为啥不能隔着门缝偷看？原来透过门缝就会看见“幽灵”

我相信我们都是诚实善良的孩子。

我从来没有从门里偷看过。

显然，边肖不知道。

但是很好奇。

门里的形象会是什么样子。

那我们就从理论的角度来分析一下。

做一个思维实验。

假设我们面前有两个非常窄的门缝B和C

点光源照射到S1的光通过狭缝A到达B和C，最后落在屏幕f上

这个时候，就会有人说点什么有什么好分析的屏幕上不就两个亮隙吗

像这样~

但其实是这样的~

显然只有两个门缝

为什么有这么多条纹。

你身边有不干净的东西吗。

门缝里有鬼吗。

驱邪的原理。

光是一种电磁波，是由方向相同，相互垂直的电场和磁场在空间中导出并发射的振荡粒子波，是以波的形式传播的电磁场。

单色光是正弦波，在数学形式上与正弦曲线相同，即

其中a是振幅，决定单色光的亮度，ω是圆频率，决定单色光的颜色，λ是波长，Z是光波在Z轴上传播的距离，称为阶段。

从物理角度看，正弦波是一个圆周运动在Y轴上的投影，振幅A是圆周运动的半径，圆周频率ω是圆周运动的角速度，相位是圆周运动的半径向量和X轴之间的角度。

驱魔中两种光的叠加

假设有两个光源S1和S2，并且发射光的振动方向和频率是相同的。S1和S2的光波是:

点P是两个光束相遇的点从P到S1和S2的距离分别是r1和r2

点p的合成振动为:

可以通过和差积公式得到:

可以看出，点P处的合成振动也是简谐振动。振动频率和方向与两个单色光波相同，振幅A和初始相位φ由下式确定

第一种辟邪秘法中提到，光波的振动可以看作是圆周运动在Y轴上的投影，所以光波的叠加满足矢量叠加的平行四边形法则合成振动矢量的长度A为振幅，合成振动矢量与X轴之间的角度为初始相位φ

驱魔中的三光干涉

让我们回顾一下最初的裂纹实验当振动方向和频率相同的光波通过裂纹B和C时，光幕上会产生干涉

比如，秘籍2:

其中A1=A2

震动的强度只与r1和r2有关，屏幕上不同点对应的r1和r2并不相同。

当r1—r2等于波长的整数倍，即振动矢量的夹角为0时，则A=A1+A2，称为相长干涉，亮度最高。

振动矢量的夹角为0。

当r1—r2等于半波长的奇数倍，即振动矢量的夹角为180°时，则A=0，称为相消干涉，亮度最小。

振动矢量的夹角为180度。

当r1—r2等于其他数，即振动矢量的夹角在0—180°之间时，则0ltAltA1+A2，在最大和最小亮度之间的过渡区域。

振动矢量的夹角为150°。

振动矢量的夹角为60°。

所以屏幕上有明暗条纹。

终极系列

以上三个驱魔秘籍，可以驱散99.9999%的鬼魂如果你还害怕，边肖只能拿出压箱底的终极宝典

如果一个电子枪被放置在S1，它在F屏幕上会是什么图案。

要掌握终极宝典，你需要知道几个基本原理。

在微观世界中，一个事件的概率p等于波函数ψ的模平方:

系统的微观状态可以用一个向量来表示，这个向量的符号叫做右向量。

代表波函数ψ描述的状态。

假设一个事件用从初始状态I到最终状态F的转变来表示，这个转变的概率ωif可以表示为:

即从I态跃迁到F态的概率幅度，相当于ψ

如果从I状态到F状态的转换必须经过一个中间状态V，那么总转换概率幅度等于分段概率幅度的乘积:

概率振幅叠加法则:I如果I态和F态之间的跃迁有几条物理上不可区分的路径，那么i f之间的跃迁概率振幅应该是所有可能的跃迁概率振幅之和:

掌握了以上规律，我们再来看电子干涉图样。

假设狭缝B或C分别打开，电子被记录在屏幕上X点的概率为:

如果同时打开两个狭缝B和C，由于无法区分电子会通过哪个狭缝，所以需要利用概率振幅的叠加法则，所以跃迁概率为:

可以看出，Ibc≠Ib+Ic，电子从初态到终态的两种可能跃迁几率振幅的干涉项，造成了干涉像。

驱魔仪式结束后，你就可以安心睡觉了！对于勇敢的朋友，边肖会教你一套招魂术，做你自己的老板，让鬼魂为你工作！

干涉仪

干涉条纹的明暗变化周期在光波长的数量级，光波的相位信息可以通过容易测量的振幅来获得，因此干涉现象可以用于更精确的测量！

迈克尔逊干涉仪

长度测量:移动全反射镜M2时，光束2的光路发生变化，干涉条纹相应移动根据条纹的移动次数，可以精确地比较或测量长度迈克尔逊干涉仪和法布里—珀罗干涉仪已被用来表示镉红线波长的国际米

折射率的测量:光束的几何路径不变，折射率的变化也会引起光路的变化，从而使干涉条纹移动通过这个原理，可以测出折射率瑞利干涉仪是通过条纹的相对移动来测量折射率的

瑞利干涉仪结构

光学元件质量检测:泰曼干涉仪广泛用于检测平板，棱镜，透镜等光学元件的质量当被检光学元件放置在干涉仪的一个光路中时，光学元件折射率或几何尺寸的不均匀会导致同一束光在不同位置的光路发生微小变化，最终导致干涉条纹的变形如果在光路中放置透镜，根据干涉图样可以知道透镜引起的波前畸变，从而评价透镜的波前像差

干涉条纹弯曲

引力波探测:激光干涉引力波天文台使用的干涉仪是迈克尔逊干涉仪通常不同长度的干涉臂对同一个引力波会有不同的反应当引力波到来时，根据引力波的特性，相互垂直的两臂中，一个变长，另一个相应变短经过一定距离后，激光器发出的光束被反射器反射回原点如果两个方向垂直的光束在来回的过程中受到引力波的影响，光路会发生变化，这种变化会反映在干涉条纹的变化上

LIGO探测器阿秒脉冲原理图

伴随着超快超强激光的发展，人们对微观世界的认识越来越深入研究电子的超高速运动可以拓宽人们对分子和原子动力学的认识电子运动的时间尺度在阿秒量级，所以要探测电子的运动，就需要阿秒探测光源利用高次谐波产生的过程，人们已经可以获得阿秒量级的光源

高次谐波本质上是一个自然的阿秒脉冲序列，包含一系列阿秒脉冲高次谐波中不同的阿秒脉冲具有不同的相位，偶次谐波相干地相互抵消，奇次谐波相干地生长在一起，从而形成高次谐波的离散奇次频谱

高次谐波奇数谱

参考资料:

梁全庭物理光学修订版机械工业出版社，1987

杨·原子物理学第四版高等教育出版社，2008

周世勋量子力学教程—第二版

黄宏勇引力波的本质，探测原理和探测技术科技创新导报，2019，16 :3

谢百川非共线谐波产生和阿秒脉冲选通方法的研究西安电子科技大学

量子力学原理/—第四版克拉伦登出版社，1958年