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θ θ θ θ θ θ θ θ θ 3. 繞射公式： (1)繞射條紋發生的方位角 θ的公式 (2)條紋與中央亮紋中線的距離 y 之公式 (3)繞射條紋的寬度 中央亮紋寬度為其他亮帶寬度的兩倍。 亮帶的寬度和照射單狹縫的光波波長及狹縫至光屏的距離成正比，而於狹縫寬度成反比。 4. 繞射實驗結果之討論： 單狹縫繞射實驗若以單色光為光源，則呈明暗相間的繞射條紋。 若以白光為光源，則由於各色光在中央亮帶兩側的亮帶位置不同，因此中央亮紋為白色，兩側呈彩色的繞射條紋。 單狹縫繞射條紋的亮度，會隨偏離中央線角度增大而迅速減小。 若 b ＞＞λ時，則繞射的角度θ很小，各亮帶之間緊接在一起，光屏上將僅見到狹縫被照明的幾何形狀。 由於可見光的波長約在 400 nm 至 700 nm 之間，遠小於日常生活所見狹縫的寬度，所以光的繞射現象不易被人察覺。 例題：若以某波長光照射單狹縫，測知第二次亮紋位置位於 1.0 cm 處，求 (1)中央亮 帶寬度 (2) 第三亮紋位置。 答案：(1) 0.8 cm (2) 1.4 cm 例題：有一單狹縫，分別以波長 λ1 與 λ2 之單色光做繞射實驗。如波長為 λ1 的第一個暗紋，與波長為 λ2 的第一個亮帶中線發生在同一位置，則比值 λ1∕λ2 = ________。 [86.日大] 答案：3∕2 例題：在「單狹縫繞射」實驗中，若以波長為 6.0 ×10 - 7 m之單色光照射在單狹縫上，測知屏上繞射的中央亮帶寬度為 1.0cm；如將屏後移使屏與狹縫之距離增加 20cm，則中央亮帶寬度變為 1.5cm。此狹縫之寬度應為何？ [84.日大] 例題：波長為 6000埃的光通過寬為 1.2微米的單狹縫。產生暗帶的方位與入射方向所行成的夾角約為幾度？ (A)0 (B)45 (C)60 (D)15 (E)30。 [71.夜大] 答案：E 例題：單狹縫繞射實驗中， 分別從狹縫的兩邊緣處到達第一暗紋的光程差是波長的多少倍？ (A) 1 /2 (B) 1 (C) 3 /2 (D) 2 (E) 5 /2 [92.指定科考] 答案：B θ θ θ 例題：平行的單色光垂直照射於寬度為 W 的單狹縫。在光屏上所生成中央亮區兩旁的暗紋，其間距離為 ?，今以狹縫中心線為軸，旋轉 θ的角度（如圖），則新生成的繞射中央亮區兩旁，其暗紋之間的距離改為： [72.日大] δ 答案：E 例題：圖為單狹縫繞射實驗裝置示意圖，其中狹縫寬度為 d。今以波長為 ? 的平行光，垂直入射單狹縫，屏幕邊緣 Q點與狹縫中垂線的夾角為 ?m。若在屏幕上未觀察到繞射形成的暗紋，下列哪些選項是可能的原因？ [102.指考] (A) d ? (B) dsin?m ? (C) 入射光太亮 (D) 入射光不具有同調性 (E) 入射光為單色光 答案：ABD 不考慮單狹縫繞射效應的雙狹縫干涉圖案 單狹縫繞射圖案 結合雙狹縫干涉與單狹縫繞射的圖案 圖 (a) 為真正的雙狹縫干涉圖形 圖 (b) 為單狹縫繞射圖形 THE END ch6 - 物理光學 § 6-1 光的粒子說和波動說 § 6-2 楊格的雙狹縫實驗 § 6-3 薄膜的干涉 § 6-4 光的繞射 § 6-1光的粒子說和波動說 一、光的粒子學說：由牛頓提出。 1. 光微粒模型： (1)光粒子體積極小，分佈甚為稀疏。 (2)光粒子間彼此不相互作用。 (3)光粒子速率極高。 (4)光粒子為完全彈性體，與物體的碰撞為完全彈性碰撞。 (5)光粒子質量極小，但仍受重力和鄰近物質分子之引力。 2. 以微粒說解釋光學現象： (1)光的微粒說可以解釋 光的獨立性、光的直進現象、光的反射定律及光的折射 定律。 (2)微粒說解釋反射現象： 光粒子射到反射面時與反射面 作完全彈性碰撞，因此由動能 守恆與動量（平行於界面分 量）守恆得 (3)微粒說解釋折射現象： 當光粒子自真空中以速率 c 射向一介質表面並穿入介質內 以 v 的速率繼續行進時， θi θr 3. 光微粒說的困難： (1)無法解釋介質界面所產生的部分反射與部分折射的現象。 (2)雖解釋了光的折射現象，但預測了在介質中的光速較真空 中大，後經實驗證實錯誤。 (3)無法解釋光的干涉和繞射現象。 法線 二、光的波動學說 由海更士提出，光為利用稱為 ”以太” 的介質傳播的波動。 海更士原理：波動的波