7.3:

干渉と回折

JoVE Core
Chemistry
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JoVE Core Chemistry
Interference and Diffraction

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02:18 min

September 03, 2020

干渉は、波が示す特徴的な現象です。 2つの電磁波が相互に作用して山と谷が一致すると、結果として振幅が増大した波が発生します。 これを建設的干渉と呼びます。 この場合、相互作用する2つの波の位相は一致しています。

また、2つの波が重なり、一方の波の谷と他方の波のピークが重なるように(位相がずれて)相互作用すると、結果的に波の振幅はかなり小さくなります。 これは相殺的干渉と呼ばれます。

また、波には「回折」という特徴的な挙動があります。 光のビームが、入射ビームの波長と同じ大きさのスリットを通過すると、ビームはスリットの周りで曲がります(回折する)。 逆に、粒子の流れをスリットに通すと、粒子は単に開口部を通って出てきます。

さらに、光の波長と同程度の距離を隔てた一対のスリットを光が通過すると、各スリットでは回折現象により円形の波が発生します。 この2つの波が互いに干渉して、スリットの後ろに少し離れたところに置かれたスクリーンに暗線と明線が交互に現れる干渉パターンが得られます。

2つの波が同じ距離を移動してこの地点に到達し、建設的干渉することで、画面の中央に輝線が発生します。 2つの波が中心からわずかな距離をどちらかの方向に進むとき、2つの波はわずかに異なる距離を進みます。これが位相のずれです。 2つの波の移動距離の差が波長のちょうど1/2になると、相殺的干渉を起こして出会います。 暗い領域は、一方のスリットからの波の山ともう一方のスリットからの波の谷が偶然に一致した領域(相殺的干渉)であり、明るい領域は、2つの波の山(または2つの谷)が偶然に一致した領域(建設的干渉)です。 回折パターンは波の固有の性質であり、光が波であることを示す有力な証拠となります。  

本書は 、 Openstax 、 Chemistry 2e 、 Section 6.1 : Electromagnetic Energy から引用しています。