光子的双缝干涉原理

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杨氏双缝干涉相干光干涉条纹菲涅耳双面镜洛埃镜杂谈 |
分类: 自然机制与物理模型 |
(摘自《系统相对论》第二版第八章2.3节,详见:http://blog.sina.com.cn/s/blog_66f61d9f01018upt.html)
在杨氏双缝干涉实验中,从窄缝S发出的一束相干光,通过窄缝s1和s2后,形成两束衍射光束。根据1.1节衍射原理,绘出窄缝s1和s2发出的两束发散光束等相位线如图8-9所示(另见彩图11),同色实相位线和虚相位线的相位差为π。不同色的实相位线交叉点与虚相位线交叉点连成的直线,或不同色的实相位线与虚相位线交叉点连成的直线,称作偏移强相干线;相邻两条偏移强相干线的中线称作不相干线;不相干线与相邻偏移强相干线的中线称作偏角强相干线。
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根据2.2节的相干作用原理,当屏幕处于合适位置a时,不相干线与屏幕的交汇点附近到达的光子最多,偏移强相干线与屏幕的交汇点附近到达的光子最少,进而在屏幕上形成明暗相间的干涉条纹。
如果屏幕到窄缝的距离a减小,就会造成部分光子尚未进行相干作用就到达屏幕,使干涉条纹变得模糊甚至消失;反之,如果屏到缝的距离a增大,就会造成相干后的光子在屏幕上的散射区域扩大并存在多次相干作用,同样导致干涉条纹变得模糊甚至消失。
因此,只有在这个特定位置a上,干涉条纹最清晰,离开这个位置越远,干涉效应越不明显。另一方面,如果入射光束较弱,光子间距过大而互不相干,当然也就不会发生干涉现象了。这些与普通波的性质都是不同的。菲涅耳双面镜、洛埃镜等实验与杨氏双缝干涉实验的原理都是相同的,只是产生相干光束的方式不同而已。
结合第二章第一节的讨论,不难得出结论:光的本性是粒子。