如同 @白如冰 同學所說,傳統雙縫干涉理論推導只根據光程差原理給出了 x=m*λ*D/d的公式,並未考慮實際兩束光的光強分佈的差異。畢竟當雙縫與接收屏的距離較遠時,透過雙縫的強度差基本可以忽略。若是將一條縫寬增大一倍,顯然這個條件不再滿足,需要根據衍射理論進行定量計算。藉助向量衍射理論程式設計,我對此進行了簡單的模擬模擬,使用的相關引數為:波長λ=1μm,縫間距d=50μm,接收距離D=10mm。可以看出計算的尺度比較小,比實際實驗小很多,主要是在保證計算精度的前提下,尺度越大計算量越大。不過這個尺度也已經足夠說明問題了……當雙縫寬度均為w=6μm時:圖1 寬度一致的雙縫干涉圖樣如下:圖2 雙縫寬度一致時的干涉圖樣圖3 雙縫寬度一致時干涉圖樣截線圖條紋間距200μm,與傳統公式x=m*λ*D/d 符合的很好。當我們將其中一條縫寬度增大一倍時:圖4 寬度不一致的雙縫圖5 雙縫寬度不一致時的干涉圖樣圖6 雙縫寬度不一致時干涉圖樣截線圖可以看出:1.當左側縫寬度增大一倍後,原本應該干涉相消的位置光強不再為零,反映到宏觀光場分佈就是條紋對比度降低。2.干涉圖樣左側光強比右側稍強,但差別不大。3.條紋週期幾乎不變。以我計算的結果,條紋間距會移動1μm左右,大約佔條紋週期的0.5%,不過由於我計算的單元畫素都是2μm,所以可以忽略。另外,題主問峰值強度會以什麼比例變化。其實幹涉增強的位置,遵循的是振幅相加再平方的原則,例如兩條狹縫寬度一致時,假設每條縫引入的光振幅數值為A,光強數值為A^2,則干涉加強位置光強為(A+A)^2=4A^2。當一條狹縫寬度增大一倍時,則為(A+2A)^2=9A^2,能量增大的比例為9/4=2.25倍。其實從模擬結果中也可以得到這個結論。圖3中0級峰值為0.02876,圖6中0級峰值為0.06469,比例為0.06469/0.02876=2.2493倍,與上述9/4的推論符合的很好。
如同 @白如冰 同學所說,傳統雙縫干涉理論推導只根據光程差原理給出了 x=m*λ*D/d的公式,並未考慮實際兩束光的光強分佈的差異。畢竟當雙縫與接收屏的距離較遠時,透過雙縫的強度差基本可以忽略。若是將一條縫寬增大一倍,顯然這個條件不再滿足,需要根據衍射理論進行定量計算。藉助向量衍射理論程式設計,我對此進行了簡單的模擬模擬,使用的相關引數為:波長λ=1μm,縫間距d=50μm,接收距離D=10mm。可以看出計算的尺度比較小,比實際實驗小很多,主要是在保證計算精度的前提下,尺度越大計算量越大。不過這個尺度也已經足夠說明問題了……當雙縫寬度均為w=6μm時:圖1 寬度一致的雙縫干涉圖樣如下:圖2 雙縫寬度一致時的干涉圖樣圖3 雙縫寬度一致時干涉圖樣截線圖條紋間距200μm,與傳統公式x=m*λ*D/d 符合的很好。當我們將其中一條縫寬度增大一倍時:圖4 寬度不一致的雙縫圖5 雙縫寬度不一致時的干涉圖樣圖6 雙縫寬度不一致時干涉圖樣截線圖可以看出:1.當左側縫寬度增大一倍後,原本應該干涉相消的位置光強不再為零,反映到宏觀光場分佈就是條紋對比度降低。2.干涉圖樣左側光強比右側稍強,但差別不大。3.條紋週期幾乎不變。以我計算的結果,條紋間距會移動1μm左右,大約佔條紋週期的0.5%,不過由於我計算的單元畫素都是2μm,所以可以忽略。另外,題主問峰值強度會以什麼比例變化。其實幹涉增強的位置,遵循的是振幅相加再平方的原則,例如兩條狹縫寬度一致時,假設每條縫引入的光振幅數值為A,光強數值為A^2,則干涉加強位置光強為(A+A)^2=4A^2。當一條狹縫寬度增大一倍時,則為(A+2A)^2=9A^2,能量增大的比例為9/4=2.25倍。其實從模擬結果中也可以得到這個結論。圖3中0級峰值為0.02876,圖6中0級峰值為0.06469,比例為0.06469/0.02876=2.2493倍,與上述9/4的推論符合的很好。