物理科課程-光的干涉與繞射

MAY 04 ,2019

簡介

物理學的發展中，科學家對於光屬於粒子還是能量不斷的產生爭議性，科學家楊格的雙狹縫實驗，發現光的干涉現象，夫朗和斐的單狹縫實驗，發現光的繞射現象，如此證明光具有波動的特性。

當單頻的光穿過非常窄的狹縫時，出現了光的干涉與繞射的現象，並在屏幕上形成高光強度與低光強度交錯的紋路。當單頻的光穿過兩個非常窄又非常緊密的狹縫時，和單狹縫產生的紋路圖案相比，出現了更多附加細節的亮帶與暗帶。

根據惠更斯原理，當單頻光穿過兩狹縫時，每個狹縫會成為新的球形波發射源，波長與原本的單頻光相同，而最終屏幕上出現的亮帶與暗袋就是通過這些狹縫的單頻光，相互干涉造成的結果，亮帶(光亮度最大值)為相長性的干涉，暗帶(光亮度最小值)為相消性的干涉。

以數學的方式表達光在經過雙狹縫干涉後產生的亮帶位置，可以寫成:

dsinθ=mλ

其中m為光亮帶的編號，以整數±1，±2，±3 ...表示，d為兩狹縫間的距離，θ為屏幕上第m條的亮帶位置與中央亮帶(第0條亮帶)之間的角度，而λ為單頻光的波長。

實際上，每個干涉的亮帶的角位置θ通常以線位置X表示，而X_m為屏幕上的干涉圖案中第0個亮帶(中央亮帶)與第m個中央亮帶的線性距離，L為狹縫至屏幕的距離。假設L的長度遠大於X_m，可以將亮帶的位置以數學方式表達為

Xm≈m(λL/d)

實驗設備與材料

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