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科学 / 物理 / 10

双缝干涉 实验室

一束激光穿过两条细缝,白墙上为什么长出一排等距的明暗条纹?

ENGINE / SLIT-ENGINE-1Δy = λL/d
激光 · 双缝 · 观察屏λ = 532 nm
ENGINE SLIT-ENGINE-1 / I = cos²·sinc²

探索路线

先猜一猜,再动手。

知道两列波相遇会叠加:同相增强,反相抵消。

01

默认 532 nm:数屏上的亮纹,读条纹间距 5.3 mm。

02

波长 450 拖到 650:整排条纹变宽。

03

缝宽加到 30 µm:外围亮纹被包络“关灯”。

第一步 · 先猜一猜

532 nm、屏距 1.5 m,缝间距从 150 µm 加倍到 300 µm,条纹间距会?

选一个你现在的预测。

第二步 · 观察当前状态

当前读数

波长532 nm
缝间距150 µm
缝宽10.0 µm
条纹间距5.32 mm
可见亮纹31

发生了什么?

条纹间距 5.32 mm,包络内 31 条亮纹。波长控制“密度”,缝距控制“缩放”,缝宽控制“能看到几条”——三个旋钮各管一件事。

记录观察

第三步 · 接受一个挑战

0 / 3
01教科书间距

把条纹间距调进 1–2.5 mm(Textbook spacing)。

提示

532 nm、d=300 µm、屏距 1.0 m → 1.77 mm。

02发丝级条纹

把条纹间距压到 1 mm 以下。

提示

380 nm、d=300 µm、屏距 0.4 m → 0.51 mm。

03只剩三条亮纹

让可见亮纹只剩 3 条(缝距 < 2 倍缝宽)。

提示

缝距 40 µm、缝宽 30 µm。

安全与范围网页模拟。真实激光实验切勿直视光束。

你看到的是

每条缝都把光散成一片波,两片波在屏上叠加:波峰踩波峰 → 亮纹,波峰踩波谷 → 暗纹。亮纹间距 Δy = λL/d,所以红光(λ 大)条纹更宽、缝距越大条纹越密。单个光子也遵守同样的规则——它像波一样“同时走过两条缝”再与自己干涉;一旦装上探测器看它走了哪条缝,条纹立刻消失。条纹间距正比于波长,正是物理学家测量原子尺寸的标尺。

动手试试波长从 450 拖到 650:整排条纹像热胀冷缩一样变宽。再把缝宽加到 30 µm:包络收窄,亮纹被“关掉”两侧。
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