美國物理學家、諾貝爾物理學獎得主理察·費曼指出:
「沒有人能夠令人滿意地定義干涉和繞射的區別。這只是術語用途的問題,其實二者在物理上並沒有什麼特別的、重要的區別。」
因此,就接著干涉後來討論繞射吧!
光學繞射
繞射是指當光波遇到障礙物或穿過狹縫時,波會偏離原來直線前進的方向,進而在屏幕上形成特定的圖樣。
單縫繞射的強度分佈公式如下:
其中
a為狹縫寬度,λ為光的波長,θ為繞射角度,I0 為中心最大強度。
以下是使用Python中的numpy和matplotlib來模擬單縫繞射圖樣的範例:
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
# 定義參數
wavelength = 500e-9 # 波長,單位為米
slit_width = 1e-6 # 狹縫寬度,單位為米
screen_distance = 1 # 屏幕距離,單位為米
# 定義角度範圍
theta = np.linspace(-0.01, 0.01, 1000) # 繞射角度範圍
beta = (np.pi * slit_width * np.sin(theta)) / wavelength
# 計算強度
intensity = (np.sin(beta) / beta)**2
intensity[beta == 0] = 1 # 防止除以零的情況
# 繪製繞射圖樣
plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot(theta, intensity, label='SingleSlitDiffractionIntensity')
plt.xlabel('Angle θ (radians)')
plt.ylabel('Intensity I(θ)')
plt.title('Single Slit Diffraction')
plt.grid(True)
plt.legend()
plt.show()
以上是和ChatGPT合作生出的程式碼,雖然有微調不過內容沒有錯誤,大家可以調整wavelength,slit_width和screen_distance等參數,看看光的強度分佈長怎樣,就像自己在虛擬世界做物理實驗!