杨氏双缝干涉基本公式:λ=e·d/D。在量子力学里,双缝实验(double-slitexperiment)是一种演示光子或电子等等微观物体的波动性与粒子性的实验。双缝实验是一种“双路径实验”。
量子力学(QuantumMechanics),为物理学理论,是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,主要研究原子、分子、凝聚态物质,以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一,而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。
在杨氏双缝干涉图形中,亮条纹的宽度,确实是一样的;是不讨论暗条纹的宽度,而是无法讨论:
A、亮条纹,是从中心逐渐逐渐暗淡下去的,直到 0 为止;
B、但是,由于受到我们的视觉效应,跟拍摄技术的限制,无法一直无止境的显示出亮条纹,亮度逐渐减弱到一定程度时,我们的感觉就是暗条纹了;
C、严格来说,暗条纹的宽度是 0,仅仅是一条直线而已。
微观物体可以同时通过两条路径或通过其中任意一条路径,从初始点抵达最终点。这两条路径的程差促使描述微观物体物理行为的量子态发生相移,因此产生干涉现象。另一种常见的双路径实验是马赫-曾德尔干涉仪实验。
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假若他选择装置探测器,则路径信息会成为物理实在。然而,更重要地,对于成为物理实在的世界里的任何特定元素,观察者不具有任何影响。
具体而言,虽然他能够选择探测路径信息,他并无法改变光子通过的狭缝是左狭缝还是右狭缝,他只能从实验数据得知这结果。类似地,虽然他可以选择观察干涉图样,他并无法操控粒子会冲击到探测屏的哪个位置。两种结果都是完全随机的。
在探测屏上观察到的明亮条纹,是由光波的相长干涉造成的,当一个波峰遇到另外一个波峰时,会产生相长干涉;暗淡的条纹是由光波的相消干涉造成的,当一个波峰遇到另外一个波谷时,会产生相消干涉。
参考资料来源:百度百科--双缝实验
杨氏双缝干涉与双缝衍射没有区别,干涉和衍射的本质相同,二者没有严格的界限。它们两者的作用一般是同时存在的。
例如杨氏双缝一般被视为双缝的干涉,不考虑光通过每个单缝时的衍射,所以它的干涉条纹都是等宽度,且各级明条纹等亮度。
实际上,杨氏双缝实验中,光波通过每条单缝时都会发生单缝衍射,出现衍射明纹和暗纹,由于双缝实验中,每条缝的宽度都相同,因而各缝的衍射图样(明暗条纹的分布)完全一样,而各单缝的衍射图样在屏幕上的位置都取决于同一透镜的焦距。各单缝单独开放时的衍射中央明纹中心都落在透镜的主焦点处,所以各单缝的衍射图样在屏幕上的位置都完全重合,且相互干涉。
所以,双缝实验中实际呈现的条纹,它是光通过每一单缝的衍射与双缝干涉的综合效果。,什么情况下把双缝实验看成双缝干涉,什么情况下看成双缝衍射呢?没有严格的界限。但是可以这样大致划分,当通过每条缝的光束本身的传播行为近似于几何光学模型描写时,这个问题就可以看作是纯干涉问题。
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双缝实验的光学表述:
1、克里斯蒂安·惠更斯提出惠更斯原理表明,波前的每一点可以认为是产生球面次波的点波源,而以后任何时刻的波前则可看作是这些次波的包络,这是光波传播的基本原理,可以预测光波在介质中的传播。
2、从光源释出一连串的光波,就好似浮在水面上的浮标,被重复的拉起来,放下去,制成了水波在水面传播。惠更斯想出一种预测波前位置的方法,如右图所示,绘制一组圆心包含于一个波前的同半径圆圈,它们的切线,经过连接与平滑后,形成一条连续的曲线,这就是预测的波前位置。
3、依照这方法,可以展示出一个平面波波前或一个圆形波波前怎样持续延伸。将惠更斯原理加以数学论述,奥古斯丁·菲涅耳证明了光波动说与光在介质内以直线传播的射线行为相符合,不存在任何矛盾之处。菲涅耳又对于衍射与干涉现象,给出一个合理、完整的解释。
参考资料来源:百度百科-双缝实验
△X:条纹间距(eg第一级亮纹和第二级亮纹间距) 入:所发射的光的波长(一般都是激光啊什么的光的波长) L:屏幕到孔的距离 d:两个缝之间的距离
双缝实验,著名光学实验: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。双缝实验也可以用来检试像电子一类粒子的物理行为,虽然使用的仪器不同,都会得到类似的结果,显示出波粒二象性。
k是级数,k=0就是第0级暗纹,但是一般叫第一条暗纹,k=1叫第二条暗纹。
暗条纹是第几级,与公式有关,使用不同的公式,级别会相差一级。因为暗条纹的公式中,光程差要减去或加上半个波长。
光程差为0,条纹就是0级条明纹,暗纹 的级别,或者说编号,涉及具体地计算公式,不尽统一,一般不谈暗纹的级别。
扩展资料:
假若光束是由经典粒子组成,将光束照射于一条狭缝,通过狭缝后,冲击于探测屏,则在探射屏应该会观察到对应于狭缝尺寸与形状的图样。可是,假设实际进行这单缝实验,探测屏会显示出衍射图样,光束会被展开,狭缝越狭窄,则展开角度越大。在探测屏会显示出,在中央区域有一块比较明亮的光带,旁边衬托著两块比较暗淡的光带。
参考资料来源:百度百科-双缝实验
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