Beziehung zwischen der Quellspaltapertur und ihrem Abstand von der Ebene der Sekundärspalte in Youngs Doppelspaltexperiment

In Young's Double Slit Experiment (YDSE) muss das Verhältnis zwischen der Quellenapertur (mein Buch sagt Quellengröße ... ich nehme an, sie meinen Apertur) s und dem Abstand von der Ebene der beiden Schlitze S so sein, dass s / S < λ / d (Winkelbreite) für die zu erhaltenden Interferenzstreifen. Wobei λ die Wellenlänge des verwendeten Lichts und d der Abstand zwischen den beiden Schlitzen ist. Woher kam diese Beziehung? Und warum muss das so sein?

Antworten (1)

Wie man sieht, ist s / S < λ / d eine Ungleichung und keine exakte Gleichung. Es ist eine Empfehlung und ein Rat, der auf Erfahrung basiert.

Um das Gesamtbild zu zeichnen, lassen Sie mich Ihnen einige historische Fakten erzählen. Am Anfang verwendeten die Wissenschaftler (Grimaldi im sonnigen Italien beschreibt dies) ein Loch in einem verdunkelten Fenster (und einen Spiegel vor dem Fenster, um das Sonnenlicht in horizontaler Richtung durch das Fenster zu lenken) und Vogelfedern als Mehrfachschlitze . Was sie bekamen, waren verschwommene Ränder in verschiedenen Farben.

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Später wurde es mit monochromatischem Licht und Doppelspalten verwendet. Und es wurde festgestellt, dass auch hinter kleinen Öffnungen Fransen auftreten ( Airy disc ).

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Noch später wurde untersucht, dass auch einzelne Photonen im Laufe der Zeit solche Intensitätsverteilungen erzeugen. Um es auf den Punkt zu bringen, hinter jeder Kante wird Licht in eine Intensitätsverteilung umgelenkt. Aber wir sehen das nicht in unserem Alltag. Warum?

Bei einer erweiterten Lichtquelle streift das Licht Kanten aus verschiedenen Richtungen und ein Schatten hinter dieser Kante zeigt nicht nur keine Ränder, sondern war überhaupt nicht scharf. Der Ratschlag für Schlitzexperimente lautet, eine punktförmige Lichtquelle zu verwenden. Der bessere Rat wäre, Licht von einem solchen Kollimator zu verwenden

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Dem Rat der Ungleichung s / S < λ / d muss man also folgen, um nahezu Licht paralleler Strahlen zu erhalten, um gut getrennte Streifen zu erhalten.

Also bestenfalls eine experimentelle Beobachtung?
Kunal, ja, es ist aus Erfahrung abgeleitet.