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光の干渉

レーザー光源を使って,光の回折・干渉という現象を実感し,レーザー光の波長とスリット・回折格子との関係を理解する。

干渉は波動に特有な現象である。コヒーレントな光源であるレーザー光を用いることにより、通常の教科書に載っている説明そのままの、美しい干渉模様を観測することができる。

回折格子(上)および二重スリット(下)を通過させたレーザー光の像→

概要

干渉は波に特有な現象である。とくにこれが可視光について見られることから、光が波動の性質を持つことがわかる。

干渉の原理を説明するのに最も適した例として、穴の間の距離がdの二重スリットを考える。この二重スリットに位相のそろった平面波(波長λ)を入射 すると、縞模様が観察される。縞のパターンは波の重ね合わせの原理から予測できる。スリットから距離lだけ離れた面上で、2つのスリットの中点にあたる位 置を原点にとり、そこからの距離をxとする。すると、

の位置に強い光が見られる。

本実験では、レーザー光源を用いることにより、上述の状況を忠実に再現することができる。さらに、二重スリットだけでなく、単スリット、回折格子についても回折・干渉像を観察する。

特徴

理論的な説明そのままのセッティングであり、何をやっているかわかりやすい
装置の設置は極めて簡単であり、時間もかからない
美しい干渉・回折像を肉眼で見ることができる

装置

詳細については、実験マニュアルを参照

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回折格子(グレーティング)

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単スリット、複スリットおよび台

(lightboxで画像ウインドウが開きます)laser.jpg

レーザー光源

実験の流れ

詳細については、実験マニュアルを参照

画像

手順

(lightboxで画像ウインドウが開きます)step1.jpg

装置をセットし、壁に回折光を映す。レーザーの焦点を合わせる。

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壁に映った様子。

(lightboxで画像ウインドウが開きます)step3.jpg

壁に方眼用紙を貼り、干渉模様の位置にマーキングしていく。

実施時の注意点

レーザー光を眼に入れないように注意を徹底する必要がある

実験結果について

測定量

光の波長1

標本数

300

平均値

644.38 [nm]

標準偏差

14.18 [nm]

測定量

単スリット幅

標本数

300

平均値

0.24 [mm]

標準偏差

0.09 [mm]

測定量

2重スリット幅

標本数

300

平均値

0.18 [mm]

標準偏差

0.007 [mm]

実験マニュアル

光の干渉  pdf (2,325KB)

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