杨氏双缝干涉实验

干扰效果明确的观察表明存在重叠的波浪。托马斯年轻假定是一个光波并服从叠加原理;他伟大的实验成就是展示的建设性和破坏性的光的干涉(c。1801)。在一个现代版的年轻的实验,不同的要素只有在光的来源,激光同样照亮两个平行的狭缝,否则不透明的表面。光通过这两条裂缝是一个遥远的屏幕上观察到。当狭缝的宽度明显大于波长的光,几何的规则光学把光投射两个阴影,都有两个照亮区域在屏幕上。然而,随着狭缝宽度缩小,光线期刊到几何阴影,光波在屏幕上重叠。(衍射本身就是光的波动性质造成的,被一个干扰影响的另一个例子是在下面详细讨论)。

叠加原理决定了最终的强度模式在明亮的屏幕上。发生相长干涉时的不同路径的两个狭缝在屏幕上一个点=一个积分波长的数量(0λ2λ,…)。这条道路不同保证两波的波峰同时到达。相消干涉来自路径差异平等的半整数的波长(λ/ 2、3λ/ 2,…)。年轻用几何参数表明两波的叠加导致的一系列等间隔的乐队,或边缘,高强度,对应区域的相长干涉,由黑暗的区域完全相消干涉。

一个重要的参数在双缝干涉几何的比例是光的波长λ缝的间距d。如果λ/d远小于1,连续的干涉条纹之间的间距很小,和干扰效果可能不可见。用狭隘的分隔缝,年轻的能够独立的干涉条纹。这样他决定波长的可见光的颜色。可见光的波长非常短的解释为什么干扰效果观察只有在特殊之间的间距其实干扰光波的来源必须非常小的不同区域的建设性和破坏性的干扰。

观察干预效果是具有挑战性的,因为有两个困难。大部分光源发出连续的波长范围,导致许多重叠的干扰模式,每一个都有不同的条纹间距。洗掉的多个干扰模式最显著的干扰效果,如完全黑暗的区域。第二,干涉图样的可观察到的在任何一个较长的时期内的时间,光的两个来源连贯的彼此。这意味着光源必须保持一个常数阶段的关系。例如,两个相同的谐波频率总有一个固定的相位关系在空间的每一点,要么在阶段,阶段,或在一些中间的关系。然而,大多数光源不发出真正的谐波;相反,他们发出的波,进行随机相位变化每秒数百万次。这样的光叫做不连贯的。从两个干扰仍然发生在光波不连贯的在空间资源重叠,但随机波动的干扰模式随机海浪的阶段转变。光探测器,包括眼睛,不能注册急剧变化的干涉图样,只观察到时间上强度。激光大约是单色(包括单个波长)和高度一致;因此揭示干扰效果的理想来源。

1802年之后,年轻的测量波长的可见光可以结合相对原油的决定光的速度当时为了计算可用近似频率的光。例如,的频率绿色光约6×10¹⁴赫兹(赫兹或周期每秒)。这个频率是许多数量级大于普通机械波的频率。相比之下,人类可以听到声音波频率高达2×10⁴赫兹。到底是什么振荡以如此高的速度仍然是一个神秘的60年。