二重スリット干渉と回折格子

二重スリットに光を当てると、2つの線ではなく縞模様が現れる

• 光を2つの狭いスリットに通すと、スクリーン上に明暗の縞模様が現れます。
• 予想されるように2つの明るい線になるのではなく、干渉パターンとなります。
• これは ヤングの二重スリット実験であり、光が波であることを証明しました。
• 同じ原理を数千のスリットに適用したものが 回折格子 です。

縞模様の形成メカニズム

• 光は各スリットから広がり（回折）、2組の波が重なり合い干渉します。
• 両方の波が位相が揃って到達する場所では加算され、明るい縞になります。
• 両方の波が位相がずれて到達する場所では打ち消し合い、暗い縞になります。
• このパターンは、建設的干渉と破壊的干渉そのものです。

*2つの波が同期して到達する場所では加算されて明るい縞になり、同期せず到達する場所では打ち消し合って暗くなります。

明るい縞の条件

• 2つのスリットからの経路差が波長の整数倍の位置に明るい縞が現れます。
• その条件は $d\sin\theta = m\lambda$ で、$m = 0, 1, 2, \ldots$ を用いて表されます。
• スリット間隔が近い（$d$ が小さい）場合や、波長が長い場合は、縞の間隔が広くなります。
• 縞の間隔を測定することで、光の波長を計算できます。

回折格子

• 回折格子には、数千の細かいスリットが密集しています。
• 光を非常に鋭く、明るく集めることができます——二重スリットよりもはるかに鮮明です。
• 異なる色を異なる角度で広げることで、スペクトルを作成します。
• 格子は分光器に使用され、恒星や試料に含まれる元素を同定するために使われます。