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双缝干涉实验双缝大小 量子力学中双缝干涉实验缝隙大小与电子的波长关系是什么?

2020-07-23知识8

用某种单色光做双缝干涉实验时,已知双缝间距离 光的双缝干涉实验对缝的尺寸有要求没有? 要求当然有。笼统地说,要求缝的宽度和光的波长可比。但所谓的“可比”也不是很严格,几百倍甚至千倍也算可比。实验表明,一般达到0.1毫米以下就可以了。量子力学中双缝干涉实验缝隙大小与电子的波长关系是什么? 首先你要知道发生双缝干涉的条件,并不是随随便便的自然光打到双缝上就能干涉。在托马斯·杨的实验中,他先让光经过一个单缝再作为光源,经过单缝的光就具有了一定的相干性,然后这束光再去照射双缝,才能使双缝位置光的相位一致,变成两个光源发出的光出现干涉现象。后来有了激光,就可以省去这个单缝,激光直接照射双缝就可以发生干涉。那么问题就在于单缝上发生了什么,这是另一种波动现象,称为“衍射”,本质上也是一种波的干涉行为。衍射现象有一个公式:\\lambda=d*sin\\theta,其中\\lambda是波长,d是缝隙的大小,\\theta是发生衍射时暗斑的出射角度。这个公式就给缝隙大小和波长的关系做了限制,首先sin\\theta不能大于1,这就要求缝隙d不能小于波长\\lambda,否则就不会变成一个相干光源。再者缝隙d不能大出波长\\lambda太多,一般d是\\lambda的n倍时,衍射光斑就出现2n条。衍射的条数越多越影响双缝干涉的效果,如下图,这d是\\lambda的4倍时的衍射,已经出现了8条衍射条纹。所以最理想的情况是缝隙d和波长\\lambda刚好相等,即出射是一条完整的光斑,这样双缝就是两条比较完美的干涉光源,干涉效果最好。顺便说一下,电子实验和光子实验不同,很难找到适合电子衍射的狭缝。

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