スリットを通る回折

単一のスリットを通る回折

波が障壁内のギャップ(またはス これは、以下の2つのアニメーションに示されています。 映画の違いは、ギャップの大きさです。

ギャップの大きさが変化すると、これは波の回折にどのように影響しますか? 最大回折はいつ発生しますか? (障害物の周りの音の回折に関する以前の調査結果について考えてみてください)。

スリットは波長より狭いです
ギャップ幅=2つの波長、すなわちスリットが波長よりも広い

ギャップ幅が波長よりも大きい場合(下の動画)、波はギャップを通過し、反対側にはあまり広 ギャップサイズが波長よりも小さい場合(トップムービー)、より多くの回折が発生し、波が大きく広がり、波面はほぼ半円形です。

Huygenの原理

回折の効果を説明する一つの方法は、17世紀の物理学者Christiaan Huygensによって発明された数学的方法を使用することです。

ホイヘンスは、波面は一連のウェーブレットとしてモデル化できると主張した。 ウェーブレットは、小さな小石を池に落とすことから得られるリップルのような円形の波として記述することができます。 これらのウェーブレットは、より複雑な波面を形成するために重畳し、干渉する。 たとえば、いくつかの小石を直線で落とした場合、すべてがまったく同時に一度に、まっすぐな(科学的に話す平面で)波面が作成されます。 下のビデオは、この方法を使用して、波面がスリットによってどのように変化するかを調べる方法を示しています。

2つのスリットを通る回折

Youngの実験

これまでのところ、波が通過するための単一のスリットまたはギャップの場合のみを検討しました。 複数のスリットがある場合はどうなりますか? 私たちはお互いに干渉すると予想される二つ以上の回折波で終わるでしょう。

以下は、2つのスリットを通る回折のシミュレーションです。 この実験は、最初にそれを実行した男–Youngのdouble slit実験にちなんで命名されました。 スリットの右側に何が起こっているかを見てみましょう。 パターンはありますか? 何がこれを作成するのですか? いくつかの場所で振幅は他の場所よりも大きいですか?

スリットの右側には、波が互いに干渉します。 実際には、スリットがある場所に2つのソースを配置することで、同じパターンを生成できます。 各スリットを通る音は、二つの点源のように回折して放射します。 あなたが観察しているパターンは、波の放射が一緒に干渉する2つの源のパターンと非常によく似ています。 あなたは干渉に関するページをもう一度見たいかもしれません–すべての定式化と概念はYoungのdouble slit実験に適用できます。 下のこのビデオは、池の水の波を使ってこれをうまく示しています。

考え直してみてください–2つのソースの干渉を扱っている場合、波が位相がずれて建設的な干渉を引き起こす場所と、波が位相がずれて破壊的に干渉 オーディオの例では、2つのスリットを2つのスピーカーに置き換えることができ、波の重ね合わせの最大値と最小値は、ラウドネスとクワイエットの場所に対応します。

拡声器の前で弧を描いて移動すると、これらの大声/静かな領域が次々と聞こえてきます–それらはヤングのフリンジと呼ばれています。 実験が光波を使用して行われる場合、建設的な干渉のための明るい場所と破壊的な干渉のための暗い場所が得られます。 ヤングは、光の波長を測定するために、この実験を使用しました。

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