作者j0958322080 (Tidus)
看板Physics
标题[问题] 用头发做绕射实验
时间Tue Jun 13 22:02:20 2017
虽然直接利用 Barbinet's principle 可以说明是单狭缝图形，实际上也是。
可是如果以点光源来看，在头发的两侧有两个点光源，
所以应该是双狭缝的图形，这样解释哪里错了呢??
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Fw: [问卦] 电影：决胜21点的机率问题
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1F：→ yeebon: chx64的1/2悖论真的很经典呢07/22 16:41
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2F：推 zealeliot: 感觉应该算多狭缝 左右两边会有非常多光源干涉 06/13 22:22
3F：→ j0958322080: 我做出来是只有单狭缝的图形 06/14 00:31
4F：→ Vulpix: 一排头发就是最早的光栅。 06/14 01:03
5F：→ j0958322080: 我只用一根 06/14 01:34
6F：推 Panthalassa: 可以约略视为"狭缝宽度很宽的双狭缝" 06/14 03:33
7F：→ Panthalassa: 如此一来，条纹将会是双狭缝跟单狭缝的解相乘 06/14 03:35
8F：→ Panthalassa: 至於双狭缝单狭缝谁明显、谁主导，则依据狭缝间距与 06/14 03:36
9F：→ Panthalassa: 狭缝宽度的比例决定 06/14 03:36
10F：→ Panthalassa: 头发的例子就是：头发宽度跟点光源宽度的比例 06/14 03:37
12F：→ Panthalassa: 图是一个例子，双狭缝条纹在单狭缝包络下 06/14 03:39
13F：→ j0958322080: 头发应该不会算很宽的双狭缝吧?? 06/14 15:13
14F：推 Panthalassa: 端看你点光源大小？ 06/15 01:35
15F：→ Panthalassa: 如果点光源大，个人认为不会有绕射 06/15 01:36
16F：→ j0958322080: 怎样叫做大 06/15 08:29
17F：推 Panthalassa: 相对头发宽度啊 06/15 16:19
18F：→ Panthalassa: 比起头发宽度大很多，效果就跟几何光学差不多，只有 06/15 16:20
19F：→ Panthalassa: 头发阴影了吧 06/15 16:20
20F：→ Panthalassa: 不如你把你实验的素材、尺度、结果都描述的更清楚一 06/15 16:21
21F：→ Panthalassa: 点，我们不用在这边猜测，你也不用在那边应该 06/15 16:21
22F：→ j0958322080: 素材就上课或是报告用的绿光雷射，头发用自己的 06/15 17:01
23F：→ j0958322080: 结果只有单狭缝的图形 06/15 17:01
24F：→ crazyjonas: 再看看Barbinet's principle的意思吧 06/15 19:22
25F：→ j0958322080: 我是想直接从干涉的角度去看这问题 06/15 20:40
26F：嘘 Panthalassa: 平衡，既然你都说是两个点光源了，而两个光源大小相 06/16 01:28
27F：→ Panthalassa: 对光源间距都较宽，那不就是较宽的双狭缝吗？？或是 06/16 01:28
28F：→ Panthalassa: 说两个绕射光源相干涉 06/16 01:28
29F：→ Panthalassa: 你想从干涉的角度想，并不代表条纹的成因就一定有干 06/16 01:29
30F：→ Panthalassa: 涉啊？无法接受绕射的原因是？ 06/16 01:29
31F：→ Vulpix: 我也拿了我的头发和一台红光雷射做了实验，仪器的规格应该 06/16 01:56
33F：→ Vulpix: 偏向只有双狭缝条纹形式。单狭缝的宽度拿下去算，很明显不 06/16 02:02
34F：→ Vulpix: 符合所见啊。 06/16 02:02
35F：→ j0958322080: 所以我前面问怎样叫做较宽的狭缝 06/16 06:10
36F：→ Panthalassa: 呃...你可以带宽度跟间距进去算相位，就知道条纹的理 06/16 09:59
37F：→ Panthalassa: 论结果，宽不宽就端看那个比例，我前面也就讲过了。 06/16 09:59
38F：→ Panthalassa: 所有狭缝都一定有宽度，有宽度就会有绕射现象，只是 06/16 10:00
39F：→ Panthalassa: 相对干涉效应多或少罢了，这都是可以算出来的，并不 06/16 10:00
40F：→ Panthalassa: 难... 06/16 10:00
41F：→ j0958322080: 所以我一直再问到底怎样的比例叫做宽 06/16 10:35
42F：→ Panthalassa: 天啊，这没办法算吗XD 我算一下请稍等 06/16 15:22
44F：→ Panthalassa: 有错请指正，总之可看出，d 趋近0才能将绕射完全抹除06/16 15:35
45F：→ Panthalassa: 。至於干涉绕射等条纹间距，则分别由 d+w 与 d 控制06/16 15:35
46F：→ j0958322080: 我是用绿光做实验看到是单狭缝图形，这样感觉应该是06/16 15:42
47F：→ j0958322080: 跟光的波长关系比较大的样子，因为之前都用绿光用不 06/16 15:42
48F：→ j0958322080: 同的头发看到几乎都是单狭缝的图形，没用过红光06/16 15:42
49F：→ Vulpix: 不可能。我这台红光波长也才635nm、一般绿光雷射波长应该06/16 15:48
50F：→ Vulpix: 跟叶绿素颜色差不多约550nm，才差不到1.3倍，不可能有那麽06/16 15:48
51F：→ Vulpix: 巨大的差异。06/16 15:49
52F：→ j0958322080: 但如果从barbinet principle 来看应该是单狭缝吧06/16 16:05
53F：→ Vulpix: 虽然没仔细去算，但是我觉得合理的解释是：入射光是圆形平06/16 16:30
54F：→ Vulpix: 面波，在其直径上放一根头发，在直径端点附近的尺度因与头 06/16 16:32
55F：→ Vulpix: 发接近，所以头发两侧的光的干涉现象被观察到。但在远离端 06/16 16:36
56F：→ Vulpix: 点的地方则是障碍物(头发)几乎不阻碍光的行进以致屏幕上还 06/16 16:37
57F：→ Vulpix: 看得到原本的大光点。这个想法的理由基於：暗纹位置并不随 06/16 16:38
58F：→ Vulpix: 距离端点远近而有差异，所以控制暗纹位置的只能是头发宽，06/16 16:39
59F：→ Vulpix: 即狭缝间距。至於绕射现象当然有发生，只是狭缝宽连续变化06/16 16:41
60F：→ Vulpix: 使得绕射暗纹被其他绕射的亮区吃掉而不易发现。大概吧。06/16 16:42
61F：嘘 Panthalassa: j大怎麽一直用感觉呢XD 楼上蛮有道理，远离障碍物不 06/16 18:29
62F：→ Panthalassa: 受影响，可以在实验中调整屏幕距离看出 06/16 18:29
63F：→ j0958322080: 没感觉啊，我做出来就是单狭缝，你的推导又不能解释 06/16 19:06
64F：→ j0958322080: 而且我都告诉你仪器了，自己做一次不就知道还要算？ 06/16 19:08
※ 编辑: j0958322080 (27.246.132.180), 06/16/2017 19:08:36
65F：→ j0958322080: 再来你一直说比例你也没说d/w要多少才可以啊 06/16 19:12
66F：→ Panthalassa: 手边没有雷射真是抱歉，另外w/d的问题...唉..我都列 06/16 19:45
67F：→ Panthalassa: 出解析式你还觉得那会得到某个区间的话我也没办法了 06/16 19:45
68F：→ Panthalassa: ，实际数字多少带进去好像有困难？ 06/16 19:45
69F：嘘 Panthalassa: 推导不能解释？这更谜了，w带远小於d，代倍角公式就 06/16 19:48
70F：→ Panthalassa: 得到单狭缝了，还在那边感觉XD 06/16 19:48
71F：→ j0958322080: 你解释不了用红光是双狭缝的图形啊，所以数字到底是 06/16 20:09
72F：→ j0958322080: ？ 06/16 20:09
73F：→ j0958322080: 不然我问你怎样叫做很宽的双狭缝，你也只会鬼打墙又 06/16 20:12
74F：→ j0958322080: 说不出个数字出来，不然你问问其他人是否知道你你说 06/16 20:12
75F：→ j0958322080: 的宽的双狭缝是多少mm宽d/w比值到底是多少 06/16 20:12
76F：推 Panthalassa: 第一，你和V大的实验差异不只有红绿差异，光源大小、 06/16 20:17
77F：→ Panthalassa: 头发宽度都会影响 06/16 20:17
78F：→ Panthalassa: 第二，没有所谓 「w/d 大於某个阈值，就叫宽狭缝，会 06/16 20:20
79F：→ Panthalassa: 观察到绕射」 这种事，只有「w/d 并不很小（差距若干 06/16 20:20
80F：→ Panthalassa: 个数量级）时，你要将w的效应考虑进来」，一直在求比 06/16 20:20
81F：→ Panthalassa: 值鬼打墙，我也只好陪你鬼打墙罗～ 06/16 20:20
82F：→ j0958322080: 我是想先知道多少mm或是w/d为多少叫做宽 06/16 20:20
83F：→ Panthalassa: 我们在做的双狭缝分析一直是种近似，考虑狭缝宽度造 06/16 20:21
84F：→ Panthalassa: 成的绕射则是较完整的分析 06/16 20:21
85F：→ j0958322080: 头发宽度我上面有说我试过了，在绿光的情况下一样都 06/16 20:21
86F：→ j0958322080: 是单狭缝的图形 06/16 20:21
87F：→ Panthalassa: 就像是古典力学与相对论，速度多少 m/s 叫做快？ 06/16 20:22
88F：→ j0958322080: 老实说我也不信单纯改变波长会有这差异，但出来就是 06/16 20:23
89F：→ Panthalassa: 事实就是，不管速度多慢，都会有相对论效应 06/16 20:24
90F：→ j0958322080: 再来就是直接用barbinet principle 看就是单狭缝 06/16 20:25
91F：→ Panthalassa: 如果遇到有人问你「多快测得到相对论，多少 m/s」 06/16 20:25
92F：嘘 Panthalassa: 我想我会回答「端看你测量准确度」 06/16 20:27
93F：→ Panthalassa: 今天你多窄的狭缝，你实验够精准也量得出绕射 06/16 20:28
94F：→ Vulpix: 拍图来看吧。 06/16 22:19
95F：→ Vulpix: 我也用红光雷射笔做了一遍，中央大亮点跟放头发前长得一模 06/16 22:26
96F：→ Vulpix: 一样。而且条纹很淡。其实只看高阶暗纹也能分辨出是单狭缝 06/16 22:26
97F：→ Vulpix: 还是 06/16 22:26
98F：→ Vulpix: 双狭缝。 06/16 22:26
100F：→ j0958322080: 因为看起来太暗了，你可拍你的结果吗? 06/16 23:18
101F：→ Vulpix: 就一样的图形但是红色的，中间那颗亮点跟没放头发前一模一 06/16 23:48
102F：→ Vulpix: 样啊…… 06/16 23:52
103F：→ j0958322080: 确实一样，毕竟如果是狭缝旁边可以挡住光 06/16 23:54
104F：→ j0958322080: 但主要应该是看两边的图形，你不是看到双狭缝的图形? 06/16 23:54
105F：→ j0958322080: 可以搜寻头发绕射有更清楚的图 06/16 23:55
106F：→ Vulpix: 量了一下，好像真的是单狭缝绕射耶。Babinet's priciple 06/17 00:00
107F：→ Vulpix: 就是说那跟把头发改成光源、两侧通过的光改成屏障，会得到 06/17 00:01
108F：→ Vulpix: 一样形状的绕射条纹这样？那这篇应该是你要的： 06/17 00:02
110F：→ j0958322080: 我知道啊，所以我的问题在於如何直接从干涉解释他 06/17 00:06
111F：→ Vulpix: 还是得看成一系列的双狭缝来算吧。 06/17 00:14
112F：推 crazyjonas: 会不会是因为，雷射光点对於头发直径来说其实都太大了 06/17 12:02
113F：→ crazyjonas: 於是不能看成头发两侧有两个点光源。 06/17 12:03
114F：→ crazyjonas: 然後，是因为两侧的许多同相光源在屏幕上的点互相干涉 06/17 12:04
115F：→ crazyjonas: 於是才形成单狭缝的图形。其实Babinet's principle也 06/17 12:06
116F：→ crazyjonas: 是建设性与破坏性干涉的结果阿。 06/17 12:06
117F：→ crazyjonas: 或许可以说，雷射未被阻挡时，是一堆同相点光源。 06/17 12:08
118F：→ crazyjonas: 而被头发阻挡，或是被与头发同宽度的狭缝阻挡，结果同 06/17 12:08