整数),它们就会产生相消干涉,即干涉谷。

光强公式

对于某一干涉条纹上的某一点P,假设两束光线的振幅分别为A1和A2,它们的光程差为Δ,它们在点P的光强为:

I = I1 + I2 + 2√(I1I2)cos(Δ)

其中,I1和I2分别为两束光线在点P的单独光强。可以看出,干涉条纹的亮度由两束光线的振幅和相位差决定,其中相位差由光程差。