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双缝干涉是证明光具有波动性的经典实验。当单色光通过两个相邻的狭缝时,会在屏幕上产生明暗相间的干涉条纹。实验装置包括单色光源、双缝装置和观察屏幕。
根据惠更斯原理,波前上的每一点都可以看作新的波源。当光通过双缝时,两个狭缝成为相干的次波源。相干光源具有频率相同、相位差恒定、振动方向相同的特点。从两个狭缝发出的圆形波会向各个方向传播。
当两列波在空间中相遇时,会发生波的叠加。叠加的结果取决于两列波到达该点时的相位关系。相长干涉发生在相位差为2π的整数倍时,此时光程差等于波长的整数倍。相消干涉发生在相位差为π的奇数倍时,此时光程差等于半波长的奇数倍。
在观察屏上,由于不同位置的光程差不同,会形成明暗相间的干涉条纹。当光程差等于波长的整数倍时,形成亮纹;当光程差等于半波长的奇数倍时,形成暗纹。这种条纹图样是光具有波动性的直接证据。
总结一下我们学到的内容:双缝干涉实验证明了光的波动性。惠更斯原理解释了相干光源的形成过程。波的叠加产生相长和相消干涉现象。干涉条纹是波动叠加的直接结果。这一经典实验奠定了波动光学的理论基础。