光・干渉

二重スリット・干渉縞計算

波長、スリット間隔、スクリーンまでの距離から明線間隔を求め、同じ目盛で縞の広がりを比べます。

計算

光と配置を入力

入力値

λ:380〜750 nm、d:0.1〜0.5 mm、L:0.5〜2 m。図は常に中央から ±10 mm です。

隣り合う明線の間隔 Δy

図で確認

干渉縞と相対強度

固定目盛:−10〜+10 mm。上は縞、下は I/Imax。色は見分けるための表示です。

2つの光路と経路差

光路図は模式図です。角度と d は拡大表示し、経路差は同じ小角近似 δ ≈ dy/L で計算します。

使い方

  1. 値を入力し「計算する」を押します。
  2. λ または L を大きくするか、d を小さくして再計算し、縞が広がることを同じ目盛で確認します。
  3. 観測位置を動かし、明線の δ/λ が整数、暗線が半整数になることを確かめます。

遠方・小角近似での計算

Δy = λL/d隣り合う明線の間隔
yₘ = mλL/d明線の位置。m = 0, ±1, ±2, …(図の範囲内)
I/Imax = cos²(πdy/(λL))等しい強度の2つの光が重なる相対強度

λ = 550 nm、d = 0.25 mm、L = 1 m なら Δy = 2.2 mm。y = 2.2 mm は明線、y = 1.1 mm は暗線です。

前提と範囲

  • 同じ波長・位相・強度のコヒーレントな2つの光を仮定します。有限スリット幅の回折包絡、偏光、損失は扱いません。
  • 入力範囲と固定図範囲により d/L ≤ 0.001、|y|/L ≤ 0.02 を保ちます。sinθ ≈ tanθ ≈ y/L を用いる近似で、厳密な幾何計算ではありません。
  • 縞の色は実際の波長の色を再現しません。強度は最大値を1に正規化し、絶対的な明るさは求めません。

参考:OpenStax — 干渉の計算

波の速さ・周波数・波長計算