例子问题
例子问题1:狭缝实验
双缝实验(也叫杨氏实验)说明了什么?
光完全由波构成
光既具有粒子的性质,也具有波的性质
光纯粹是由粒子组成的
光不能被狭缝衍射
双缝实验并没有告诉科学家任何有用的东西
光既具有粒子的性质,也具有波的性质
双缝实验的过程包括一个相干光源对准一个屏,屏之间有两个平行的狭缝。光穿过每一个狭缝,产生波干涉(破坏性和建设性干涉),在屏幕上产生交替的光带和暗带。如果光像经典理论认为的那样完全由粒子组成,就不会出现这种结果。这表明光是波,因为波以这种方式干涉。光也被发现以单个粒子(光子)的形式以离散点撞击屏幕,交替的波段表示撞击屏幕的粒子密度。在实验版本中,在狭缝处设置了探测器,光子通过一个狭缝(粒子会通过),而不是同时通过两个狭缝(波会通过)。这些结果证明了光的波粒二象性。
例子问题2:狭缝实验
假设有一束光的波长是通过一对带分离的狭缝.确定与第一个亮条纹对应的角度。
为了确定角度,使用双缝实验中的亮条纹公式。
重写这个方程,使角项是孤立的。
代表第一个明亮的条纹。
代入所有已知值并解出角度。
例子问题1:狭缝实验
假设光通过一个宽度一定的狭缝.衍射图案角为第一个暗流苏。光的波长是多少?
为了求出光的波长,使用单狭缝干涉的暗条纹公式。
重写这个方程以便解出λ(波长)。由于这是第一个暗条纹,值.
例子问题1:狭缝实验
假设为了确定光的波长进行了衍射实验。当波长未知的光通过狭缝,观察到衍射图样。如果第一个暗条纹出现的角度是离开狭缝,光的波长是多少?
对于这个问题,我们假设光通过一个小缝。这样一来,光线就会被衍射,也就是说它会沿着观察屏幕散开。在这样的情况下,将会有一个中心明亮的边缘,当你移动到中心边缘的上方和下方时,会有交替的暗和亮边缘。
在这个问题中,我们被告知狭缝的大小是第一个暗条纹出现的角度是远离狭缝。然后我们被要求根据这些信息确定光的波长。
首先,我们需要使用光衍射方程:
在上式中,表示光的波长,表示狭缝的长度,和表示暗条纹的位置(它可以等于).在这种情况下,等于1,因为我们考虑的是第一个暗条纹(在中央条纹的顶部/底部)。
现在我们有了方程,我们可以分离波长项:
接下来我们要做的就是代入已知的值,我们就能解出波长:
例子问题2:狭缝实验
杨的双缝实验的结果是什么?
光被证明具有与粒子和波一致的性质。
没有一个答案是正确的。
当光被两条缝分开时,观察时又会变成单束。
光完全由称为光子的粒子组成。
光实际上只是一种波,光的微粒理论是错误的。
光被证明具有与粒子和波一致的性质。
杨的双缝实验是著名的,因为它证明光,因此被认为是单独的离散的粒子称为微粒,实际上具有波的性质除了粒子。杨所使用的便条卡所隔开的两束光相互建设性地和破坏性地干涉,形成光和暗的波段,表明光的作用就像波。然而,到达墙壁的光是由离散的点组成的,这只有在光也能表现得像它是由粒子组成的情况下才能发生。因此,我们得出结论,光既可以像粒子,也可以像波,称为波粒二象性。
示例问题6:狭缝实验
红光波长()通过双狭缝送出。缝的分开。然后光线照射到屏幕上在双缝后面。第一个明亮的流苏到第二个明亮的流苏有多远?
这个问题是双缝公式的一个快速应用。
,在那里这个距离是明亮的条纹来自屏幕的中心。是波长,是狭缝到屏幕中心的距离,和是狭缝宽度。如果你设置的价值。你得到的也是相邻两个亮条纹之间的距离(第一个和第二个相邻)。
注意-我们得到的值非常大,因为狭缝宽度非常小。