Laboratorieindblanding i sæbefilm. Laboratorieobservation af fænomenet interferens og diffraktion af lys

Formål med arbejde: observer interferens og diffraktion af lys.

Enheder og tilbehør:

glasplader 2stk.

nylon- eller cambrisklapper 1 stk.

oplyst film med en slot 1pc.

lavet med et barberblad 1pc.

grammofonplade (eller et fragment af en grammofonplade) 1 stk.

vernier caliper 1stk.

lampe med lige glødetråd (en til hele gruppen) 1 stk.

farvede blyanter 6stk.

Afslutning af arbejdet:

1. Vi observerer interferensmønsteret:

2. Aftør forsigtigt glaspladerne, sæt dem sammen og klem med fingrene.

3. Overvej pladerne i reflekteret lys mod en mørk baggrund.

4. Nogle steder i kontakt med pladerne observerer vi lyse iriserende ringformede eller uregelmæssigt formede striber.

5. Læg mærke til ændringerne i form og placering af de resulterende interferensfrynser med trykændring.

6. Vi ser interferensmønsteret i det transmitterede lys og tegner det.

Figur 1. Interferensmønster.

7. Overvej interferensmønsteret, når lyset rammer overfladen af \u200b\u200bcompact disken, og skits det i protokollen.

Figur 2. Interferensmønster.

8. Overhold diffraktionsmønsteret:

9. Installer et mellemrum på 0,5 mm mellem kaliberens kæber.

10. Vi sætter spalten tæt på øjet og placerer den lodret.

11. Når vi ser gennem spalten på lampens lodrette placering af glødetråd, observerer vi regnbuestriber på begge sider af glødetråden (diffraktionsspektre).

12. Ændring af spaltebredden fra 0,5 til 0,8 mm bemærker, hvordan denne ændring påvirker diffraktionsspektrene.

13. Skitse diffraktionsmønsteret.

Figur 3. Diffraktionsmønster.

14. Vi observerer diffraktionsspektrene i transmitteret lys ved hjælp af nylon- eller cambriske klapper, belyst fotografisk film med en spalte og trækker dem ind i rapporten.

Figur 4. Diffraktionsmønster.

Produktion:

Svar på sikkerhedsspørgsmål:

Laboratoriearbejde nr. 17.

Emne: Bestemmelse af længden af \u200b\u200ben lysbølge ved hjælp af et diffraktionsgitter.

Formål med arbejde: Bestemmelse af lysets bølgelængde ved hjælp af et diffraktionsgitter.

Enheder og tilbehør:

enhed til bestemmelse af længden af \u200b\u200ben lysbølge 1pc.

diffraktionsgitter 1 stk.

lyskilde 1stk.

Afslutning af arbejdet:

1. Montering af installationen ved hjælp af figur 1.1 i retningslinjerne.

Figur 1. Skematisk af opsætningen til bestemmelse af lysets bølgelængde.

2. Installer skalaen i den største afstand fra diffraktionsgitteret og ret installationen til lyskilden for at opnå diffraktionsspektret \u003d

3. Bestem skiftet af strålen fra spalten til midten af \u200b\u200bden violette del af spektret

4. Beregn værdien af \u200b\u200bde violette stråles bølgelængde ved hjælp af formlen:

5. Vi gentager eksperimentet for den grønne, røde farve af diffraktionsspektret og beregner bølgelængden af \u200b\u200blysbølgen af \u200b\u200bgrønne og røde stråler ved hjælp af formlerne:

6. Vi sammenligner de opnåede værdier med de gennemsnitlige tabelværdier fra afsnit 3 i de metodiske instruktioner og beregner den relative målefejl ved hjælp af formlerne:

Laboratoriearbejde nr. 11. Observation af fænomenet interferens og diffraktion af lys.
Formålet med arbejdet: at eksperimentelt studere fænomenet interferens og diffraktion af lys, at afsløre betingelserne for forekomsten af \u200b\u200bdisse fænomener og arten af \u200b\u200bfordelingen af \u200b\u200blysenergi i rummet.
Udstyr: en elektrisk lampe med en lige glødetråd (en pr. Klasse), to glasplader, et PVC-rør, et glas med en sæbeopløsning, en trådring med et håndtag med en diameter på 30 mm., Et blad, en strimmel af papir, ark, nylonstof 5x5cm, diffraktionsgitter, lysfiltre ...

Kort teori
Interferens og diffraktion er fænomener, der er karakteristiske for bølger af enhver art: mekanisk, elektromagnetisk. Bølgeforstyrrelse er tilføjelsen af \u200b\u200bto (eller flere) bølger i rummet, hvor forstærkning eller svækkelse af den resulterende bølge opnås ved forskellige punkter i rummet. Interferens observeres, når bølgerne, der udsendes af den samme lyskilde, overlejres og ankommer til et givet punkt på forskellige måder. For at danne et stabilt interferensmønster kræves kohærente bølger - bølger med samme frekvens og konstant faseforskel. Sammenhængende bølger kan opnås på tynde film af oxider, fedt, på et luftkileafstand mellem to gennemsigtige briller presset mod hinanden.
Amplituden af \u200b\u200bden resulterende forskydning ved punkt C afhænger af forskellen i bølgestier i en afstand d2 - d1.
[Download filen for at se billedet] Betingelse for maksimum - (forstærkning af svingninger): forskellen i bølgesti er lig med et lige antal halvbølger
hvor k \u003d 0; ± 1; ± 2; ± 3;
[Download filen for at se billedet] Bølger fra kilder A og B kommer til punkt C i de samme faser og “forstærker hinanden.
Hvis stiforskellen er lig med et ulige antal halvbølger, svækkes bølgerne hinanden, og et minimum vil blive observeret på tidspunktet for deres møde.

[Download filen for at se billedet] [Download filen for at se billedet]
Interferens af lys resulterer i en rumlig omfordeling af lysbølgenes energi.
Diffraktion er fænomenet med afvigelse af en bølge fra retlinet udbredelse, når den passerer gennem små huller og omgår små forhindringer ved bølgen.
Diffraktion forklares med Huygens-Fresnel-princippet: hvert punkt af forhindringen, som aolnaen har nået, bliver en kilde til sekundære bølger, kohærente, der formerer sig ud over forhindringens kanter og interfererer med hinanden og danner en stabil interferens mønster - skiftevis maksimale og minimale belysning, regnbue farvet i hvidt lys. Betingelsen for manifestationen af \u200b\u200bdiffraktion: Dimensionerne på forhindringer (huller) skal være mindre eller svarende til bølgelængden. Diffraktion observeres på tynde tråde, ridser på glas, på et spaltet lodret snit i et ark papir, på øjenvipper på vanddråber på tåget glas, på iskrystaller i en sky eller på glas, på børsten af \u200b\u200bdet chitinøse dækning af insekter, på fjer af fugle, på cd'er, indpakningspapir., på et diffraktionsgitter.,
Diffraktionsgitter er en optisk enhed, der er en periodisk struktur af et stort antal regelmæssigt anbragte elementer, hvor lysdiffraktion opstår. Rillerne med en profil defineret og konstant for et givet diffraktionsgitter gentages med det samme interval d (gitterperiode). Diffraktionsgitterets evne til at nedbryde en lysstråle, der falder på den langs bølgelængder, er dens vigtigste egenskab. Man skelner mellem reflekterende og gennemsigtige diffraktionsgitre. I moderne enheder anvendes hovedsageligt reflekterende diffraktionsgitre.

Fremskridt:
Opgave 1. A) Observation af interferens på en tynd film:
Test 1. Dyp wireringen i sæbevand. Der dannes en sæbevand på trådringen.
Anbring den lodret. Vi observerer lyse og mørke vandrette striber, der ændrer sig i bredde og farve, når filmtykkelsen ændres. Se på billedet gennem et lysfilter.
Skriv ned, hvor mange striber der observeres, og hvordan skifter farverne hinanden i dem?
Eksperiment 2. Brug et PVC-rør til at sprænge en sæbeboble ud og undersøge den nøje. Når du belyser det med hvidt lys, skal du observere dannelsen af \u200b\u200binterferenspletter, farvet i spektrale farver. Se på billedet gennem et lysfilter.
Hvilke farver er synlige i boblen, og hvordan skifter de fra top til bund?
B) Iagttagelse af interferens på en luftkile:
Eksperiment 3. Tør forsigtigt de to glasplader af, fold dem sammen og klem med fingrene. På grund af ufuldkommenheden i formen på de kontaktflader dannes de tyndeste lufthuller mellem pladerne - disse er luftkiler, der opstår interferens på dem. Når kraften, der komprimerer pladen, ændres, ændres luftkilens tykkelse, hvilket fører til en ændring i placeringen og formen af \u200b\u200binterferensens maxima og minima. Undersøg derefter billedet gennem lysfilteret.
Skits hvad du ser i hvidt lys, og hvad du ser gennem lysfilteret.

Lav en konklusion: Hvorfor opstår interferens, hvordan man forklarer farven på maxima i interferensmønsteret, som påvirker billedets lysstyrke og farve.

Opgave 2: Observation af lysdiffraktion.
Eksperiment 4. Med et blad skærer vi en spalte i et ark papir, påfører papiret i øjnene og ser gennem spalten på lyskildelampen. Vi observerer højder og nedture af belysning og undersøger derefter billedet gennem lysfilteret.
Skits diffraktionsmønsteret set i hvidt lys og i monokromatisk lys.
Ved at deformere papiret reducerer vi spalten og observerer diffraktionen.
Eksperiment 5. Overvej en lyskildelampe gennem et diffraktionsgitter.
Hvordan har diffraktionsmønsteret ændret sig?
Oplevelse 6. Se gennem nylonstoffet på tråden i den lysende lampe. Ved at dreje stoffet omkring sin akse opnås et klart diffraktionsmønster i form af to diffraktionsfrynser krydset vinkelret.
Skits det observerede diffraktionskors. Forklar dette fænomen.
Træk en konklusion: hvorfor diffraktion opstår, hvordan man forklarer farven på maxima i diffraktionsmønsteret, hvilket påvirker billedets lysstyrke og farve.
Testspørgsmål:
Hvad er almindeligt mellem fænomenet interferens og diffraktionens fænomen?
Hvilke bølger kan give et stabilt interferensmønster?
Hvorfor er der intet interferensmønster på elevbordet fra lamper, der er ophængt fra loftet i klasseværelset?

6. Hvordan forklares de farvede cirkler omkring månen?

Vedhæftede filer

formålet med arbejdet : at studere de karakteristiske træk ved interferens og diffraktion af lys.

Fremskridt

1. Nylon gitter

Vi har lavet en meget enkel enhed til at observere lysdiffraktion i et hjemmemiljø. Til dette brugte vi gliderammer, et stykke meget tyndt nylonmateriale og Momentlim.

Som et resultat fik vi et to-dimensionelt diffraktionsgitter af meget høj kvalitet.

Nylonfilamenter er adskilt fra hinanden i en afstand af størrelsen af \u200b\u200blysbølgelængden. Derfor giver dette nylonstof et ret klart diffraktionsmønster. Da trådene i rummet krydser hinanden vinkelret, opnås der desuden et to-dimensionelt gitter.

2. Påføring af mælkeovertræk

Når du fylder en mælkeopløsning, fortyndes en teskefuld mælk med 4-5 spiseskefulde vand. Derefter placeres en ren glasplade fremstillet som et substrat på bordet, et par dråber af opløsningen påføres den øvre overflade, smøres med et tyndt lag over hele overfladen og får lov til at tørre i flere minutter. Derefter placeres pladen på kanten, dræner den resterende opløsning og tørres til sidst i nogle få minutter i en skråt stilling.

3. Overtrækning af lycopodium

En dråbe maskineolie eller vegetabilsk olie påføres på overfladen af \u200b\u200ben ren plade (et fedtkorn, margarine, smør eller vaselin kan påføres) smøres med et tyndt lag og tør den smurte overflade forsigtigt af med en ren klud.

Det tynde lag fedt, der er tilbage på det, fungerer som en klæbrig base. En lille mængde (knivspids) af lycopodium hældes på denne overflade, pladen vippes 30 grader, og ved at banke med en finger langs kanten opnår de pulveret, der skal hældes til bunden. I det smuldrende område forbliver et bredt spor i form af et ret ensartet lag af lycopodium.

Ved at ændre pladens hældning, gentag denne procedure flere gange, indtil hele pladens overflade er dækket af et lignende lag. Derefter hældes det overskydende pulver ved at placere pladen lodret og ramme den med kanten på et bord eller en anden solid genstand.

Sfæriske partikler af lycopodium (lycopodium-sporer) er kendetegnet ved en konstant diameter. En sådan belægning, der består af et stort sæt uigennemsigtige kugler med den samme diameter d tilfældigt fordelt over overfladen af \u200b\u200bet transparent substrat, svarer til intensitetsfordelingen i diffraktionsmønsteret fra et cirkulært hul.

Produktion:

Lysinterferens observeres:

1) Brug af sæbefilm på en trådramme eller almindelige sæbebobler;

2) Speciel enhed "Newtons ring".

Observation af lysdiffraktion:

I. Mælkeovertræk og lycopodium repræsenterer en naturlig diffraktionsrist, da mælkepartikler og lycopodiumsporer er tæt på lysets bølgelængde. Billedet er ret lyst og klart, hvis du kigger gennem disse præparater med en lys lyskilde.

II. Diffraktionsgitteret er et laboratorieinstrument med en opløsning på 1/200 og giver dig mulighed for at observere diffraktion af lys i hvidt og mono lys.

III. Hvis du ser på en lys lyskilde, der skævner gennem dine egne øjenvipper, kan du også se diffraktion.

IV. Fuglefjer (tyndeste villi) Det kan også bruges som en diffraktionsgitter, da afstanden mellem villi og deres størrelser er i overensstemmelse med lysbølgelængden.

V. Laserskiven er et reflekterende diffraktionsgitter, hvor rillerne er så tætte og repræsenterer en overkommelig hindring for lysbølgen.

Vi. Nylonristen, som vi lavede specielt til dette laboratoriearbejde, er et godt todimensionalt diffraktionsgitter på grund af stoffets tyndhed og fiberens nærhed.

Emne: Observation af fænomenerne interferens og diffraktion af lys.

Formål med arbejde: eksperimentelt studere fænomenet interferens og diffraktion.

Udstyr:

• briller med sæbeopløsning;
• wire ring med håndtag;
• nylon stof;
• cD;
• glødelampe;
• kalibre;
• to glasplader;
• klinge;
• pincet;
• nylonstof.

Teoretisk del

Interferens er et fænomen, der er typisk for bølger af enhver art: mekanisk, elektromagnetisk. Bølgeforstyrrelse er tilføjelsen af \u200b\u200bto (eller flere) bølger i rummet, hvor forstærkning eller svækkelse af den resulterende bølge opnås ved forskellige punkter i rummet. Til dannelse af et stabilt interferensmønster kræves kohærente (matchede) bølgekilder. Sammenhængende bølger er bølger, der har samme frekvens og konstant faseforskel.

Maksimale betingelser Δd \u003d ± kλ, minimumsbetingelser, Δd \u003d ± (2k + 1) λ / 2 hvor k \u003d 0; ± 1; ± 2; ± 3; ... (forskellen i bølgesti er lig med et lige antal halvbølger

Et interferensmønster er en regelmæssig veksling af områder med øget og nedsat lysintensitet. Lysinterferens er en rumlig omfordeling af energien fra lysstråling, når to eller flere lysbølger er overlejret. Derfor overholdes loven om bevarelse af energi i fænomenerne interferens og diffraktion af lys. I interferensområdet fordeles lysenergien kun uden at blive omdannet til andre energityper. En stigning i energi på nogle punkter i interferensmønsteret i forhold til den samlede lysenergi kompenseres af et fald i den på andre punkter (total lysenergi er lysenergien fra to lysstråler fra uafhængige kilder).
Lyse striber svarer til energimaksimum, mørke - til minimum.

Diffraktion er fænomenet med afvigelse af en bølge fra retlinet udbredelse, når den passerer gennem små huller og omgår små forhindringer ved bølgen. Betingelsen for manifestationen af \u200b\u200bdiffraktion: d< λ, Hvor d - hindringens størrelse λ er bølgelængden. Hindringernes (huller) dimensioner skal være mindre eller svarende til bølgelængden. Eksistensen af \u200b\u200bdette fænomen (diffraktion) begrænser anvendelsesområdet for lovene om geometrisk optik og er årsagen til grænsen for optiske enheders opløsningskraft. En diffraktionsgitter er en optisk enhed, der er en periodisk struktur af et stort antal regelmæssigt anbragte elementer, hvor lysdiffraktion opstår. Slagene med en profil defineret og konstant for et givet diffraktionsgitter gentages med det samme interval d (gitterperiode). Diffraktionsgitterets evne til at udvide den indfaldende lysstråle langs bølgelængder er dens vigtigste egenskab. Man skelner mellem reflekterende og gennemsigtige diffraktionsgitre. I moderne enheder anvendes hovedsageligt reflekterende diffraktionsgitre. Betingelsen for at observere diffraktionens maksimale: d sin (φ) \u003d ± kλ

Kørselsvejledning

1. Dyp wirerammen i sæbevand. Overhold og skits interferensmønsteret i sæbefilmen. Når filmen er belyst med hvidt lys (fra et vindue eller en lampe), farves lyse striber: øverst - blå, i bunden - i rødt. Blæs sæbeboblen ud ved hjælp af et glasrør. Overhold ham. Når det belyses med hvidt lys, observeres dannelsen af \u200b\u200bfarvede interferensringe. Når filmtykkelsen falder, udvides ringene og bevæger sig nedad.

Svar på spørgsmålene:

1. Hvorfor er sæbebobler regnbuefarvet?
2. Hvad er formen på regnbuestriberne?
3. Hvorfor ændrer boblefarven sig hele tiden?

2. Tør glaspladerne grundigt sammen, fold dem sammen og klem med fingrene. På grund af ufuldkommenheden i formen på de kontaktflader dannes de tyndeste lufthuller mellem pladerne, hvilket giver lyse iriserende ringformede eller lukkede uregelmæssigt formede striber. Når kraften, der komprimerer pladen, ændrer sig arrangementet og formen på striberne i både reflekteret og transmitteret lys. Skitse de billeder, du ser.

Svar på spørgsmålene:

1. Hvorfor er der lyse, iriserende ringformede eller uregelmæssigt formede striber nogle steder i kontakt med pladerne?
2. Hvorfor ændres formen og placeringen af \u200b\u200bde resulterende interferensfrynser med et trykændring?

3. Anbring cd'en vandret i øjenhøjde. Hvad ser du? Forklar de observerede fænomener. Beskriv interferensmønsteret.

4. Se gennem nylonkluden på tråden på den brændende lampe. Ved at dreje stoffet omkring sin akse opnås et klart diffraktionsmønster i form af to diffraktionsfrynser krydset vinkelret. Skits det observerede diffraktionskors.

5. Overhold to diffraktionsmønstre, mens du ser glødetråden på den brændende lampe gennem spalten, der er dannet af tykkelsens kæber (med spaltebredder 0,05 mm og 0,8 mm). Beskriv ændringen i interferensmønsterets art, når glidebåndet drejes glat omkring den lodrette akse (med en slidsbredde på 0,8 mm). Gentag dette eksperiment med to knive, og tryk dem sammen. Beskriv arten af \u200b\u200binterferensmønsteret

Skriv resultaterne ned. Angiv i hvilket af dine eksperimenter du observerede fænomenet interferens? diffraktion?

LABORATORIEARBEJDE nr. 4

Undersøgelse af fænomenet med lysdiffraktion.

Læringsformål med lektionen: Fænomenet lysdiffraktion ved hjælp af et diffraktionsgitter anvendes i spektrale enheder og tillader en at bestemme bølgelængderne i det synlige spektrumområde. Derudover gør viden om diffraktionslove det muligt at bestemme optiske enheders opløsningskraft. Røntgendiffraktion gør det muligt at bestemme kroppens struktur med et regelmæssigt arrangement af atomer og at bestemme defekter forårsaget af en krænkelse af regelmæssigheden af \u200b\u200bkroppens struktur uden ødelæggelse.

Grundmateriale: For at kunne fuldføre og levere arbejdet med succes skal du kende lovene i bølgeoptik.

Forberedelse til lektionen:

Fysik-kursus: 2. udgave, 2004, kap. 22, s. 431-453.

, "Course of General Physics", 1974, §19-24, s. 113-147.

Fysik kursus. 8. udgave, 2005, §54-58, s. 470-484.

Optik og atomfysik, 2000, kapitel 3, s. 74-121.

Indgående kontrol: Forberedelse til laboratoriearbejde styres i henhold til den forberedte laboratoriearbejdsform i henhold til de generelle krav og svar på spørgsmålene:

1.Hvorfor nedbryder et diffraktionsgitter lys fra en glødelampe til et spektrum?

2. I hvilken afstand af diffraktionsgitteret er det bedre at observere diffraktion?

3. Hvordan vil spektret se ud, hvis glødelampen er dækket af grønt glas?

4. Hvorfor skal du tage målinger mindst tre gange?

5. Hvordan bestemmes rækkefølgen af \u200b\u200bspektret?

6. Hvilken farve på spektret er placeret tættere på spalten, og hvorfor?

Enheder og tilbehør: Diffraktionsgitter,

Teoretisk introduktion og indledende data:

Enhver bølgeformering i et isotropisk (homogent) medium, hvis egenskaber ikke ændres fra punkt til punkt, bevarer retningen for dets udbredelse. I et anisotropisk (inhomogent) medium, hvor bølger gennemgår ulige ændringer i amplitude og fase på bølgefrontens overflade under passage af bølger, ændres den indledende udbredelsesretning. Dette fænomen kaldes diffraktion. Diffraktion er iboende i bølger af enhver art, og manifesterer sig praktisk talt i afvigelsen i retning af udbredelse af lys fra retlinet.

Diffraktion opstår ved enhver lokal ændring i bølgefront, amplitude eller fase. Sådanne ændringer kan være forårsaget af tilstedeværelsen af \u200b\u200buigennemsigtige eller delvist gennemsigtige forhindringer i bølgen (skærme) eller områder af mediet med et andet brydningsindeks (faseplader).

Sammenfattende hvad der er blevet sagt, kan vi formulere følgende:

Fænomenet afbøjning af lysbølger fra retlinet udbredelse, når de passerer huller og nær kanterne på skærmene, kaldes diffraktion.

Denne egenskab er iboende i alle bølger, uanset natur. Grundlæggende er diffraktion ikke forskellig fra interferens. Når der er få kilder, kaldes resultatet af deres fælles handling interferens, og hvis der er mange kilder, så taler de om diffraktion. Afhængig af afstanden, hvorfra bølgen observeres bag objektet, hvor diffraktionen opstår, skelnes der mellem diffraktion Fraunhofer eller Fresnel:

Hvis diffraktionsmønsteret observeres i en begrænset afstand fra objektet, der forårsager diffraktion, og det er nødvendigt at tage højde for bølgefrontens krumning, siger de om fresnel diffraktion... Med Fresnel-diffraktion observeres et diffraktionsbillede af en forhindring på skærmen;

Hvis bølgefronterne er plane (parallelle stråler) og diffraktionsmønsteret observeres i en uendelig stor afstand (linser bruges til dette), så taler vi om fraunhofer diffraktion.

I dette arbejde anvendes diffraktionens fænomen til at bestemme lysets bølgelængde.

og"Når bølgefronten når slidsen og indtager positionen AB (fig. 1), så ifølge figur 2 Huygens 'princip alle punkter i denne bølgefront vil være sammenhængende kilder til sfæriske sekundære bølger, der formerer sig i retning af bølgefrontbevægelsen.

Overvej bølger, der forplantes fra punkterne i planet AB i en retning, der gør en bestemt vinkel med den oprindelige (fig. 2). Hvis en linse placeres i stien til disse stråler parallelt med planet AB, så strålerne efter brydning konvergerer på et eller andet tidspunkt M af skærmen placeret i objektivets brændplan og interfererer med hinanden (punkt O er objektivets hovedfokus). Lad os droppe fra punkt A den vinkelrette AC til retningen af \u200b\u200bden valgte stråle. Derefter, fra vekselstrømsplanet og videre til objektivets brændplan, ændrer de parallelle stråler ikke deres vejforskel.

Baneforskellen, som bestemmer interferensbetingelserne, opstår kun på stien fra den indledende front AB til planet AC og er forskellig for forskellige stråler. For at beregne interferensen af \u200b\u200bdisse stråler bruger vi Fresnel zone metoden. For at gøre dette skal du mentalt dele linjen BC i en række segmenter med længden l / 2. På afstand BC \u003d -enSynd j passer z \u003d -en× synd j /(0,5 l) af sådanne segmenter. Tegning fra enderne af disse segmenter linjer parallelt med AC, inden vi møder dem med AB, deler vi forsiden af \u200b\u200bspaltebølgen i en række strimler med samme bredde, disse strimler vil være i dette tilfælde fresnel-zoner.

Fra ovennævnte konstruktion følger det, at bølgerne, der kommer fra hver anden tilstødende Fresnel-zone, ankommer til punkt M i modsatte faser og slukker hinanden. Hvis en med denne struktur antal zoner vil være også selvomderefter slukker hvert par tilstødende zoner hinanden hinanden og for en given vinkel på skærmen vil være minimum belysning

https://pandia.ru/text/80/353/images/image005_9.gif "width \u003d" 25 "height \u003d" 14 src \u003d "\u003e.

Når forskellen i strålens sti, der kommer fra spaltekanterne, er lig med et lige antal halvbølger, vil vi således se mørke striber på skærmen. I intervallerne imellem overholdes den maksimale belysning. De svarer til de vinkler, som bølgefronten bryder ind i ulige nummer fresnel-zoner https://pandia.ru/text/80/353/images/image007_9.gif "width \u003d" 143 "height \u003d" 43 src \u003d "\u003e, (2)

hvor k \u003d 1, 2, 3, ..., https: //pandia.ru/text/80/353/images/image008_7.gif "align \u003d" left "width \u003d" 330 "height \u003d" 219 "\u003e Formler (1) og (2) kan opnås, og hvis vi bruger direkte interferensbetingelserne fra laboratoriearbejde nr. 66. Faktisk, hvis vi tager to bjælker fra tilstødende Fresnel-zoner ( også selvom antal zoner), så er stiforskellen mellem dem lig med halvdelen af \u200b\u200bbølgelængden, dvs. ulige antallet af halvbølger. Derfor forstyrrer disse stråler en minimal belysning på skærmen, dvs. betingelse (1) opnås. Fortsætter på en lignende måde for stråler fra de ekstreme Fresnel-zoner, for ulige antallet af zoner, vi får formel (2).

https://pandia.ru/text/80/353/images/image010_7.gif "width \u003d" 54 "height \u003d" 55 src \u003d "\u003e.

Hvis afstanden er meget smal (<< l), то вся поверхность щели является лишь небольшой частью зоны Френеля, и колебания от всех точек ее будут по любому направлению распространяться почти в одинаковой фазе. В результате во всех точках экран будет очень слабо равномерно освещен. Можно сказать, что свет через щель практически не проходит.

· Hvis spalten er meget bred ( -en\u003e\u003e l), så svarer allerede det første minimum til en meget lille afvigelse fra retlinet udbredelse i en vinkel. Derfor får vi et geometrisk billede af spalten på skærmen, omgivet af kanterne af tynde skiftevis mørke og lyse striber.

Ryd diffraktivt højder og minimum vil kun blive observeret i det mellemliggende tilfælde, når spalten er bred -en flere Fresnel-zoner passer.

Når spalten er oplyst med ikke-monokromatiske ( hvid) lysdiffraktionsmaxima for forskellige farver afviger. Jo mindre l, jo mindre vinkler er diffraktionsmaxima. Strålene i alle farver ankommer derfor til midten af \u200b\u200bskærmen med en stiforskel lig med nul billedet i midten bliver hvidt. Til højre og venstre fra det centrale maksimale, diffraktion spektre den første, sekund og etc.... bestille.

Diffraktionsgitter

For at øge intensiteten af \u200b\u200bdiffraktionsmaximaet anvendes ikke en spalte, men et diffraktionsgitter.

Diffraktionsgitteret er en række parallelle slidser med samme bredde -enadskilt af uigennemsigtige huller med bredde b... Beløb -en+ b = d hedder periode eller permanent diffraktionsgitter.

Diffraktionsgitter er lavet på glas eller metal (i sidstnævnte tilfælde kaldes gitteret reflekterende). Med det fineste diamantspids påføres en række tynde parallelle slag med den samme bredde og placeret i lige store afstande fra hinanden ved hjælp af en skille maskine. I dette tilfælde spiller de strøg, der spreder lys i alle retninger, rollen som uigennemsigtige huller, og de intakte steder på pladen spiller slidserne. Antallet af linjer pr. Mm i nogle gitre når 2000.

Overvej diffraktion fra N-spalter. Når lys passerer gennem et system med identiske spalter, bliver diffraktionsmønstret meget mere kompliceret. I dette tilfælde er strålerne trukket fra forskellige spalter er overlejret på hinanden i objektivets brændplan og blande indbyrdes... Hvis antallet af spalter er N, interfererer N bjælker med hinanden. Som et resultat af diffraktion, dannelsestilstanden diffraktionsmaxima vil tage formularen

https://pandia.ru/text/80/353/images/image014_4.gif "width \u003d" 31 "height \u003d" 14 src \u003d "\u003e. (3)

Sammenlignet med diffraktion med en spalte er betingelsen ændret til det modsatte:

Den maksimale tilfredsstillende tilstand (3) kaldes det vigtigste... Minimaets position ændres ikke, da de retninger, hvor ingen af \u200b\u200bspalterne sender lys, ikke modtager det selv med N-spalter.

Derudover er retninger mulige, hvor lyset, der sendes af forskellige slidser, slukkes (gensidigt annulleret). I det generelle tilfælde, når diffraktion fra N-slidser dannes:

1) det vigtigste højder

https://pandia.ru/text/80/353/images/image017_4.gif "width \u003d" 223 "height \u003d" 25 "\u003e;

3) ekstra minimum.

Her, som før, -en - slot bredde;

d \u003d a + b Er perioden med diffraktionsgitteret.

Mellem de to hovedhøjder er der N - 1 ekstra lavt, adskilt af sekundære højder (fig. 5), hvis intensitet er signifikant mindre intensitet store højder.

Forudsat 0 "style \u003d" margin-left: 5.4pt; border-collapse: collapse "\u003e

Opløsningen l / Dl for et diffraktionsgitter karakteriserer gitterets evne til at adskille den maksimale belysning for to tætte bølgelængder l1 og l2 i et givet spektrum. Her er Dl \u003d l2 - l1. Hvis l / Dl\u003e kN, så er maksimumsbelysningen for l1 og l2 ikke løst i spektret af kth-ordenen.

Arbejdsordre:

Øvelse 1. Bestemmelse af lysets bølgelængde ved hjælp af et diffraktionsgitter.

1. Flyt skalaen med spalten for at indstille diffraktionsgitteret i en given afstand "y" fra spalten.

2. Find spektre på 1, 2, 3 ordrer på begge sider af nulmaksimumet.

3. Mål afstanden mellem nul maksimalt og det første maksimum placeret til højre for nul - x1, mellem nul maksimalt og det første maksimum placeret til venstre for nul - x2. Find og bestem vinklen j, der svarer til et givet intensitetsmaksimum. Målinger foretages for maksimale violette, grønne og røde farver i spektre på 1, 2 og 3 ordrer for tre værdier på "y". For eksempel til y1 = 15, y2 \u003d 20 og y3 \u003d 30 cm.

4. Kendskab til gitterkonstanten ( d \u003d 0,01 mm) og vinklen j, ved hvilken den maksimale intensitet af en given farve og rækkefølge overholdes, find bølgelængden l med formlen:

Her k taget modulo.

5. Beregn den absolutte fejl for de fundne værdier for bølgelængder svarende til de violette, grønne og røde områder af spektret.

6. Indtast resultaterne af målinger og beregninger i tabellen.

Kontroller spørgsmål og opgaver.

1. Hvad er diffraktionsfænomenet?

2. Hvad er forskellen mellem Fresnel-diffraktion og Fraunhofer-diffraktion?

3. Formuler Huygens-Fresnel-princippet.

4. Hvordan kan diffraktion forklares ved hjælp af Huygens-Fresnel-princippet?

5. Hvad er Fresnel-zoner?

6. Hvilke betingelser skal være opfyldt for at observere diffraktionen?

7. Beskriv diffraktionen fra en spalte.

8. Diffraktion ved diffraktionsgitter. Hvad er den grundlæggende forskel mellem denne sag og enkelt-spaltediffraktion?

9. Hvordan bestemmes det maksimale antal diffraktionsspektre for et givet diffraktionsgitter?

10. Hvorfor introduceres egenskaber som vinkeldispersion og opløsning?