Lab № 13 „megfigyelés interferencia és a diffrakció a fény”
Lab № 13
Tárgy: „Megfigyelés az interferencia és a diffrakció a fény”
Célkitűzés: A tanulmány kísérleti jelenség az interferencia és a diffrakció.
Berendezés: villamos lámpa egyenes izzószál (egy per osztály), a két üveglap, az üvegcső, üveg oldattal szappan, a gyűrű vezeték és a 30 fogantyú mm. CD féknyereg, nylon szövet.
Interferencia - a jelenség jellemző hullámok bármilyen természetű: mechanikus, elektromágneses.
Interferencia hullámok - amellett, hogy a tér a két (vagy több) hullámok, amelyek annak különböző pontjain kapott amplifikációs vagy a csillapítás a kapott hullám.
Normális esetben interferencia lép fel a bevezetését a hullámok által kibocsátott azonos fényforrás jött egy adott pontján különböző módokon. Két, egymástól független forrásból, lehetetlen, hogy szerezzen egy interferencia minta, mint atom vagy molekula fényt sugároznak külön vonatok hullámok, egymástól függetlenül. Fragments atomok fényt bocsátanak ki hullámokat (vonatok), amelyben véletlen fázis ingadozások. A vonatok hossza körülbelül 1 méter. Hullámsorozat különböző atomok egymásra egymásra. A amplitúdója a kapott oszcilláció változik véletlenszerűen idővel olyan gyorsan, hogy a szem nem volt ideje érezni ezt eltolódással. Ezért valaki lát teret egyenletesen megvilágítva. Ahhoz, hogy egy stabil interferencia minta szükséges koherens (koherens) forrásai hullámok.
Kogerentnyminazyvayutsya hullámok, amelyek ugyanazt a frekvenciát és egy állandó fáziskülönbség.
A amplitúdója a kapott váltás a C pont függ a különbség a hullámok utazás távolság d2 - d1.
(Hullám útkülönbség egyenlő páros számú fél-hullámok)
Hullámok forrásokból A és B jön a C pont ugyanabban a fázisban és „erősítik egymást.”
Δφ = 0 - fáziskülönbség
A = 2Hmax - az amplitúdó a kapott hullám.
(Hullám útkülönbség egyenlő páratlan számú fél hullámhossz)
Hullámok forrásokból A és B jön a C pont az ellenkező fázisban, és a „kioltják egymást.”
Δφ = π - fáziskülönbség
A = 0 - az amplitúdó a kapott hullám.
Az interferencia minta - szabályosan váltakozó területek magas és alacsony fényintenzitás.
Interferencia - a fény térbeli újraelosztása fénysugárzás energia alkalmazásának hatására két vagy több fény hullám.
Mivel a diffrakciós fény eltér az egyenes vonalú terjedési (például akadályok a szélek közelében).
Diffrakciós - hullám jelenség eltérése az egyenes vonal terjedt, miközben áthalad a kis lyukak, borítékolás hullám kisebb akadályokat.
Feltétele a megnyilvánulása diffrakciós. d <λ. где d – размер препятствия, λ - длина волны. Размеры препятствий (отверстий) должны быть меньше или соизмеримы с длиной волны.
Léte a jelenség (diffrakciós) korlátozza az a törvényi geometriai optika és ez az oka a felbontóképessége határának optikai műszerek.
A diffrakciós rács - az optikai eszköz, amely egy sor nagyszámú szabályosan elrendezett elemeket, amelyek fényt diffraktálja. Stroke a specifikus és konstans egy adott rács profil ismételjük azonos távközben d (osztásperiódus). Az a képesség, hogy elterjedt a rács incidens Puchek Sveta rá hullámhosszon fő tulajdonság. Megkülönböztetése fényvisszaverő és átlátható diffrakciós rács. A modern készülékek elsősorban fényvisszaverő diffrakciós rácsokat.
Állapot ellenőrzése a diffrakciós csúcsok:
d · sinφ = k · λ, ahol k = 0; ± 1; ± 2; ± 3; d - a rácsot időszakban, φ - a szög, ahol maksimui megfigyelt, és λ - hullámhossz.
A maximális feltételek mellett kell sinφ = (k · λ) / d.
Ezért a lila szín a diffrakciós spektrum közelebb van a központ.
A jelenség az interferencia és a diffrakció a fény megfigyelt törvénye az energiamegmaradás. Az interferencia fényenergia csak újraelosztása nélkül fordult más energiaforrások. növekedése az energia egyes pontjain az interferencia mintázatot mutatnak a teljes fényenergia csökkenése ellensúlyozza a másik pontot (a teljes fényenergia - ez a fényenergia két fénysugarak független forrásból származó). Fény csíkok megfelelnek a maximumot az energia, sötét - mélypontra került.
Kísérlet 1. Alsó a vezeték gyűrűt a szappanos oldattal. A huzal gyűrű szappant film kapunk.
Helyezzük függőlegesen. Megfigyelhetjük világos és sötét vízszintes csíkok változó szélességű változásaival rétegvastagság
Magyarázat. A megjelenése világos és sötét sávok magyarázható interferenciája fényhullámok visszavert a film felületén. delta, ppm: d = 2h. A útkülönbség a fényhullámok kétszeresével egyenlő rétegvastagság. A függőleges elrendezés a film ék alakú. A útkülönbség a fényhullámok a felső része kisebb lesz, mint az alján. Azon részein a film, ahol az út különbség azonos páros számú félig megfigyelt fény csíkok. És páratlan számú fél - sötét csíkokkal. A vízszintes elrendezése a sávok magyarázható vízszintes elrendezése vonalak egyenlő a rétegvastagság.
Szappan film által megvilágított fehér fény (egy lámpa). Megfigyelhetjük a színezete világos sávok a spektrum színei: a csúcson - kék, alsó - piros.
Magyarázat. Az ilyen elszíneződés oka, hogy a függőség a pozíció fény csíkok a szín hullámhossza a beeső hullámok.
Megfigyelhetjük azt is, hogy a zenekar, bővülő és megtartják alakja, lefelé mozogni.
Magyarázat. Ez azzal magyarázható, a csökkenés a film vastagsága, mivel a szappan oldat lefelé folyik a gravitáció hatására.
2. kísérlet Egy üvegcső buborék fújja ki, és vizsgáljuk meg közelebbről. Amikor fehér fénnyel megvilágítva volt megfigyelhető a képződő elszíneződött interferencia gyűrűk, festett spektrális színeket. A felső széle minden gyűrű fény kék, alacsonyabb - piros. Csökkentésével a film vastagságát a gyűrű is gyarapítja lassan lefelé tolódik. A gyűrű alakja megmagyarázni gyűrű alakja vonalak az egyenlő vastagságú.
Válaszolj a kérdésekre:
- Miért szappanbuborékok a szivárvány színű?
- Milyen alakja irizáló sáv?
- Miért színű buborék állandóan változik?
Tapasztalat 3. Törölje le a két üveglap, hajtsa össze, és nyomja az ujját. Mivel a nem-ideális alakjának érintkezési felületek a lemezek között vannak kialakítva legvékonyabb levegő üregek.
A reflexió fény a felületek alkotó lemezek a rés, amelynek fényes, irizáló csík - szabálytalan alakú vagy gyűrű alakú. Ha megváltoztatja az erő összenyomja a lemezcsere helyzete és alakja a sávokat. Vázlat látott kép rólad.
Magyarázat: A felület a lemez nem lehet teljesen sima, így azok érintkeznek csak néhány helyen. Mintegy ezek az ülések alakult legvékonyabb levegő ék a különböző formák, így az interferencia mintázat. Áteső fényben, a feltétele a maximális 2h = kl
Válaszolj a kérdésekre:
- Miért a kapcsolattartó pontok között a lemezeket megfigyelhető fényes szivárvány gyűrű alakú vagy szabálytalan csíkok?
- Miért kell módosítani az alakját és helyét az interferencia csíkok a változás a nyomás?
Tapasztalat 4. Fontolja meg alaposan a felületet a különböző szögekből CD-ROM (a videók tárolásához).
Magyarázat. Fényesség diffrakciós spektrumokat függenek az alkalmazott frekvencia, hogy a meghajtó hornyok és a beesési szög a sugarak. Majdnem párhuzamos sugarak incidens izzószál tükröződnek a szomszédos kidudorodások közötti hornyok a pont, A és B a gerendák visszavert szögben egyenlő a beesési szög alkotnak lámpaspirál kép, mint egy fehér vonal. Visszavert fénysugarak más a szögben van néhány utat különbség, ami miatt előfordul, hogy a kívül a hullámok.
Mit nézel? Magyarázza meg a megfigyelt jelenségeket. Ismertesse az interferencia mintázat.
CD felület egy spirális pálya egy lépést hasonló a látható fény hullámhossza. A finom strukturált felülete nyilvánul diffrakciós és interferencia jelenségek. Glare CD-n rózsás színt.
Tapasztalat 5. Mozgassa a csúszkát féknyereg pofák egy rést képez közötti 0,5 mm széles.
Megnyomja a kúpos résszel szivacsok ellen a szem (rés függőleges elhelyezésére). Ezzel rés megnézi az függőlegesen elhelyezett izzólámpa égett. Megfigyelhetjük mindkét oldalán a menet párhuzamos ő szivárvány csíkos. Változás a rés szélessége pedig 0,05-0,8 mm. Az átmenet egy szűkebb sáv rések egymástól. kiszélesednek és forma megkülönböztethető spektrumok. Amikor át nézve a legszélesebb hasított szalag nagyon keskeny, és közel vannak egymáshoz. Vázolja egy notebook, amit látott a képen. Magyarázza meg a megfigyelt jelenségeket.
Tapasztalat 6. Nézzen bele a nylon a fonalat égő lámpa. Forgatás a szövet egy tengely körül, elérése egyértelmű diffrakciós minta formájában két keresztbe derékszögben diffrakciós mintázat.
Magyarázat. A központban a kéreg látható diffrakciós csúcs fehér. Amikor k = 0 útkülönbség hullámok nulla, így a központi maximális kifehéredik. Kereszt kapunk, mivel a szálak a szövet mentén vannak hajtva két diffrakciós rácsok kölcsönösen merőleges rések. A megjelenése a spektrális színek annak a ténynek köszönhető, hogy a fehér fény alkotják különböző hullámhosszakon. Diffrakciós csúcs fényhullámok a különböző menetek különböző helyeken.
Vázlat a megfigyelt diffrakciós kereszt. Magyarázza meg a megfigyelt jelenségeket.
Record kimenet. Jelölje meg ezt megtette a kísérletek során megfigyelt jelenség a beavatkozás, és amelyben a fény szóródását.
- Mi a fény?
- Kiket bebizonyosodott, hogy a fény - az elektromágneses hullám?
- Az úgynevezett interferencia a fény? Milyen feltételei vannak a legnagyobb és a legkisebb az interferencia?
- Zavarhatja fényhullámok érkező két elektromos izzók? Miért?
- Az úgynevezett diffrakciós fény?
- Vajon a helyzet a fő diffrakciós csúcsok száma rács hiányosságok?