ヤングの実験で使用する光源を白色光にすると、干渉縞はどのようになるのでしょうか。その理由も説明してほしいです。また、スリットを傾けることによって、どういう変化が生じるのでしょうか。皆さんの回答待ってます。

A 回答 (1件)

まず、前半について


単色光の場合の結果の式は知っていますか?
その式には波長λが入っています。
白色光は赤のような長い波長のものから紫のような短い波長のものまで
様々な波長の光が混じったものですから、
そのことと単色光の式から考えてみてください。

次に後半について
スリットを傾けていないときは光源から2つのスリットまでの
光の進む距離は等しくなっています。
よって、スリットより後ろ(スクリーン側)のみに光路差があります。
しかし、スリットを傾けると光源から2つのスリットまでの距離にも差が生じます。
光源からスリットまでとスリットからスクリーンまでの両方の光路差を考えて
干渉の式を導いてみてください。

考えてみてわからなければ補足してください。
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Qヤングの実験

 

ヤングの干渉実験についてで
十分小さい穴から、「白色光」を用いるとm=1
の明線はどのようにみえるか。

答え、O側(←小さい穴と同じ高さ)が紫、反対側が赤の幅を持つ連続スペクトル


となるのが、よく分かりません。
暗記問題なのでしょうか。

なぜ、具体的に色が分かり、なおかつ2色だと断言できるのでしょう。

どなたか教えて下さい。
おねがいします。

  

Aベストアンサー

ヤングの干渉実験ということは、最初のスリットと
スクリーンの間に、2つスリットがある壁がありますよね?

本当は、教科書をよく読んで、と言いたいところですが、
次のサイトなどは、結構解りやすいかと思います。
計算の仕方や、仕組などはこちらを読んでみてください。
http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/2-3-0-0/2-3-3-1yanngu.html

で、この問題のポイントですが、

>なぜ、具体的に色が分かり、なおかつ2色だと断言できるのでしょう。

に色々誤解があるようです。

上記サイトで、m番目の明線の場所は、dx/l = mλを満たす、xとあります。
(xは、質問者さんのOの位置から、上下にxだけ離れたところの意味)

問題の設定から、m = 1、dもlも前もって決まっていますから、
x = (l/d)λ、つまり、xはλに比例することになります。

つまり、聞かれている明線の場所は、λ、つまり光の波長によって、
違う位置になる、ということです。

次に、白色光というのは、単色の白い光、というのがあるのではなく、
可視光線の範囲には、様々な色(これは光の振動数、いいかえると、波長で決まる)
の単色光があり、これが全部混ざると、全体として、白に見える、
ということです。

それぞれの色の単色光は、λが違うので、m=1のときの明線の位置が違う、
λが短いと、Oに近いところに、λが長いと、Oから離れたところに、
明線の位置が来るのが、式・x = (l/d)λから解る訳です。

で、可視光線に含まれる単色光で、一番λが短いのが紫、長いのが赤
なので、紫の明線はOの近くに、赤の明線はOから遠くに来ます。
白色光には、この2色しかない訳ではなく、他の単色光もありますが、
当然、そのλの値は、紫と赤のλの間の値になります。

例えば、紫に近い青の明線は、λが紫よりちょっと長いので、
紫のちょっと外側、赤に近いオレンジの明線は、λが赤より、
ちょっと短いので、赤のちょっと内側、と言う具合です。

ここまで書けば、もう見当が付いたことと思いますが、
Oを境に、上下対称に、直線状の虹が、2つ並んだように
スクリーンに映る、ということになります。

これが、「O側(←小さい穴と同じ高さ)が紫、反対側が赤の「、」
幅を持つ連続スペクトル」の意味です。
「、」がないと切れ目が解りにくそうなので、追加しました。

虹やプリズムよる分光の場合には、波長によって、
屈折率が違うという、別の原因で起こりますが、
結果的には、同じようなもの、紫から赤まで、
連続的に色が変化していくような光景が
見える、ということで、これを連続スペクトル
という訳です。

色自体は覚えないといけないことかもしれませんが、
科学絵本や、小学校理科なぜなに教室などに、
虹の話は、よく載っていて、気の利いた園児・児童なら、
結構知っている話だったりするので、常識の範疇かと。

そこから始めろとはいいませんが、
中高生・一般社会人向きの、簡単な科学解説書や、
小学生向き図鑑で、大人が読んでも、面白く
勉強になるものは、たくさんあるので、そういうものにも
興味を持った方が、学校でやらせらている、
理科や数学がもっとよく解ったり、応用力が付いたり
すると思います。

公共図書館に行くことがあれば、児童書コーナー、
ヤングコーナー(大体、中高生向け)、一般科学書コーナー
をのぞいてみることをお勧めします。嫌いじゃなければ、
最近はマンガの解説書にも、結構いいものありますよ。

ヤングの干渉実験ということは、最初のスリットと
スクリーンの間に、2つスリットがある壁がありますよね?

本当は、教科書をよく読んで、と言いたいところですが、
次のサイトなどは、結構解りやすいかと思います。
計算の仕方や、仕組などはこちらを読んでみてください。
http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/2-3-0-0/2-3-3-1yanngu.html

で、この問題のポイントですが、

>なぜ、具体的に色が分かり、なおかつ2色だと断言できるのでしょう。

に色々誤解があるようです。

上記サイトで、m番目の明線の場...続きを読む


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