干涉与衍射
当光波通过两条狭缝时，每条缝都会发出向外扩散的波，这些波在后方的屏幕上相互叠加。当一条缝发出的波峰与另一条缝发出的波峰相遇时，它们叠加形成一条亮纹；当波峰与波谷相遇时，它们相互抵消形成一道暗纹。只有在两列波的光程差恰好是波长整数倍的特定角度上，才会出现亮纹。
公式
d · sin θ = m · λ
- d — 缝间距 (m): 两条狭缝(或光栅上两条刻线)之间的距离
- θ — 角度 (°): 从图样中心到某条亮纹的夹角
- m — 级次 (unitless): 从中心向外数第几条亮纹，依次为0、1、2……
- λ — 波长 (m): 光波完成一个完整周期所经过的长度
解题示例
波长为500纳米的光通过间距为20微米的两条狭缝。第二条亮纹(m = 2)的 sin θ 是多少？
- d = 20 μm
- λ = 500 nm
- m = 2
- sin θ = m · λ / d
- sin θ = (2 × 500 nm) / 20 000 nm
sin θ = 0.05
自我检测
同样的狭缝(d = 20微米)和同样的光(500纳米)——第一条亮纹(m = 1)的 sin θ 是多少？
- 正确答案: 0.025
- 0.05
- 0.1
正确！sin θ = m·λ/d = (1 × 500 nm) / 20 000 nm = 0.025——正好是 m = 2 时答案的一半。
如果在保持波长和级次不变的情况下，把两条狭缝的间距拉大(增大 d)，条纹间距会怎样变化？
- 间距增大
- 正确答案: 间距减小
- 间距不变
对！因为 sin θ = m·λ/d,d 变大会使 sin θ 变小，所以条纹会挤得更近。
在哪里能看到
肥皂泡上流动的彩虹光泽、旧 CD 纹道上反射出的色彩，都是干涉在起作用：从薄膜上下两面反射的光波按波长相互叠加或抵消，把白光整理成一条条色带。两条窄缝加一块屏幕，能把同样的叠加与抵消变成明暗相间的条纹，让人亲眼看得见。
常见误区
条纹间距的方向问题几乎让所有人栽跟头：把两条缝拉得更开（d 更大）反而让条纹靠得更近——在 sin θ = m·λ/d 中，d 位于分母上，分母越大，角度越小。另外，每个级次 m 都有自己独立的角度，不能套用上一级的结果：当 d = 20 微米、光为 500 nm 时，第一级亮纹位于 sin θ = 0.025 处。
关联知识
这是光学模块跨入波动领域的交叉点，它建立在波模块的基础之上：v = f · λ 像支配任何波一样支配着光，而正是波长决定了条纹落在哪里——双缝实验当初正是这样测出了光的波长。接下来的偏振则补全了波的图像，告诉我们波是朝哪个方向振动的。