Lab № 13 "смущения наблюдение и дифракция на светлината"

Лаборатория № 13

Тема: "Наблюдение на интерференция и дифракция на светлината"

Цел: да се изследва експериментално явлението интерференция и дифракция.

Оборудване: електрическа лампа с нажежаема жичка с права (по една на клас), двете плоски стъкла, стъклена тръба, чаша с разтвор на сапун, пръстен проводник с дръжката 30 мм. CD шублер, найлонов плат.

Смущения - явление характеристика на вълните от всякакво естество: механични, електромагнитни.

Интерференция вълни - допълнение към пространството на две (или повече) вълни, които в различните точки, получени чрез амплификация или затихване на получената вълна.

Обикновено се получава смущение при налагането на вълните, излъчвани от един и същ източник на светлина дойде в даден момент по различни начини. От два независими източника, не е възможно да се получи модел намеса, тъй като молекули или атоми излъчват светлина на отделни канала на вълни, независимо един от друг. Фрагменти атома излъчват светлинни вълни (влакове), в която случайни флуктуации фаза. Влаковете са с дължина около 1 метър. Wave влакове на различни атоми насложени един върху друг. Амплитудата на полученото трептене варира произволно с времето толкова бързо, че окото не разполага с време, за да се почувствате тази промяна модели. Затова човек види пространство равномерна светлина. За да се образува стабилна намеса модел необходими последователни (последователни) източници на вълни.

Kogerentnyminazyvayutsya вълни, които имат една и съща честота и постоянна фазова разлика.

Амплитудата на получената промяна в точката C зависи от разликата между вълните пътуват разстояние d2 - d1.

(Wave път разлика равна на четен брой полувълни)

Вълните от източници, А и В са в точка С от същите фази и "подсилват взаимно."

Δφ = 0 - фазова разлика

А = 2Hmax - амплитудата на получената вълна.

(Wave път разлика равна на нечетен брой половина дължини на вълната)

Вълните от източници, А и В са в точка С в противоположни фази, и "изключват взаимно."

Δφ = π - фазова разлика

A = 0 - амплитудата на получения вълна.

Моделът на намеса - правилно редуване на зони с висока и ниска интензивност на светлината.

Смущения на светлина - пространствен преразпределението на светлинно излъчване на енергия при прилагане на две или повече светлинни вълни.

Поради дифракционна светлина се отклонява от праволинейни размножаване (например, прегради близо до краищата).

Дифракция - вълна явление отклонение от разпространение права линия, при преминаване през малки дупки и обгръща вълна от малки препятствия.

Условие за проява на дифракция. г <λ. где d – размер препятствия, λ - длина волны. Размеры препятствий (отверстий) должны быть меньше или соизмеримы с длиной волны.

Наличието на този феномен (дифракция) ограничава обхвата на законите на геометричната оптика и е причина за решаване граница на мощност на оптически инструменти.

Дифракционната решетка - оптично устройство, което е масив от голям брой равномерно разположени елементи, на които се дифракционните светлина. Инсулти със специфична и постоянна за дадена решетка профил повтаря в същия интервал г (решетка период). Способността да се разпространят решетка инцидента Puchek Света при дължина на вълната й е основната му имущество. Разграничаване отразяващ и прозрачен дифракционна решетка. В съвременните устройства, използвани главно отразяващи дифракционни решетки.

Състояние мониторинг на дифракционните пикове:

г · sinφ = к · λ, където к = 0; ± 1; ± 2; ± 3; г - решетъчния период φ - ъгълът, под който maksimui наблюдава и λ - дължина на вълната.

От максималните условия трябва sinφ = (к · λ) / г.

Ето защо, цвят лилав в дифракционен спектър е по-близо до центъра.

В явленията интерференция и дифракция на светлината наблюдава закона за запазване на енергията. В намеса на светлинната енергия се разпределя само без да се обръща към други форми на енергия. увеличение на енергия в определени точки на смущения модел спрямо общото светлинната енергия се компенсира от намаляване на другите точки (общата светлинната енергия - това е светлинната енергия от два светлинни лъчи от независими източници). Леки ивици съответстват на максимумите на енергийни, тъмни - ниски нива.

Експериментирайте 1. Спуснете тел пръстен в разтвора на сапун. На проводника се получава пръстен сапун филм.

Поставете го във вертикално положение. Ние наблюдаваме светли и тъмни хоризонтални ивици различни по ширина с промени в дебелината на слоя

Обяснение. Появата на светли и тъмни ивици се обяснява с намеса на светлинните вълни, отразени от повърхността на филма. делта г = 2 часа. Разликата пътя на светлинните вълни е равна на два пъти дебелината филм. С вертикално подреждане на филма има форма клин. Разликата пътя на светлинните вълни в горната част на това ще бъде по-малко от най-отдолу. В тези части на филма, където разликата в пътя е равен на четен брой на половин наблюдавани леки райета. И за нечетен брой половина - тъмни ивици. Хоризонталното разположение на лентите е обяснено хоризонтално подреждане на линии равни на дебелината на филма.

Сапун филм се осветява от бяла светлина (от лампа). Ние наблюдаваме оцветяването на светлинни ленти в спектралните цветове: в горната част - синьо, отдолу - в червено.

Обяснение. Такова оцветяване се дължи на зависимостта на позиция леки ивици на цвят дължината на вълната на вълните инцидента.

Ние наблюдаваме също, че групата, разширяване и поддържане на формата си, се движат надолу.

Обяснение. Това се обяснява с намаляването на дебелината на филма от разтвора на сапун тече надолу под действието на гравитацията.

Експеримент 2 Използвайки тръба балон чаша духне и да го разгледа отблизо. При осветяване с бяла светлина се наблюдава образуването на цветни пръстени на смущения, боядисани в спектралните цветове. Горният ръб на всеки пръстен светлина е син, нисш - червено. Чрез намаляване на дебелината филм на пръстена и разширява бавно се премества надолу. Тяхната пръстеновидна форма обясни пръстеновидни форма линии с еднаква дебелина.

Отговорете на въпросите:

1. Защо сапунени мехури са оцветени дъга?
2. Какво форма са с преливащи се цветове група?
3. Защо цвета на балона се променя през цялото време?

Опитът 3. Избършете двете плоски стъкла, сгънете заедно и стиснете пръстите си. Поради не-идеална форма на контактните повърхности между плочите са оформени тънките въздушни кухини.

В светлината отражение от повърхността на плочките, които разликата като светло преливащи лента - неправилна форма или пръстеновидни. При смяна на силата компресиране позицията на промяна плоча и формата на ленти. Скица виждал снимки на вас.

Обяснение: Повърхността на плочите не може да бъде напълно гладка, така че да са в контакт само на няколко места. Около тези места, образувани тънките въздушни клинове с различна форма, което позволява на модела смущения. При преминаваща светлина, състоянието на максимум 2 часа = KL

Отговорете на въпросите:

1. Защо в точките на контакт между плочите се наблюдават ярко дъга с форма на пръстен или неправилни ивици?
2. Защо се промени формата и местоположението на периферията на интерференцията с промяната на налягането?

Опитът 4. Обмислете внимателно повърхността от различни ъгли CD-ROM (за съхранение на видео).

Обяснение. Яркост спектрите на дифракция зависят от честотата прилага към задвижващите каналите и ъгълът на падане на лъчите. Почти паралелно лъчи инцидент от нажежаемата жичка са отразени от съседните издатини между жлебове в точки А и В. гредите отразено под ъгъл, равен на ъгъла на падане за образуване изображение лампа като бяло линия. Лъчи, отразени в други ъгли имат някаква пътека разлика, която възниква в резултат на добавянето на вълните.

Какво да гледам? Обяснете наблюдаваните явления. Описание на модела смущения.

CD повърхност е спирална писта с стъпка сравнима с дължина на вълната на видимата светлина. На повърхността фино структурирана проявява дифракция и интерференция. Glare CD-та са с розов цвят.

Опит 5. Преместване челюстите плъзгача шублер да образуват междина между 0,5 mm широки.

Притиска скосени порциите гъби срещу окото (прорез вертикално позициониране). Чрез тази празнина погледнете вертикално разположен изгарянето лампа с нажежаема жичка. Ние наблюдаваме от двете страни на успоредна на конеца, за да си дъгата ивици. Промяна на ширината на процепа в обхвата 0.05 - 0.8 мм. В прехода към тесен диапазон слотове друг. стане по-широка и образуват различима спектри. Когато се гледа през прореза широките ивици са много тесни и са разположени близо един до друг. Скица в тетрадка, което е видял на снимката. Обяснете наблюдаваните явления.

Опитът 6. Погледнете през найлоновата материя лампичката изгаряне прежда. Завъртане на тъканта около ос, да се постигне ясна дифракция под формата на две кръстосани под прав ъгъл модел дифракция.

Обяснение. В центъра на кората се вижда пик на дифракция бяло. Когато к = 0 път разлика на вълните е нула, така че централната максимално става бял. Cross получава защото нишките на тъканта са сгънати по две дифракционни решетки с взаимно перпендикулярни прорези. Външният вид на спектралните цветове, благодарение на факта, че бялата светлина е съставена от различни дължини на вълните. Пик на дифракция на светлинни вълни за различни ходове в различни места.

Скица наблюдаваният дифракционен кръста. Обяснете наблюдаваните явления.

Запис изход. Посочете кой от вас са направили експериментите наблюдават явлението интерференция, и в която дифракция.

1. Какво е светлина?
2. На кого е доказано, че светлината - е електромагнитна вълна?
3. Какво се нарича намесата на светлина? Какви са условията на максимум и минимум намесата?
4. Може да се намесва светлинни вълни, идващи от два електрически крушки? Защо?
5. Какво се нарича разлагане на светлината?
6. Има ли позицията на основните дифракционни върхове на броя на пропуските решетъчни?