双缝实验问题概述

发布网友 发布时间：2024-10-05 21:06

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热心网友 时间：2024-10-05 21:12

在杨氏实验中，狭缝的存在是至关重要的。若用普通光源代替狭缝，光屏上无法形成干涉条纹。因为干涉条件要求同一波列自身之间发生干涉，不同光源之间以及同一光源不同部分发出的光不满足相干条件。狭缝的存在，使得光线通过狭缝成为发射柱面波或球面波的波源，进而产生次波，这些次波频率相同、振动方向近似一致且位相差保持一定，满足相干条件，实现分波阵面法获得相干光波。

若逐渐加大狭缝宽度，屏幕上的干涉条纹会变得模糊直至消失。因此，为了得到清晰的干涉条纹，狭缝宽度必须满足特定条件。在考虑狭缝宽度时，通常将光源宽度视为无限窄。每个无限窄的缝可视为“线光源”，线光源发出的光射到双缝上，形成一组干涉条纹。各线光源位置略有差异，到达双缝时引起的振动略有不同，导致形成的干涉条纹在屏幕上略有移动。当线光源形成的亮纹与暗纹相抵消时，干涉条纹被抹平。

当考虑狭缝宽度时，通过分析狭缝宽度与屏幕干涉条纹之间的关系，可以求出狭缝的极限宽度。具体而言，当狭缝宽度满足特定条件时，线光源形成的干涉条纹在屏幕上相互抵消，整个狭缝在屏幕上的干涉条纹被抹平。此条件为解决问题的基本条件。

若增大光源长度l、减小缝间距d，允许的缝宽可以增大。举例来说，当d=1mm，l=10cm，λ=0.5μm时，可得缝宽约为0.05mm。因此，为得到清晰的干涉条纹，实验中狭缝宽度应远小于0.05mm。然而，若将很宽的缝置于较远距离，仍可观察到干涉现象。夜晚透过纱窗观看远处灯火，观察到的中心对称四角花纹即是透过纱窗小孔形成的干涉现象。

尽管白光中包含各种频率的可见光，不同频率的光波不相干，但同一频率的单色光之间能够发生干涉现象。在杨氏双缝实验中，狭缝作为白光光源，每一种波长的光都照到双缝上，形成各自的干涉条纹。这些不同波长的条纹叠加起来形成白光干涉图案分布。在*明纹上，各种单色光相位差均为零，振动加强，显示明纹。各单色光*明纹宽度不同，形成七色光带，紫光靠里，红光靠外，形成有序排列的色彩。

双缝实验，著名光学实验，在1807年，托马斯·杨总结出版了他的《自然哲学讲义》，里面综合整理了他在光学方面的工作，并在里面第一次描述了双缝实验：把一支蜡烛放在一张开了一个小孔的纸前面，这样就形成了一个点光源（从一个点发出的光源）。现在在纸后面再放一张纸，不同的是第二张纸上开了两道平行的狭缝。从小孔中射出的光穿过两道狭缝投到屏幕上，就会形成一系列明、暗交替的条纹，这就是现在众人皆知的双缝干涉条纹。