视频字幕
杨氏双缝干涉实验是托马斯·杨在1801年设计的著名实验,用来证明光的波动性质。实验装置包括光源、单缝、双缝和观察屏幕。光源发出的光首先通过单缝,形成相干光波,然后照射到双缝上。
分波前干涉的核心是将一个相干波前分割成两部分。首先,单缝产生相干的柱面波前。当这个波前到达双缝时,根据惠更斯原理,双缝上的每一点都成为新的子波源。由于原始波前是相干的,从双缝发出的两列子波也是相干的,它们具有相同的频率和恒定的相位差。
当两列相干光波到达屏幕上同一点时,它们走过的路程不同,产生光程差。光程差等于从两个狭缝到屏幕上某点的距离之差。当光程差等于波长的整数倍时,发生相长干涉,形成亮条纹。当光程差等于半波长的奇数倍时,发生相消干涉,形成暗条纹。
在屏幕上形成的干涉图样呈现明暗相间的条纹。中央是最亮的亮条纹,向两侧依次出现暗条纹和亮条纹,且对称分布。条纹的间距由光的波长、双缝间距和双缝到屏幕的距离决定。强度分布呈现余弦平方的规律,这正是波的叠加原理的体现。
总结一下杨氏双缝干涉实验:这个经典实验成功证明了光的波动性质,展示了分波前干涉的基本原理。通过双缝分割相干波前,形成两个相干子波源,它们的叠加产生了明暗相间的干涉条纹。这一发现不仅确立了光的波动理论,也为现代光学和量子物理学的发展奠定了重要基础。