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如何正确计算光程差
双缝干涉实验是高考的一个重要考点,但很多学生由于受教材的禁锢而不善于去发现和探究一些细节上的问题,因而在考试中稍不注意就掉入陷阱.请看下面这个题：如图1所示,在用单色光做双缝干涉实验时,若单缝S从双缝S1,S2的对称轴位置处稍微向上移动,则（ ）
A．不在产生干涉条纹
B．仍可产生干涉条纹,且亮纹P的位置不变
C．仍可产生干涉条纹,亮纹P的位置上移
D．仍可产生干涉条纹,亮纹P的位置下移
我暂时不说这个题的答案如何,我们还是先来回顾一下教材中关于双缝干涉实验这一节的分析.教材上（人教版全日制普通高级中学教科书必修加选修）的叙述如下：
如图2所示,
在屏上取一点P,P点到S1、S2的距离相同.S1和S2相当于两个振动情况完全相同的波源,由S1和S2发出的两列波到达P点的路程又相同,所以这两列波的波峰（或波谷）将同时到达P点.这时两列波总是波峰跟波峰叠加,波谷跟波谷叠加,P点的光波得到加强,这里就出现一个亮条纹.
在P点上方另取一点,例如P1点,它距S2比距S1远一些,两列波到达P1点的路程不相同,现列波的波峰（或波谷）就不一定再同时到达P1点.如果路程差d 正好是半个波长,那么当一列波的波峰到达P1点时,另一列波正好在这里出现波谷.这里两列波叠加的结果是互相削弱,于是在这里出现暗条纹.
距离屏幕的中心越远,路程差越大.每当路程差等于λ、2λ、3λ……（半波长的偶数倍）时,两列光波就得到加强,屏幕上出现亮条纹.每当路程差等于 λ、 λ、3λ……（半波长的奇数倍）时,两列光波就相互削弱,屏幕上出现暗条纹.
由于教材中采用的是激光器发出的激光束（激光的一个特点就是平行度好）,当激光束垂直射到挡板上的S1、S2两个狭缝时,经过的路程是相等的,即到达S1、S2时步调是一样的,因此从S1、S2两个狭缝取出的光是相干光源（频率和步调都相同）,这样在计光程差时,就只需算S1、S2到屏上某点的距离差.但是,如果我们使用的不是平行的激光,而是从放在S1、S2两个狭缝前面的一个点光源取出的光,那么在判断屏上某点是暗条纹或亮条纹时,这个路程还是不是只算S1、S2到屏上某点的距离再求其差值呢？
我们假想将一个小激光源放在S1、S2连线的中垂线上的某点S（实际上S1、S2间的距离非常小,为了画图说明原理,所以图中S1、S2间的距离看起来很大）,
如图3所示,此时S到S 1和S 2的距离相等,所以到达S 1和S 2的两列光步调正好相同.这样,从S1、S2出来的两列光正好是相干光,在计算光从S1、S2到屏上某点的距离差时就跟图2中的计算完全一样了.此时屏上距S1、S2距离相等的P点因两列光到达这里的路程差正好是零,所以P点正好是产生干涉的亮条纹.
如果我们把图3中的小激光源S稍微移离S1、S2连线的中垂线一点点,比如向上移动一点,如图4所示.
此时,因S到S1、S2的距离不再相等,到达S1、S2的光振动的步调不再相同,即从S1、S2取出的两列光虽然频率相同,但振动步调不同,不再是相干光.但这时在屏幕上仍然能产生干涉条纹,因为如果我们把光程差从S点开始计算的话,从S发出的所有光就都是相干光了（忽略光源内部的其它变化）,只是在计算光程差时要从S点开始算起.这样,只有从S经S1到达光屏某点的光与从S经S2到达光屏上同一点的光的路程差为零的点才是亮条纹,又由于图中的SS1<SS2,因此出现亮条纹的这一点一定要在原来P点的下方才能满足总的路程差为零.
现在我们再回过头来看前面的题,条纹P一定是下移（如图4所示）,即正确答案应该是D.
通过对教材的回顾和分析,让我们清楚地意识到,在计算光程差时,除了要看从两光源出来的光是否频率相同,还要看是否满足“步调相同”,从而确定该从何处开始计算.只有正确弄清这两点了,我们才能对问题正确作出分析和处理.
（作者通联：615400四川省宁南县宁南中学）
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