Optimale Spaltbreite im Doppelspaltexperiment von Young

Alles, was ich bekam, waren stattdessen zwei parallele helle Streifen, wie man sie bekommt, wenn man mit einer Taschenlampe durch zwei sehr dicke Schlitze leuchtet.

Dies bedeutet, dass der Abstand zwischen den Schlitzen nicht eng ist und die Schlitzgröße nicht klein genug ist! Diese beiden Lichtstrahlen müssen sich überlappen, um eine Interferenz zu haben. Eine kleine Spaltgröße ist erforderlich, um eine große Beugung zu haben, die optimale Spaltgröße ist sicherlich kleiner als die Wellenlänge$\lesssim\lambda\approx0.5\mu m$was Ihnen eine große Beugung gibt. Größere Schlitze sind jedoch in Ordnung, aber Sie müssen (a) zwei Schlitze so nah wie möglich machen (b) das Setup weit vom Bildschirm entfernen. Sie werden wissen, dass es ausreicht, wenn sich der Lichtstrahl überlappen kann.

Für den Schlitz braucht man bessere Werkzeuge als ein Messer sowie ein besseres Material. Zuerst sollten Sie einen Formschneider verwenden. Zweitens benötigen Sie ein Material, das eine schärfere Kante haben kann, wie z. B. Folie. Ich glaube, dass Film in den ersten Experimenten dieser Art verwendet wurde. Sie haben erwähnt, dass ein Haar so genug ist$10\mu m$sollte wahrscheinlich in Ordnung sein, Sie müssen nur den Bildschirm weiter weg bewegen.

Als Lichtquelle sollten Sie immer einen Laser verwenden, da ein hochkohärentes Licht benötigt wird. Jeder Laser da draußen ist in Ordnung, er kostet nur 1 Dollar und ich kann sicher sein, dass Sie einen Laserpointer in Ihrer Nähe ausleihen können. Wie ich mich erinnere, als ich das Michelson-Morley-Experiment durchführte, gibt ein Wolframlicht nur ein Interferenzmuster für$<0.1m$mit kurzer kohärenter Länge, aber ein Laser kann eine kohärente Länge haben$>2m$. Es bedeutet, dass Ihr Leben einfacher sein kann, da Sie mit einem Laser einen 20-mal größeren Schlitz verwenden können!

Bearbeiten : Zusätzliche Informationen zu den Methoden, die Young für dieses Experiment verwendet hat.

Das Wiki über das Interferenzexperiment von Young hat seinen Artikel über "On the nature of light and colors" zitiert (auch um Seite p.140 im Buch Method and Appraisal in the Physical Sciences ). Der entsprechende Auszug lautet:

Damit die Wirkungen zweier Lichtanteile auf diese Weise kombiniert werden können, ist es notwendig, dass sie von demselben Ursprung stammen und auf verschiedenen Wegen, in wenig voneinander abweichenden Richtungen, denselben Punkt erreichen. Diese Abweichung kann in einem oder beiden Teilen durch Beugung, Reflexion, Brechung oder durch einen dieser kombinierten Effekte erzeugt werden; aber der einfachste Fall scheint der zu sein, wenn ein Strahl homogenen Lichts auf einen Schirm fällt, in dem zwei sehr kleine Löcher oder Schlitze sind, die als Divergenzzentren angesehen werden können, von denen das Licht nach allen Richtungen gebeugt wird.

Also, ich denke, die Experimente wurden wie folgt durchgeführt:

1. Lichtquelle : In einem Raum, in dem alle Fenster mit dicken Vorhängen bedeckt sind, so dass das Innere vollständig dunkel ist. Lassen Sie dann einen kleinen Sonnenstrahl hinein.
2. Monochromatisches Licht : Verwenden Sie ein Prisma, um Licht in verschiedene Farben aufzuteilen (dies ist eine bekannte Methode von Netwon). Um qualitativ hochwertiges Einzelfrequenzlicht zu erhalten, ist ein Schlitz vor dem Prisma erforderlich, um einen schmalen Sonnenlichtstrahl zu erhalten.
3. Punktquelle für monochromatisches Licht : Fügen Sie einen weiteren Schlitz hinzu, um die erforderliche Farbe zu erhalten (S1 in Abb. 1), das ausgegebene monochromatische Licht stammt daher von einer einzelnen Punktquelle.
4. Interferenz : Fügen Sie einen weiteren Doppelspalt hinzu (S2 in Abb. 1), damit das Licht zwei unterschiedliche Wege haben kann. Stellen Sie sicher, dass Licht von S1 auf die Schlitze S2 fällt. Um die Beobachtung zu erleichtern, sollte der Bildschirm weit entfernt sein.

Da seine Ergebnisse alle Farben abdecken, ist es sehr wahrscheinlich, dass er eher Sonnenlicht als andere Lichtquellen wie Kerzen verwendet hat (zu dieser Zeit gab es keine Lichtmasse). Außerdem gibt es kein Beugungsgitter, daher hat er wahrscheinlich nur ein einfaches Prisma verwendet.

Für heute durchgeführte Heimexperimente können wir LED als monochromatische Lichtquelle verwenden, sodass Schritt 1 und 2 übersprungen werden können. Wenn Sie eine Taschenlampe verwenden, benötigen Sie noch Schritt 2.

Ich benutze eine superhelle LED-Taschenlampe und wow! Es funktioniert sogar mit Nadellöchern statt Schlitzen, das Interferenzmuster ist rund und gleichmäßig. Es funktioniert auch mit einem vertikalen Schlitz und einem horizontalen Schlitz. Bei der LED scheint es auch einen "massiv" aussehenden "Balken" in der Mitte des Musters zu geben.