Re: [問題] 干涉繞射的疑問
※ 引述《Hrich (那年夏天的回憶錄)》之銘言：
: 一般的普物解釋得非常簡略
: 我在wiki查光的干涉，裡面提到
: 光的相干性有時間和空間相干性(雖然我還是不太懂)
: 這對為什麼要使用單和雙狹縫才能形成干涉等
: 很多觀念的釐清很重要
: 但很多書卻沒細講,很多大學生也都沒有真正理解
以下是自己上過光學後自己對干涉的想法
希望對你有幫助
相干性(也稱同調，或是coherence)
時間同調:一般我們都假設一道光是"單一頻率"以及"單一波長"
也就是所謂的monochromatic(單色光)
他的電場形式就是E=exp[j(wt-k‧r+φ)] φ為initail phase(初始相位)
空間上來看他的波前是"無窮延伸"的平面波(單一k方向)
而電場震盪的行為是"sinusoidal"的形式
可以想像成cos函數的圖形從時間-∞一直連續到+∞
但真實情況來看
沒有單一頻率的光(每道光都有一定的光譜頻寬)
因此電場不在是連續的圖形
以圖形來看
下面是連續的cos函數圖形(請想像成是接在一起以及是曲線)
-∞....... ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ........到∞
V V V V V V V V V V V V V V
但因為光不是單一頻率，所以他的initial phase不是固定
所以電場震盪一段時間後相位會改變
變成以下
-∞....... ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ........到∞
V V V VV V V V VV V V V V V
> <
黃色代表相位斷掉的地方
因此就不是一個連續的波
所以>到<就是時間的相干性，也就是coherence time同調時間
空間同調:通常我們再考慮一個"理想點光源"時
都會想像成是無窮小的點光源
而這個點光源所發出的波前為球面波的形式
但真實情況下沒有一個點光源是無窮小
每個光源都是有一定的面積或是體積
因此在空間中就不完全是完美球面波的形式
假如有一個光源是"有一定的面積"
則可以將這光源上每一個點當成是無窮小的點光源
且各自發出球面波
而這些球面波會彼此做建設性或是破壞性干涉
使得發出的光源不是完美的球面波
所以就無法預測每個波前上任一點的相位
因此光源越小，他的空間同調越好
有了時間和空間同調的概念
再回頭看雙狹縫干涉實驗
通常會先讓一道光經過單狹縫
然後再經過雙狹縫產生干涉條紋
至於要先經過單狹縫是因為
剛剛說到每個光源都是有限的面積或體積
因此空間的同調性低
所以在經過單狹縫時
根據"海更士原理"
可將經過單狹縫光視為新的點光源，
因此發出的波前就是接近理想的球面波
所以單狹縫的作用就是要提高空間同調
然後通過雙狹縫產生干涉條紋
而現在實驗都是使用雷射光
空間同調性本身就非常好
因此通常都不會再使用單狹縫
會使用是因為以前"古代人沒有無窮小的點光源"做實驗
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如果有錯誤的地方請各位多指教
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