【演習】光の干渉 〜ヤングの実験〜

物理【波】第12講『光の干渉 〜ヤングの実験〜』の講義内容に関連する演習問題です。 講義編を未読の方は問題を解く前にご一読ください。

光の干渉 〜ヤングの実験〜光の干渉が苦手という人に共通してるのは，式の暗記で済まそうとしていること。干渉条件は導出ができないと意味がありませんよ！...

問題

下図のように単スリットS₀，複スリットS₁，S₂，スクリーンを配置する。 単色光をスリットに通したところ，スクリーン上には明暗の縞模様が生じた。 以下の各問に答えよ。 ただし，Lはdに比べて十分大きいと考えてよい。

[Level.1]
スクリーンに明暗の縞模様が生じるのはなぜか。 簡潔に説明せよ。

[Level.2]
隣りあう明線どうしの間隔をd,L,λを用いて表わせ。

[Level.3]
単スリットS₀を図のy軸の正の方向に移動させるとスクリーン上の縞模様はどうなるか。 以下の選択肢から正しいものをすべて選び，記号で答えよ。
（a）明線が明るくなる
（b）明線が暗くなる
（c）隣りあう明線どうしの間隔が広くなる
（d）隣りあう明線どうしの間隔が狭くなる
（e）縞模様全体がy軸の正の方向に移動する
（f）縞模様全体がy軸の負の方向に移動する

この下に答えを載せていますが，まずは自力で考えてみましょう。

答え

[Level.1]
S₁，S₂で回折した光が干渉して，強めあう部分と弱めあう部分が生じるため。

[Level.2]
\(\frac{L \lambda}{2d}\)

[Level.3]
（f）