
目的
楊格(Thomas Young )於1802年所做的雙狹縫干涉(double-slit interference)實驗,由雷射光來演示。
實驗
將雷射光垂直入射至雙狹縫中,觀察屏幕上所呈的像。
原理思考
為何會有干涉條紋?
右圖代表以平行光垂直入射雙狹縫,狹縫寬度極小,二狹縫間距為,狹縫至屏幕距離為
。二狹縫所代表點光源為
與
。從
及
出發的球面波,在屏幕上任意的觀察點
產生干涉現象。
如右圖中,線段為二光源
與
到達
點的光程差,從右圖中可知
,假若
,
。則
點為建設性干涉(constructive interference)亦為亮點,同理,若
,
,則
點為破壞性干涉(destructive interference)亦為暗點。
一般來說,雙狹縫實驗的裝置,通常狹縫到屏幕的距離 會遠大於亮暗點到中央亮點的距離
。因此,角度
會很小。所以
,
,
或
,
(1)
當 代入方程式(1)中可得
,即為中央亮點。
表示第
個亮點到中央亮點之距離。
,表示第
個亮點到第
個亮點之間的距離。
,則為第
個暗點與中央亮點之距離。且相鄰二暗點之間的距離為,
上述方程式中的 、
、
、
均為常數。故任意相鄰二亮或暗點之間距均為等距離。
討論
1.若雷射光不是垂直入射於雙狹縫,則會有何種影嚮?
2.若將雷射光置換成白光,此時會有何種情況發生?
3.若將環境改在水中進行此實驗,干涉條紋會有變化嗎?
關於實驗
1.此實驗為一經典實驗,確立了光是具有波動性的性質。
2.本實驗所用狹縫寬0.05mm,狹縫間距0.25mm。
參考資料
"Fundamentals of Physics", 7th ed., John Wiley & Sons, 2005, New York. Ch35.Hallday, Resnick, Walker
"維基百科"
指導老師
謝奇文
撰稿
黃時霖,朱慶琪