光の干渉について

質問

ヤングの実験ではレーザーではなくランプのような光源の場合、複スリットに直接あてるのではなく、単スリットを一旦通してから行ったようですが、単スリットがない場合でも少しは干渉縞が見えると考えていいのでしょうか?同様に回折格子の場合もレーザーではなくランプのような光源をあてて干渉縞が見えると考えていいのでしょうか?　実験して確かめてみようとも思っているのですが、教えていただければと思います。

回答No.4

sanori

＞＞＞ヤングの実験の場合単スリットを入れないと光源がランプの場合、干渉縞は見えないというのはわかりました。

はあ。そうですか。
一所懸命考えて回答したおかげで「わかりました」と言われてよかったです。

＞＞＞次に、回折格子の場合はどうなのかという疑問が生じます。回折格子も光源にランプを使用する場合は干渉縞を観測するためには単スリットを使う必要があるのでしょうかという質問です。

やはり意味がわかりません。

＞＞＞>>>その代わり、回折格子のスリットの本数が等間隔で、かつ、非常に本数が多ければ、光の色分けができます。ＣＤやＤＶＤの裏を見ると、見る角度によって色が変わって見えますが、それと同じです。
＞＞＞これは干渉はしていないが光の色分けはみられると解釈すればよろしいのでしょうか?CDの虹色が見えるのは干渉だと聞いたことがあります・・・・。

状況・条件が全然違うものを「干渉」の一言だけで済ませるのはいかがなものかと思いますね。

ヤングの実験の場合は、光源は単色光だったと思います。たしか。
そして、複スリットを通った先で、単色光がそれ自身と強めあったり弱めあったりして、干渉縞ができます。

一方、色分けというのは、単色光ではなく色んな波長が混ざった光を、波長ごとに分けることを言います。
見る角度を傾ければ複スリットのピッチが「狭く見え」ますが、その狭く見える斜めのピッチと同じ波長の光だけが自分自身と強め合って色として見えます。
斜めのピッチと波長合わない光は弱め合うので、その結果、色分けができたことになります。

これをもって、この質問への回答は最終回。

回答No.3

hitokotonusi

普通のランプでも多分見えると思いますが、状況しだいでは見えないこともありえます。

単スリットは疑似的な点光源(もしくは線状光源)を作り出すために用いられますが、このスリットをなくすと、光源そのものが広がることになりますので、この光源の拡がりが干渉縞に影響します。光源が広がるということは、位置の異なる点光源が多数あると考えればわかりやすいと思います。点光源の位置が異なると複スリットに到達するまでの光路差がことなりますので、その分干渉条件が代わり、スクリーン上で干渉縞のできる位置が変わります。干渉縞の間隔に比べて光源のひろがりによるズレが小さければ干渉縞は見えるはずですが、そのズレが干渉縞の間隔程度まで広がってしまうと塗りつぶしてしまうことになるので、見えないか見えても相当見づらくなると思います。

また、『ランプのような光源』がナトリウムランプなどの単色光源となるランプではなく白熱電球のようなものであるとすると、波長によって干渉条件が異なるために波長ごとに干渉縞の位置がかわり、干渉縞が出来るとしても中央付近では虹のような色が見え、周辺に行くとしだいにみえなくなります。

回答No.2

sanori

再びお邪魔します。

送信失敗などがあり、校正前の回答を投稿してしまいました。
以下の文章に差し替えさせてください。

---------------------------------
こんにちは。

手元にある物理小事典には、こう書かれています。
「干渉は１つの光源の１点から出た光を２つに分け、異なった路を通って再び合わせるときにだけ起こり、任意の２光源からの光は干渉しない。」

これが意味することの本質は何かというと、
干渉とは、２つの光子（フォトン）同士で起こるものではなく、１つの光子が自分自身と起こすものだ、ということです。
自分が自分自身と干渉します。

単スリットを通す意味は、スリットを通って回折させることです。
スリットの大きさの程度以下の波長の光が回折します。
回折させると、１つの光子は、てんでんばらばらに「分身の術」をします。
「分身」をしたフォトンのうちの一つの自分自身が、どこかで他の自分自身と出会ったときに干渉が起こります。

＞＞＞単スリットがない場合でも少しは干渉縞が見えると考えていいのでしょうか?

見えません。
その代わり、回折格子のスリットの本数が等間隔で、かつ、非常に本数が多ければ、光の色分けができます。
ＣＤやＤＶＤの裏を見ると、見る角度によって色が変わって見えますが、それと同じです。

＞＞＞同様に回折格子の場合もレーザーではなくランプのような光源をあてて干渉縞が見えると考えていいのでしょうか?

すみませんが、意味がわかりません・・・。

補足

ヤングの実験の場合単スリットを入れないと光源がランプの場合、干渉縞は見えないというのはわかりました。次に、回折格子の場合はどうなのかという疑問が生じます。回折格子も光源にランプを使用する場合は干渉縞を観測するためには単スリットを使う必要があるのでしょうかという質問です。

>>>その代わり、回折格子のスリットの本数が等間隔で、かつ、非常に本数が多ければ、光の色分けができます。ＣＤやＤＶＤの裏を見ると、見る角度によって色が変わって見えますが、それと同じです。

これは干渉はしていないが光の色分けはみられると解釈すればよろしいのでしょうか?CDの虹色が見えるのは干渉だと聞いたことがあります・・・・。

回答No.1

sanori

こんにちは。

手元にある物理小事典には、こう書かれています。
「干渉は１つの光源の１点から出た光を２つに分け、異なった路を通って再び合わせるときにだけ起こり、任意の２光源からの光は干渉しない。」

これが意味することの本質は何かというと、
干渉とは、２つの光子（フォトン）同士で起こるものではなく、１つの光子が自分自身と起こるものだ、ということです。
自分が自分自身と干渉します。

単スリットを通す意味は、スリットを通って回折させることです。
スリットの大きさの程度以下の波長の光が回折します。
回折させると、１つの光子は、てんでんばらばらに「分身の術」をします。
「分身」をしたフォトンのうちの一つの自分自身が、どこかで他の自分自身と出会ったときに干渉が起こります。

＞＞＞単スリットがない場合でも少しは干渉縞が見えると考えていいのでしょうか?

見えません。

＞＞＞同様に回折格子の場合もレーザーではなくランプのような光源をあてて干渉縞が見えると考えていいのでしょうか?

すみませんが、意味がわかりません・・・。