# 光的干涉與繞射實驗
0611025 郭庭均
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## 實驗記錄
紅光二極體雷射波長理論值: $\lambda = 630 \ \text{(nm)}$
### 雙狹縫干涉
> $D$: 屏幕至雙狹縫模組的垂直距離，$y_m$: 第$m$條亮紋或暗紋至中央亮紋距離
1. 雙狹縫間距$d=5\times10^{-4} \ \text{(m)}$，$D=0.8 \text{(m)}$
2. 雙狹縫間距$d=2.5\times10^{-4} \ \text{(m)}$，$D=0.8 \text{(m)}$
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### 單狹縫繞射
> $D$: 屏幕至單狹縫模組的垂直距離，$y_m$: 第$m$條亮紋或暗紋至中央亮紋距離
1. 單狹縫寬度$b=1.6\times10^{-4} \ \text{(m)}$，$D=0.8 \text{(m)}$
2. 單狹縫寬度$b=8\times10^{-5} \ \text{(m)}$，$D=0.8 \text{(m)}$
### 圓孔繞射
1. 圓孔直徑$b=4\times10^{-4} \ \text{(m)}$，$D=0.8 \text{(m)}$
2. 圓孔直徑$b=2\times10^{-4} \ \text{(m)}$，$D=0.8 \text{(m)}$
### 光柵繞射
1. 相鄰兩狹縫間距$d = 1\times10^{-5} \ \text{(m)}$，$D = 0.97 \ \text{(m)}$

3. 相鄰兩狹縫間距$d = 3.33\times10^{-6} \ \text{(m)}$，$D = 0.97 \ \text{(m)}$風
## 誤差分析
1. 系統誤差
- 設備: 紅光二極體雷射器材有時會有強度不夠強、無法聚焦的問題。透過多次實驗才正確取得$y_m$的值
- 理論與實驗方法誤差: 由於計算波長的公式$sin\theta \approx tan \theta = \dfrac{y_m}{D}$有取近似值，若$D$愈小近似會愈不準確。
- 環境誤差: 實驗室的燈光影響光感應器測量的光強度。透過減少外界環境的燈光影響也可以減少對光感應器的影響。
2. 人為誤差
- 擷取Data Studio的值時，經常有波峰波谷不夠明確的狀況發生。透過放大scale以及加大擷取頻率也可以改善狀況。
- 干涉繞射條文是否於螢幕上呈現，為人主觀判斷，會有看不出微小角度傾斜的狀況。
- 光柵繞射於方格紙上的標記條文有人為誤差的影響
3. 隨機誤差
## 問題回答
1. 若雷射光非垂直入射狹縫，屏幕上呈現的干涉條紋是否會改變？
會改變，相鄰兩暗紋間距=相鄰兩亮紋間距會變大，亮帶寬度也會變大。
2. 在不改變實驗架構下(含狹縫規格，狹縫至屏幕距離)，僅改變雷射光波長，所測得的干涉或繞射條紋將如何改變？
因為亮帶的位置$\theta$與雷射光波長有關，波長不同所產生的亮帶位置會有所不同。
3. 楊氏當初進行實驗時並無雷射光源，他是如何透過實驗驗證光具有波動性？
製作點光源: 利用經過一個小孔的光作為點光源，點光源發出的光穿過紙上的兩條平行狹縫投射在螢幕上，觀測者就能觀察出干涉條紋。