高中定量 · 初中直观拓展 · 光学 · 干涉

两条缝,为什么不只出现两条亮线?

单色相干光、等强点缝、远场小角近似;包络与真实光强未标定。拉开两条缝,比较屏上条纹间距。

问题的来处1801年 · 托马斯·杨的干涉实验

双缝光屏:问题从哪里来?

光穿过两条窄缝,屏上出现一明一暗的条纹。杨用干涉解释光的波动性,把颜色、波长和路径差联系起来,挑战当时占主流的粒子图景。

读一段背景,带着问题动手

光穿过两条窄缝,屏上出现一明一暗的条纹。杨用干涉解释光的波动性,把颜色、波长和路径差联系起来,挑战当时占主流的粒子图景。

本页比较缝距变化引起的条纹间距。装置采用远场小角度近似,不把屏上的两条缝影当作完整干涉图样。

现在,换你来试拉开两条缝,比较屏上条纹间距。 固定其他条件,亲手将双缝间距分别设为0.2和0.4mm,各核验一次;双缝距离增大时,条纹反而更密吗?

双缝光屏

P18 / 光学
今天的问题

双缝距离增大时,条纹反而更密吗?

独立探索要做什么?

拉开两条缝,比较屏上条纹间距。 固定其他条件,亲手将双缝间距分别设为0.2和0.4mm,各核验一次;双缝距离增大时,条纹反而更密吗?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从1到0.1 mm逐步改变双缝间距;这是条件比较,不是物理时间。暂停后可亲手调整。

尚未开始;也可直接使用装置旁的参数控件。
左侧:相干入射两孔:双缝右侧:归一化亮条纹
看这里 · 相邻亮纹间距2.75 mm

亮纹间距2.750 mm;屏幕条纹位置按固定显示比例示意。

三维保留同一场、波或观测证据的空间示意;图线不是额外测得的实体轨迹,数值见同步读数。

相邻亮纹间距
2.75 mm

亮纹间距2.750 mm;屏幕条纹位置按固定显示比例示意。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

改用更长波长,会把条纹拉开吗?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

Δx=λL/d;I/Imax=cos²(πdy/(λL))。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

双缝距离增大时,条纹反而更密吗?

换个条件,再试一次

改用更长波长,会把条纹拉开吗?

看哪里?

三维保留同一场、波或观测证据的空间示意;图线不是额外测得的实体轨迹,数值见同步读数。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识光学 · 干涉涉及的量与单位:双缝间距(mm)、波长(nm)、屏距(m)。高中定量 · 初中直观拓展为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:拉开两条缝,比较屏上条纹间距。

再做定量:保持其他条件,比较双缝间距与相邻亮纹间距(mm),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

Δx=λL/d;I/Imax=cos²(πdy/(λL))。

对照核验提示:近双缝:双缝间距 0.2 mm;远双缝:只改变双缝间距 0.4 mm。按这些题设自己操作并比较相邻亮纹间距,不把参考情景当个人完成。

适用范围:亮纹间距2.750 mm;屏幕条纹位置按固定显示比例示意。

OpenStax · Young’s Double Slit Experiment(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。