双缝实验-双缝

让我们来谈谈双缝实验这是一个非常重要的实验由托马斯·杨在1803年首次进行这是第一个提供了确凿证据证明光具有波的特性的实验它开始侵蚀牛顿关于光具有粒子特性的所有观点后来詹姆斯也提出了这种观点。但是现在我们把光看作波我们要做的是在这里有一个屏幕我们要在这个障碍物上戳两个洞。我们让光穿过它然后我们有一个距离为D的屏幕我们想看看我们得到的图案我们最终看到的是这样的东西。我们有一个中央最大值，这里非常亮然后是没有光的暗点，然后是另一个最大值，暗点最大值，暗点最大值。如果只有粒子穿过，这是完全不可能的因为我们怎么可能得到一个黑点。我们理解它的方法是用惠更斯波干涉理论。所以当你看的时候，有一些光从这里射过来，经过这里，在屏幕上汇合还有一些光从顶部狭缝射过来，在这里射到屏幕上。

现在这两束光会相互干扰，所以问题是为什么它们会不同?这个想法是这样的。来自底部狭缝的光要比来自顶部狭缝的光传播得更远一点才能到达这一点。如果距离的差正好是一个波长那就意味着我们会有建设性的干涉因为它会增加一个波长然后它们会相遇它们会做同样的事情。但如果这额外的距离正好是1 / 2波长，那么这个就会像这样然后和下一个重叠它们就会完全抵消这就是我们得到黑点的原因。好了，现在我们可以通过画下面这个三角形来大致确定这个距离差。所以我们把它画下来我们说红色和绿色的线是相同的距离然后我们从底部的狭缝得到了一点多余的东西。如果我们把这个三角形放大我们会看到这个r，这个距离差就等于d乘以sin。

那么d是什么?d是两条狭缝之间的距离d是什么?是达到屏幕上y的距离所需要的角度。所以sin等于一个波长的整数所以n等于1 n等于2 n等于3,4,5不是n等于2.7好的，所以dsin的整数是n波长加上一半波长现在我得到了破坏性干涉这会给我一个黑点。如果我们画出我们看到的强度，作为角度的函数我们会得到亮点，暗点，亮，暗，亮，暗。就像这样一直持续下去直到角度变得太大。好了，当角度很小的时候，它的大小是一样的。好了，我们来做一些相关的问题。做起来并不难，但需要花点功夫。

好的，我想说的第一件事是，如果波长比这两个狭缝之间的距离d小得多这几乎总是这样的特别是在光实验中，因为可见光的波长真的很小。那么就会非常小，所以我们可以用这个奇妙的近似值sin近似等于y除以到屏幕的距离d，好的，那么我们就可以写出y近似等于波长除以两个狭缝之间的距离乘以到屏幕的距离的整数倍。好了，让我们继续看这个例子，我们有两个狭缝它们相隔0.1毫米，所以这是小写的d。确定中心最大值到下一个最大值的距离这意味着我在寻找亮点这意味着我需要n是一个整数。我们取n = 1，如果光的波长是530纳米，屏幕是2米。这是我的，这是我的距离下一个词是n = 1。

好了，这就是思路，我们要做的就是确定y所以y大约等于我们有1然后是530纳米除以现在距离d是0.1毫米但是我在上面这里有纳米。让我们试着解决这个问题，我们要做的是我们先用米来表示这个然后再用纳米来表示。这是0.1毫米所以是10的- 4次方米所以这是10的- 4次方10的9次方纳米。所以是10的9-4次方是5纳米，好了，所以这是除以d然后乘以2米。如果你仔细分析，你会发现中心最大值是1.06厘米，从中心最大值到下一个最大值。好吧，如果我们看第一个黑点呢?当dsin等于波长的一半时，第一个黑点出现了。因为现在我们会产生破坏性干扰如果我把波长减半就能得到答案。所以我要做的就是把这个除以2所以答案是0.53厘米。

好，让我们做下一个，这实际上是双缝实验现在用来测量波长的。现在已知亮带之间的距离。我们使用某种激光我们可以看到亮带之间的距离我们测量它为0.7厘米。这是y，好的，所以d，它给了我们d也给了我们大写的d现在我们想知道波长。我们将再次使用n = 1因为我们看到的是紧挨着的亮带。这意味着我们从其中一个到下一个n = 1。好的，我们说等于d乘以y除以d，就像这样。再一次，我想用国际单位制来做所有的事情我把这个0.7厘米变成7乘以10的- 3次方这是y，我把这个0.2毫米变成2乘以10的- 4次方这是d然后除以大写的d也就是3单位是米如果你做这个数学计算你会发现它是467纳米。所以它会有点像蓝色，绿色的海蓝宝石的颜色。好更多的蓝色。

但无论如何，这实际上允许我们测量波长，我的意思是这是一个非常短的距离，你甚至看不到但我可以测量波长通过使用更大的距离0.7厘米和0.2毫米利用波干涉的思想这就是双缝实验。