在光的双缝干涉实验中,r1+r2为什么近似等于2L?
在光的双缝干涉实验中,r1+r2为什么近似等于2L?
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我想问题主的是:题主问的这个问题有意义吗?但凡学过一点点和极限相关的知识,就知道当角度(以弧度为单位)很小的时候,就能把角度的正弦、正切近似为角度本身,而双缝干涉实验本来就假设了双缝间距离远小于L,依照该条件当然就可以得出r_1+r_2=2L。这是纯粹数学问题,其证明看看数学书就行了,没必要当成物理问题。
题主问的问题在物理上其实没有多少价值,这也说明题主对双缝干涉本身思考的还太少。如果考虑将“双缝干涉实验中的双缝间距远小于L”这一限制条件去掉,那么光屏接收到的“干涉”图样又是怎么样的。我们知道如果光源离双缝的对称中心如果太近——即双缝距离远大于L,那么此时双缝之间不透光的部分将阻挡光源的光照射到光屏上,此时没有任何图样呈现在光屏上。但是如果我们考虑双缝距离和L是相当的,那么情况就复杂了。此时除了要考虑干涉,还要考虑衍射的因素。光的波动理论里面有一套经典描述,其中比较有代表就是基尔霍夫衍射理论。该理论把光场理解为标量场,用标量场去考察光的衍射,这个近似在很多情况下是可行的。至少在讨论光的干涉和衍射问题上没问题。考虑光源有限近情况下的双缝干涉,其实就等于考虑了光的单缝衍射和双缝干涉双重效应,前者可以用菲涅尔衍射来解释——注意,这时候不能考虑夫琅禾费衍射,因为该衍射是远场衍射。当然,严格的数学计算需要考虑更多,我在这里仅定性分析一下。物理学上的定性分析有时候可以帮助我们寻找到解决问题的思路,这比上来就考虑定量分析要有效得多。
关于干涉,我还要强调一点,注意干涉条件,不要想当然地以为将托马斯·杨的实验装置放好,通上光就能实现双缝干涉的图样,没这么简单!干涉条件对干涉实验有很大的限制,题主应该好好思考在什么情况下干涉实验就会面临“失败”。
2018-07-19 12:09:27