
【化】 double slit diffraction
both; double; even; twin; two; twofold
【化】 dyad
【醫】 amb-; ambi-; ambo-; bi-; bis-; di-; diplo-; par
seam; sew; slot; stitch
【化】 opening
【醫】 crevice; nesis; raphe; rhaphe; seam; sutura; suturae; suturation
suture; suture joints; suturing
diffract; diffraction
【化】 diffraction
【醫】 diffraction
雙縫衍射(Double-Slit Diffraction)
漢英釋義:雙縫衍射指光波或其他波通過兩個平行狹縫後,在後方屏幕上形成明暗相間條紋的現象。該現象同時包含幹涉(interference)和衍射(diffraction)效應,是波動光學的基礎實驗之一。英文術語強調“double-slit”指雙縫結構,“diffraction”指波繞過障礙物的特性。
波動性驗證
當單色光通過兩條窄縫時,每條縫自身會産生衍射(光波向各方向傳播),而兩縫發出的次級波相互疊加形成幹涉。明紋(亮帶)對應光程差為波長的整數倍(相長幹涉),暗紋對應半波長奇數倍(相消幹涉)。
條紋公式
條紋間距 (Delta y) 與波長 (lambda)、縫屏距離 (D)、縫寬 (a) 相關:
$$ Delta y = frac{lambda D}{d} $$
其中 (d) 為雙縫中心間距。縫寬 (a) 影響衍射包絡,限制幹涉條紋的可見範圍。
曆史意義
托馬斯·楊(Thomas Young)1801年首次通過雙縫實驗證實光的波動性,推翻牛頓粒子說,為光的電磁理論奠基。
權威參考來源
(注:鍊接需替換為具體文獻URL,此處僅作來源示例)
雙縫衍射是光通過兩個相鄰狹縫時,因波動性産生的衍射與幹涉疊加現象。以下是其核心要點:
雙縫衍射結合了單縫衍射和雙縫幹涉的效應。根據惠更斯-菲涅耳原理,光通過每個狹縫時,縫内各點作為次級波源發出球面波,形成衍射;同時兩縫的次級波在空間中疊加,産生幹涉條紋。
雙縫衍射的光強由衍射因子和幹涉因子共同決定: $$I = I_0 left(frac{sin alpha}{alpha}right) cos beta$$ 其中:
缺級現象:當幹涉極大與衍射極小的位置重合時,原本應出現的幹涉極大級次消失(即缺級)。條件為: $$d sin theta = mlambda quad text{且} quad a sin theta = nlambda$$ 其中$m$為幹涉級次,$n$為衍射級次。
條紋形态:中央亮紋最寬且最亮,兩側對稱分布明暗相間條紋,但受衍射包絡線調制(如圖像中亮紋強度逐漸減弱)。
雙縫幹涉 | 雙縫衍射 |
---|---|
假設縫寬無限窄(僅考慮兩縫間幹涉) | 實際縫寬有限(疊加單縫衍射效應) |
條紋亮度均勻分布 | 條紋亮度受衍射包絡線調制 |
雙縫衍射實驗是驗證光波動性的經典實驗,也是量子力學中波粒二象性研究的基礎。通過調整縫寬($a$)和縫間距($d$),可觀察缺級現象及條紋變化,進而分析光的波長等參數。
如需更完整的公式推導或實驗模拟方法,可參考Matlab源碼及光學教材。
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