साबुन फिल्मों में प्रयोगशाला का कार्य हस्तक्षेप। प्रयोगशाला कार्य हस्तक्षेप और प्रकाश के विवर्तन की घटना का अवलोकन करते हैं

उद्देश्य: प्रकाश के व्यवधान और विवर्तन का निरीक्षण करें।

उपकरण और सामान:

ग्लास प्लेट 2 पीसी।

नायलॉन या बैटिस्टे 1 rags।

1 पीसी के स्लॉट के साथ प्रबुद्ध फिल्म।

1 रेजर ब्लेड के साथ बनाया।

फोनोग्राफ रिकॉर्ड (या फोनोग्राफ रिकॉर्ड का टुकड़ा) 1pc।

1 वर्नियर कैलिपर

एक सीधा फिलामेंट के साथ दीपक (पूरे समूह के लिए एक) 1pc।

6 पीसी रंग पेंसिल

कार्य पूरा करना:

1. हम हस्तक्षेप पैटर्न का पालन करते हैं:

2. हम ध्यान से कांच की प्लेटों को पोंछते हैं, उन्हें एक साथ मोड़ते हैं और उन्हें अपनी उंगलियों से निचोड़ते हैं।

3. हम एक अंधेरे पृष्ठभूमि पर प्रतिबिंबित प्रकाश में प्लेट पर विचार करते हैं।

4. कुछ स्थानों में जहां प्लेटें स्पर्श करती हैं, हम उज्ज्वल, इंद्रधनुषी, अंगूठी के आकार या अनियमित आकार की पट्टियों का निरीक्षण करते हैं।

5. हम दबाव में परिवर्तन के साथ प्राप्त हस्तक्षेप बैंड के आकार और स्थान में परिवर्तन को नोटिस करते हैं।

6. हम हस्तांतरित प्रकाश में हस्तक्षेप तस्वीर देखते हैं और इसे स्केच करते हैं।

चित्रा 1. हस्तक्षेप पैटर्न।

7. हस्तक्षेप पैटर्न पर विचार करें जब प्रकाश सीडी की सतह को हिट करता है और इसे प्रोटोकॉल में स्केच करता है।

चित्रा 2. हस्तक्षेप पैटर्न।

8. हम विवर्तन पैटर्न का निरीक्षण करते हैं:

9. हम कैलिपर के होंठों के बीच 0.5 मिमी चौड़ी एक स्लिट स्थापित करते हैं।

10. हम अंतर को आंख के करीब रखते हैं, इसे लंबवत रखते हैं।

11. एक चिराग के लंबवत रूप से प्रकाशयुक्त फिलामेंट में एक भट्ठा के माध्यम से देखते हुए, हम फिलामेंट (विवर्तन स्पेक्ट्रा) के दोनों तरफ इंद्रधनुषी बैंड का निरीक्षण करते हैं।

12. स्लिट की चौड़ाई को 0.5 से 0.8 मिमी तक बदलना, हम देखते हैं कि यह परिवर्तन विवर्तन स्पेक्ट्रा को कैसे प्रभावित करता है।

13. हम विवर्तन पैटर्न को आकर्षित करते हैं।

चित्रा 3. विवर्तन पैटर्न।

14. हम एक प्रकाश के साथ केप्रॉन या कैंब्रिक, प्रबुद्ध फोटोग्राफिक फिल्म के फ्लैप की मदद से प्रेषित प्रकाश में विवर्तन स्पेक्ट्रा का निरीक्षण करते हैं और रिपोर्ट में उन्हें आकर्षित करते हैं।

चित्रा 4. विवर्तन पैटर्न।

आउटपुट:

सुरक्षा सवालों के जवाब:

प्रयोगशाला का काम नंबर १ No.।

विषय: विवर्तन झंझरी का उपयोग करके प्रकाश तरंग दैर्ध्य का निर्धारण।

उद्देश्य: विवर्तन झंझरी का उपयोग कर प्रकाश तरंग दैर्ध्य का निर्धारण।

उपकरण और सामान:

प्रकाश 1 पीसी की तरंग दैर्ध्य निर्धारित करने के लिए उपकरण।

1pcs विवर्तन झंझरी

1 पीसी प्रकाश स्रोत

कार्य पूरा करना:

1. हम दिशानिर्देशों के चित्र 1.1 का उपयोग करके स्थापना को इकट्ठा करते हैं।

चित्रा 1. प्रकाश की तरंग दैर्ध्य निर्धारित करने के लिए स्थापना आरेख।

2. विवर्तन झंझरी से सबसे बड़ी दूरी पर स्केल सेट करें और विवर्तन स्पेक्ट्रम को प्राप्त करते हुए प्रकाश स्रोत में स्थापना को निर्देशित करें

3. स्पेक्ट्रम से वायलेट भाग के बीच में स्लिट से बीम ऑफसेट को निर्धारित करें

4. हम सूत्र का उपयोग करके वायलेट किरणों के तरंग दैर्ध्य के मूल्य की गणना करते हैं:

5. विवर्तन स्पेक्ट्रम के हरे, लाल रंग के लिए प्रयोग को दोहराएं और सूत्रों के अनुसार हरे और लाल किरणों के प्रकाश तरंगदैर्ध्य की गणना करें:

6. दिशानिर्देशों के पैरा 3 से औसत सारणीमान मूल्यों के साथ प्राप्त मूल्यों की तुलना करें और सूत्रों द्वारा सापेक्ष माप त्रुटि की गणना करें:

प्रयोगशाला का काम नंबर 11. हस्तक्षेप और प्रकाश के विवर्तन की घटना का अवलोकन।
उद्देश्य: इन घटनाओं की घटना और अंतरिक्ष में प्रकाश ऊर्जा के वितरण की प्रकृति के लिए स्थितियों की पहचान करने के लिए प्रयोगात्मक रूप से हस्तक्षेप और प्रकाश के विवर्तन की घटना का अध्ययन करना।
उपकरण: एक प्रत्यक्ष फिलामेंट (एक प्रति वर्ग), दो ग्लास प्लेट, एक पीवीसी ट्यूब, साबुन के घोल के साथ एक गिलास, 30 मिमी के व्यास के साथ एक हैंडल के साथ एक तार की अंगूठी के साथ एक बिजली का दीपक। एक ब्लेड, कागज की एक पट्टी, शीट, नथनी कपड़े 5x5 सेमी, एक विवर्तन झंझरी, फिल्टर। ।

संक्षिप्त सिद्धांत
हस्तक्षेप और विवर्तन किसी भी प्रकृति की तरंगों की घटना है: यांत्रिक, विद्युत चुम्बकीय। वेव हस्तक्षेप दो (या कई) तरंगों के अंतरिक्ष में होने वाला योग है, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न तरंगों के प्रवर्धन या क्षीणन को विभिन्न बिंदुओं पर प्राप्त किया जाता है। एक ही प्रकाश स्रोत द्वारा उत्सर्जित तरंगों को अलग-अलग तरीके से पहुंचने पर हस्तक्षेप तब देखा जाता है। एक स्थिर हस्तक्षेप पैटर्न के गठन के लिए, सुसंगत तरंगें आवश्यक हैं - समान आवृत्ति और निरंतर चरण अंतर वाली तरंगें। एक दूसरे के खिलाफ दबाए गए दो पारदर्शी चश्मे के बीच एक एयर वेज-गैप पर आक्साइड, वसा की पतली फिल्मों पर सुसंगत तरंगें प्राप्त की जा सकती हैं।
बिंदु C पर परिणामी विस्थापन का आयाम दूरी d2 - d1 पर तरंग पथ में अंतर पर निर्भर करता है।
[चित्र को देखने के लिए फ़ाइल डाउनलोड करें] अधिकतम की स्थिति- (दोलनों का प्रवर्धन): तरंग पथ में अंतर सम-तरंगों की संख्या के बराबर होता है
जहां k \u003d 0; ± 1; ± 2; ± 3;
[चित्र को देखने के लिए फ़ाइल डाउनलोड करें] ए और बी के स्रोतों से तरंगें समान चरणों में बिंदु सी पर पहुंचेंगी और "एक दूसरे को सुदृढ़ करेंगी"।
यदि स्ट्रोक में अंतर विषम संख्या की आधी लहरों के बराबर है, तो लहरें एक दूसरे को कमजोर कर देंगी और उनके मिलन बिंदु पर एक न्यूनतम देखा जाएगा।

[छवि को देखने के लिए फ़ाइल डाउनलोड करें] [छवि को देखने के लिए फ़ाइल डाउनलोड करें]
प्रकाश के हस्तक्षेप के साथ, प्रकाश तरंगों की ऊर्जा का एक स्थानिक पुनर्वितरण होता है।
विचलन, आयताकार प्रसार से एक तरंग के विचलन की घटना है क्योंकि यह छोटे छिद्रों से गुजरता है और लहर लगभग सभी बाधाओं से झुकती है।
विचलन को ह्युजेंस-फ्रेस्नेल सिद्धांत द्वारा समझाया गया है: लहर द्वारा पहुंची बाधा का प्रत्येक बिंदु माध्यमिक तरंगों का एक हिस्सा बन जाता है, सुसंगत, जो बाधा के किनारों से परे फैलता है और एक-दूसरे के साथ हस्तक्षेप करता है, एक स्थिर हस्तक्षेप पैटर्न का निर्माण करता है - वैकल्पिक प्रकाश मैक्सिमा और मिनिमा iridescently सफेद रोशनी में रंग। विवर्तन के प्रकटीकरण के लिए स्थिति: बाधाओं का आकार (छिद्र) तरंग दैर्ध्य के साथ छोटा या तुलनीय होना चाहिए। विवर्तन पतली धागे पर, कांच पर खरोंच, कागज़ की शीट में एक ऊर्ध्वाधर भट्ठा पर, धुंधले कांच पर पानी की बूंदों पर पलकों पर, बर्फ के क्रिस्टल पर बादल पर मनाया जाता है। या कांच पर, कीट चिटिन कवर की ईंटों पर, पक्षियों के पंखों पर, सीडी पर, रैपिंग पेपर पर, विवर्तन झंझरी पर।)
विवर्तन झंझरी एक ऑप्टिकल डिवाइस है, जो नियमित रूप से स्थित तत्वों की एक बड़ी संख्या की आवधिक संरचना है, जिस पर प्रकाश विवर्तन होता है। एक निर्धारित विवर्तन झंझरी के लिए परिभाषित और स्थिर प्रोफाइल के साथ डैश एक ही अंतराल के माध्यम से दोहराया जाता है (झंझरी अवधि)। तरंग दैर्ध्य पर उस पर प्रकाश घटना की एक बीम बिछाने के लिए एक विवर्तन झंझरी की क्षमता इसकी मुख्य संपत्ति है। चिंतनशील और पारदर्शी विवर्तन झंझरी के बीच भेद। आधुनिक उपकरण मुख्य रूप से चिंतनशील विवर्तन झंझरी का उपयोग करते हैं।

कार्य करने की प्रक्रिया:
टास्क 1. ए) एक पतली फिल्म पर हस्तक्षेप का अवलोकन:
अनुभव 1. एक साबुन के घोल में तार की अंगूठी डुबकी। तार की अंगूठी पर साबुन फिल्म प्राप्त की जाती है।
इसे लंबवत रखें। हम प्रकाश और अंधेरे क्षैतिज पट्टियों का निरीक्षण करते हैं जो फिल्म की मोटाई में परिवर्तन के रूप में चौड़ाई और रंग में भिन्न होती हैं। एक प्रकाश फिल्टर के माध्यम से चित्र देखें।
नीचे लिखिए कि कितनी धारियाँ हैं और उनमें कैसे रंग वैकल्पिक हैं?
अनुभव 2. एक पीवीसी ट्यूब का उपयोग करके, एक साबुन के बुलबुले को उड़ाएं और सावधानीपूर्वक जांच करें। जब इसे सफेद रोशनी से रोशन किया जाता है, तो वर्णक्रमीय रंगों में चित्रित हस्तक्षेप स्पॉट के गठन का निरीक्षण करें। प्रकाश फिल्टर के माध्यम से चित्र को देखें।
बुलबुले में कौन से रंग देखने योग्य होते हैं और वे ऊपर से नीचे तक कैसे वैकल्पिक होते हैं?
बी) एक हवाई कील पर हस्तक्षेप का अवलोकन:
टेस्ट 3. दो ग्लास प्लेट्स को अच्छी तरह से पोंछ लें, उन्हें एक साथ मोड़ें और अपनी उंगलियों से उन्हें निचोड़ें। प्लेटों के बीच संपर्क सतहों के गैर-आदर्श आकार के कारण, सबसे पतले वायु वाहिकाएं बनती हैं - ये वायु वेध हैं, उन पर हस्तक्षेप होता है। जब प्लेट को संपीड़ित करने वाला बल बदल जाता है, तो वायु कील की मोटाई बदल जाती है, जिससे हस्तक्षेप मैक्सिमा और मिनिमा के स्थान और आकार में परिवर्तन होता है। फिर फिल्टर के माध्यम से चित्र को देखें।
सफेद प्रकाश में आपने जो देखा और जो आपने फ़िल्टर के माध्यम से देखा, उसे ड्रा करें।

एक निष्कर्ष बनाएं: हस्तक्षेप क्यों होता है, हस्तक्षेप पैटर्न में मैक्सिमा के रंग की व्याख्या कैसे करें, जो पैटर्न की चमक और रंग को प्रभावित करता है।

कार्य 2. प्रकाश विवर्तन का अवलोकन।
अनुभव 4. हमने एक ब्लेड के साथ कागज की एक शीट में एक अंतर को काट दिया, हमारी आंखों पर कागज लागू किया और प्रकाश स्रोत-दीपक के अंतराल को देखो। हम रोशनी की अधिकतमता और न्यूनतम निरीक्षण करते हैं। फिर फिल्टर के माध्यम से चित्र देखें।
सफेद प्रकाश में और मोनोक्रोमैटिक प्रकाश में देखा गया विवर्तन पैटर्न ड्रा करें।
कागज को विकृत करके, हम भट्ठा की चौड़ाई को कम करते हैं, हम विवर्तन का निरीक्षण करते हैं।
अनुभव 5. एक प्रकाश स्रोत-दीपक झंझरी विवर्तन के माध्यम से जांच करने के लिए।
विवर्तन पैटर्न कैसे बदल गया है?
अनुभव 6. दीपक के धागे पर नायलॉन के कपड़े के माध्यम से देखें। धुरी को धुरी के चारों ओर घुमाते हुए, समकोण पर पार किए गए दो विवर्तन बैंड के रूप में एक स्पष्ट विवर्तन पैटर्न प्राप्त करें।
मनाया विवर्तन पार ड्रा। इस घटना की व्याख्या कीजिए।
एक निष्कर्ष निकालें: विवर्तन क्यों होता है, विवर्तन पैटर्न में मैक्सिमा के रंग की व्याख्या कैसे करें, जो पैटर्न की चमक और रंग को प्रभावित करता है।
परीक्षण प्रश्न:
हस्तक्षेप की घटना और विवर्तन की घटना के बीच क्या आम है?
क्या लहरें एक स्थिर हस्तक्षेप चित्र दे सकती हैं?
छात्र के डेस्क पर कक्षा में छत से लटकने वाले लैंप से कोई हस्तक्षेप पैटर्न क्यों नहीं है?

6. चन्द्रमा के चारों ओर काले घेरे की व्याख्या कैसे करें?

संलग्न फाइल

उद्देश्य : प्रकाश हस्तक्षेप और विवर्तन की विशेषता विशेषताओं का अध्ययन करें।

कार्य करने की प्रक्रिया

1. नायलॉन जंगला

हमने घरेलू वातावरण में प्रकाश विवर्तन को देखने के लिए एक बहुत ही सरल उपकरण का निर्माण किया है। इसके लिए, स्लाइड के लिए फ्रेम, बहुत पतले केप्रोन सामग्री का एक टुकड़ा और "मोमेंट" गोंद का उपयोग किया गया था।

नतीजतन, हमारे पास बहुत उच्च गुणवत्ता वाले दो-आयामी विवर्तन झंझरी हैं।

केप्रोन तंतु प्रकाश तरंग दैर्ध्य के आकार के क्रम की दूरी पर एक दूसरे से स्थित होते हैं। इसलिए, यह नायलॉन कपड़े काफी स्पष्ट विवर्तन पैटर्न देता है। इसके अलावा, चूंकि अंतरिक्ष में फिलामेंट्स समकोण पर प्रतिच्छेद करते हैं, इसलिए एक द्वि-आयामी जाली प्राप्त की जाती है।

2. दूध का लेप

दूध का घोल तैयार करते समय, एक चम्मच दूध को 4-5 बड़े चम्मच पानी के साथ पतला किया जाता है। फिर, सब्सट्रेट के रूप में तैयार एक साफ कांच की प्लेट को मेज पर रखा जाता है, समाधान की कई बूंदें इसकी ऊपरी सतह पर लागू होती हैं, पूरी सतह पर एक पतली परत के साथ लिटाया जाता है और कई मिनटों तक सूखने दिया जाता है। इसके बाद, प्लेट को रिब पर रखा जाता है, बाकी घोल को सूखा जाता है, और अंत में एक झुकाव वाली स्थिति में कई और मिनटों के लिए सूख जाता है।

3. लाइकोपोडिया का लेप

मशीन या वनस्पति तेल की एक बूंद को एक साफ प्लेट (वसा, मार्जरीन, मक्खन या पेट्रोलियम जेली का एक दाना इस्तेमाल किया जा सकता है) की सतह पर लागू किया जाता है, एक पतली परत के साथ स्मियर किया जाता है और एक साफ कपड़े से तेल की सतह को धीरे से मिटा दिया जाता है।

उस पर शेष वसा की पतली परत एक चिपकने वाले आधार की भूमिका निभाती है। लाइकोपोडियम की एक छोटी मात्रा (चुटकी) इस सतह पर डाली जाती है, प्लेट को 30 डिग्री झुकाया जाता है और, किनारे पर एक उंगली के साथ दोहन होता है, वे इसके आधार पर पाउडर डालने का काम करते हैं। डालने के क्षेत्र में, एक विस्तृत निशान लाइकोपोडियम की एक समान वर्दी परत के रूप में रहता है।

प्लेट के ढलान को बदलते हुए, इस प्रक्रिया को कई बार दोहराएं जब तक कि प्लेट की पूरी सतह को एक समान परत के साथ कवर न किया जाए। उसके बाद, अतिरिक्त पाउडर को प्लेट को लंबवत रखकर और एक मेज या अन्य ठोस वस्तु पर किनारे से मारकर डाला जाता है।

लाइकोपोडियम (गोद के बीजाणु) के गोलाकार कण व्यास के कब्ज में भिन्न होते हैं। इस तरह की कोटिंग, पारदर्शी सब्सट्रेट की सतह पर बेतरतीब ढंग से वितरित समान व्यास के अपारदर्शी गेंदों की एक बड़ी संख्या से मिलकर होती है, जो गोल छेद से विवर्तन पैटर्न में तीव्रता के वितरण के समान है।

आउटपुट:

प्रकाश हस्तक्षेप देखा जाता है:

1) एक तार फ्रेम या साधारण साबुन के बुलबुले पर साबुन फिल्मों का उपयोग करना;

2) विशेष उपकरण "न्यूटन के छल्ले"।

प्रकाश विवर्तन अवलोकन:

I. दूध का लेप और लाइकोपोडियम एक प्राकृतिक विवर्तन झंझरी हैं, क्योंकि दूध के कण और लाइकोपोडियम बीजाणु प्रकाश के तरंग दैर्ध्य के आकार के करीब होते हैं। तस्वीर काफी उज्ज्वल और स्पष्ट है, अगर आप प्रकाश के उज्ज्वल स्रोत पर इन तैयारियों को देखते हैं।

द्वितीय। विवर्तन झंझरी 1/200 के एक संकल्प के साथ एक प्रयोगशाला उपकरण है, जो आपको सफेद और एकल प्रकाश में प्रकाश के विवर्तन का निरीक्षण करने की अनुमति देता है।

तृतीय। यदि आप अपने स्वयं के पलकों के माध्यम से चमकते हुए एक उज्ज्वल प्रकाश स्रोत को देखते हैं, तो आप विवर्तन का भी निरीक्षण कर सकते हैं।

चतुर्थ। पक्षियों के पंख (सबसे पतली विली) को विवर्तन झंझरी के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है, क्योंकि विली और उनके आकार के बीच की दूरी प्रकाश तरंग दैर्ध्य के साथ कम्यूटेट होती है।

वी। लेजर डिस्क एक परावर्तक विवर्तन झंझरी है, जिस पर खांचे बहुत करीब हैं, और प्रकाश तरंग के लिए एक बाधा को दर्शाते हैं।

छठी। नायलॉन जाली जिसे हमने विशेष रूप से इस प्रयोगशाला के काम के लिए बनाया था, कपड़े की सुंदरता और तंतुओं की निकटता के कारण, एक अच्छा द्वि-आयामी विवर्तन झंझरी है।

विषय: हस्तक्षेप और प्रकाश के विवर्तन की घटनाओं का अवलोकन।

उद्देश्य: हस्तक्षेप और विवर्तन की घटना का प्रयोगात्मक अध्ययन करें।

उपकरण:

• साबुन समाधान के साथ चश्मा;
• संभाल के साथ तार की अंगूठी;
• नायलॉन कपड़े;
• कॉम्पैक्ट डिस्क;
• उज्ज्वल दीपक;
• नली;
• दो ग्लास प्लेटें;
• ब्लेड;
• चिमटी;
• नायलॉन का कपड़ा।

सैद्धांतिक हिस्सा

हस्तक्षेप किसी भी प्रकृति की तरंगों की एक विशेषता है: यांत्रिक, विद्युत चुम्बकीय। वेव हस्तक्षेप दो (या कई) तरंगों के अंतरिक्ष में होने वाला योग है, जिसके परिणामस्वरूप विभिन्न तरंगों के प्रवर्धन या क्षीणन को विभिन्न बिंदुओं पर प्राप्त किया जाता है। एक स्थिर हस्तक्षेप पैटर्न के गठन के लिए, सुसंगत (सुसंगत) तरंग स्रोत आवश्यक हैं। सुसंगत तरंगें समान आवृत्ति और निरंतर चरण अंतर वाली तरंगें हैं।

अधिकतम शर्तें Δd \u003d ± केन्यूनतम की शर्तें Δd \u003d Δ (2k + 1) λ / 2 जहां के \u003d 0; ± 1; ± 2; ± 3; ... (तरंगों के पाठ्यक्रम में अंतर सम-तरंगों की संख्या के बराबर है

हस्तक्षेप पैटर्न उच्च और निम्न प्रकाश तीव्रता के क्षेत्रों का नियमित रूप से प्रत्यावर्तन है। प्रकाश हस्तक्षेप दो या दो से अधिक प्रकाश तरंगों के सुपरिंपोज होने पर प्रकाश विकिरण की ऊर्जा का स्थानिक पुनर्वितरण है। इसलिए, हस्तक्षेप और प्रकाश के विवर्तन की घटनाओं में, ऊर्जा के संरक्षण का नियम मनाया जाता है। हस्तक्षेप के क्षेत्र में, प्रकाश ऊर्जा केवल पुनर्वितरित होती है, अन्य प्रकार की ऊर्जा में नहीं बदल जाती है। कुल प्रकाश ऊर्जा के सापेक्ष हस्तक्षेप पैटर्न के कुछ बिंदुओं पर ऊर्जा में वृद्धि को अन्य बिंदुओं पर इसमें कमी (कुल प्रकाश ऊर्जा स्वतंत्र स्रोतों से दो प्रकाश किरणों की प्रकाश ऊर्जा है) में मुआवजा दिया जाता है।
लाइट स्ट्रिप्स ऊर्जा मैक्सीमा, मिनिमा के लिए अंधेरे वाले के अनुरूप हैं।

विचलन, आयताकार प्रसार से एक तरंग के विचलन की घटना है क्योंकि यह छोटे छिद्रों से गुजरता है और लहर लगभग सभी बाधाओं से झुकती है। विवर्तन के प्रकट होने की स्थिति: घ< λ, कहाँ पे घ - बाधा का आकार λ - तरंग दैर्ध्य। बाधाओं (छिद्रों) के आयामों को तरंगदैर्ध्य के साथ कम या कम होना चाहिए। इस घटना (विवर्तन) का अस्तित्व ज्यामितीय प्रकाशिकी के नियमों के अनुप्रयोग के क्षेत्र को सीमित करता है और ऑप्टिकल उपकरणों की रिज़ॉल्यूशन सीमा का कारण है। विवर्तन झंझरी एक ऑप्टिकल उपकरण है जो नियमित रूप से स्थित तत्वों की एक बड़ी संख्या की आवधिक संरचना है, जिस पर प्रकाश विवर्तन होता है। एक परिभाषित विवर्तन झंझरी के लिए परिभाषित और स्थिर प्रोफ़ाइल के साथ स्ट्रोक एक ही अंतराल पर दोहराया जाता है घ (जाली अवधि)। तरंग दैर्ध्य पर उस पर प्रकाश घटना की एक बीम बिछाने के लिए एक विवर्तन झंझरी की क्षमता इसकी मुख्य संपत्ति है। चिंतनशील और पारदर्शी विवर्तन झंझरी के बीच भेद। आधुनिक उपकरण मुख्य रूप से चिंतनशील विवर्तन झंझरी का उपयोग करते हैं। विवर्तन अधिकतम देखने की स्थिति: d sin (φ) \u003d (kλ

काम के लिए दिशा-निर्देश

1. साबुन के घोल में वायर फ्रेम को कम करें। एक साबुन फिल्म में एक हस्तक्षेप पैटर्न को देखें और आकर्षित करें। जब फिल्म को सफेद रोशनी (एक खिड़की या दीपक से) से रोशन किया जाता है, तो प्रकाश धारियों का रंग होता है: शीर्ष पर - नीला, नीचे - लाल में। साबुन के बुलबुले को उड़ाने के लिए एक ग्लास ट्यूब का उपयोग करें। उसे देखो। जब सफेद रोशनी से रोशन किया जाता है, तो रंगीन हस्तक्षेप रिंगों का गठन मनाया जाता है। जैसे-जैसे फिल्म की मोटाई घटती जाती है, रिंग का विस्तार होता है, नीचे की ओर बढ़ते जाते हैं।

सवालों का जवाब दो:

1. साबुन के बुलबुले में इंद्रधनुषी रंग क्यों होता है?
2. इंद्रधनुषी धारियों का क्या आकार होता है?
3. हर समय बुलबुले का रंग क्यों बदलता है?

2. कांच की प्लेटों को अच्छी तरह से पोंछें, उन्हें एक साथ मोड़ें और अपनी उंगलियों से उन्हें निचोड़ें। प्लेटों के बीच संपर्क सतहों के अपूर्ण आकार के कारण, बेहतरीन वायु वाहिकाएं बनती हैं, जिससे उज्ज्वल इंद्रधनुष अंगूठी के आकार या अनियमित आकार के स्ट्रिप्स बंद हो जाते हैं। जब प्लेट को संपीड़ित करने वाला बल बदलता है, तो स्ट्रिप्स की व्यवस्था और आकार परिलक्षित और प्रेषित प्रकाश दोनों में बदल जाते हैं। आपके द्वारा देखे गए चित्र खींचे।

सवालों का जवाब दो:

1. चमकीले इंद्रधनुष के छल्ले के आकार या अनियमित आकार के स्ट्रिप्स कुछ स्थानों पर क्यों देखे जाते हैं जहां प्लेटें स्पर्श करती हैं?
2. दबाव में बदलाव के परिणामस्वरूप परिणामी हस्तक्षेप के आकार और व्यवस्था में परिवर्तन क्यों होता है?

3. आंख के स्तर पर सीडी को क्षैतिज रूप से रखें। आप क्या देख रहे हैं? देखी गई घटनाओं को समझाइए। हस्तक्षेप पैटर्न का वर्णन करें।

4. जलते हुए दीपक के धागे पर नायलॉन के कपड़े से देखें। धुरी को धुरी के चारों ओर घुमाते हुए, समकोण पर पार किए गए दो विवर्तन बैंड के रूप में एक स्पष्ट विवर्तन पैटर्न प्राप्त करें। मनाया विवर्तन पार ड्रा।

5. कैलिपर जबड़े (0.05 मिमी और 0.8 मिमी की भट्ठा चौड़ाई के साथ) द्वारा गठित भट्ठा के माध्यम से जलते हुए दीपक के फिलामेंट को देखने पर दो विवर्तन पैटर्न का निरीक्षण करें। हस्तक्षेप पैटर्न की प्रकृति में परिवर्तन का वर्णन करें जब कैलीपर ऊर्ध्वाधर अक्ष के चारों ओर आसानी से घूमता है (0.8 डिग्री की भट्ठा चौड़ाई के साथ)। दो ब्लेड के साथ इस प्रयोग को दोहराएं, उन्हें एक दूसरे के खिलाफ दबाएं। हस्तक्षेप पैटर्न की प्रकृति का वर्णन करें

निष्कर्ष नीचे लिखें। इंगित करें कि आपके किन प्रयोगों में हस्तक्षेप की घटना देखी गई? विवर्तन?

श्रमजीवी कार्य संख्या 4

प्रकाश के प्रसार की अवधि के अध्ययन।

पाठ का शैक्षिक उद्देश्य: एक विवर्तन झंझरी पर प्रकाश विवर्तन की घटना का उपयोग वर्णक्रमीय साधनों में किया जाता है और यह स्पेक्ट्रम की दृश्यमान सीमा के तरंग दैर्ध्य को निर्धारित करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, विवर्तन के नियमों का ज्ञान ऑप्टिकल उपकरणों की संकल्प शक्ति को निर्धारित करना संभव बनाता है। एक्स-रे विवर्तन शरीर की संरचना को परमाणुओं की एक नियमित व्यवस्था के साथ निर्धारित करना और बिना विनाश के शरीर की संरचना की नियमितता के उल्लंघन के कारण दोषों को निर्धारित करना संभव बनाता है।

मूलभूत सामग्री: काम के सफल समापन और वितरण के लिए, तरंग प्रकाशिकी के नियमों को जानना आवश्यक है।

सबक के लिए तैयारी:

भौतिकी पाठ्यक्रम: दूसरा संस्करण।, 2004, चौ। 22, पीपी। 431-453।

, "सामान्य भौतिकी में पाठ्यक्रम", 1974, ,19-24, पीपी 113-147।

भौतिकी का कोर्स। 8 वां संस्करण। 2005, -54-58, पीपी 470-484।

प्रकाशिकी और परमाणु भौतिकी, 2000, अध्याय 3, पीपी। 74-121।

इनपुट नियंत्रण: प्रयोगशाला कार्यों की तैयारी सामान्य आवश्यकताओं और सवालों के जवाब के अनुसार, तैयार प्रयोगशाला कार्य रूप द्वारा नियंत्रित की जाती है:

1. विवर्तन झंझरी एक गरमागरम दीपक से प्रकाश को एक स्पेक्ट्रम में क्यों विघटित करता है?

2. विवर्तन झंझरी से किस दूरी पर विवर्तन का निरीक्षण करना बेहतर है?

3. अगर गरमागरम दीपक को हरे कांच के साथ बंद किया गया तो उसमें किस तरह का स्पेक्ट्रम होगा?

4. माप कम से कम तीन बार क्यों किया जाना चाहिए?

5. स्पेक्ट्रम का क्रम कैसे निर्धारित किया जाता है?

6. अंतर के करीब स्पेक्ट्रम का रंग क्या है और क्यों?

उपकरण और सामान: डिफ़्रैक्शन ग्रेटिंग,

सैद्धांतिक परिचय और प्रारंभिक डेटा:

एक आइसोट्रोपिक (सजातीय) माध्यम में फैलने वाली कोई भी तरंग, जिसके गुण बिंदु से बिंदु तक नहीं बदलते हैं, इसके प्रसार की दिशा को संरक्षित करता है। एक अनिसोट्रोपिक (अमानवीय) माध्यम में, जहां लहरें अलग-अलग आयामों का अनुभव करती हैं और लहर सामने की सतह पर चरणबद्ध होती हैं, प्रारंभिक प्रसार दिशा बदलती है। इस घटना को विवर्तन कहा जाता है। विचलन किसी भी प्रकृति की तरंगों में निहित है, और व्यावहारिक रूप से आयताकार से प्रकाश के प्रसार की दिशा के विचलन में खुद को प्रकट करता है।

तरंग, आयाम या चरण में किसी भी स्थानीय परिवर्तन में विकर्षण होता है। इस तरह के परिवर्तन लहर (स्क्रीन) के मार्ग में अपारदर्शी या आंशिक रूप से पारदर्शी बाधाओं की उपस्थिति, या एक अलग अपवर्तक सूचकांक (चरण प्लेट) के साथ माध्यम के वर्गों के कारण हो सकते हैं।

ऊपर संक्षेप में, हम निम्नलिखित तैयार कर सकते हैं:

छेद के पारित होने के दौरान और स्क्रीन के किनारों के पास रेक्टिलाइनियर प्रसार से प्रकाश तरंगों के विचलन की घटना को कहा जाता है विवर्तन।

यह संपत्ति प्रकृति की परवाह किए बिना सभी तरंगों में निहित है। संक्षेप में, विवर्तन हस्तक्षेप से अलग नहीं है। जब कुछ स्रोत होते हैं, तो उनकी संयुक्त कार्रवाई के परिणाम को हस्तक्षेप कहा जाता है, और यदि कई स्रोत हैं, तो वे विवर्तन की बात करते हैं। उस दूरी पर निर्भर करता है जिससे तरंग उस वस्तु के पीछे देखी जाती है जिस पर विवर्तन होता है, विवर्तन प्रतिष्ठित होता है Fraunhofer या Fresnel:

· यदि विवर्तन पैटर्न वस्तु से एक सीमित दूरी पर मनाया जाता है जिससे विवर्तन उत्पन्न होता है और तरंग मोर्चे की वक्रता को ध्यान में रखा जाना चाहिए, तो फ्रेस्नेल विवर्तन। फ्रेसेल विवर्तन के साथ, स्क्रीन पर बाधा की एक विवर्तन छवि देखी जाती है;

· यदि तरंग मोर्च समतल (समांतर किरणें) हैं और विवर्तन रूप बड़ी दूरी पर मनाया जाता है (लेंस इसके लिए उपयोग किए जाते हैं), तो हम बात कर रहे हैं फ्राउनहोफर विवर्तन.

वर्तमान कार्य में, विवर्तन घटना का उपयोग प्रकाश की तरंग दैर्ध्य निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

तथा"। जब लहर सामने खाई तक पहुँचती है और स्थिति AB (चित्र 1) को लेती है, तो चित्र 2 के अनुसार ह्यूजेंस सिद्धांत इस वेवफ्रंट के सभी बिंदु वेवफ्रंट मोशन की दिशा में फैलती गोलाकार माध्यमिक तरंगों के सुसंगत स्रोत होंगे।

विमान एबी के बिंदुओं से फैलने वाली तरंगों पर विचार करें कि मूल (छवि 2) के साथ कुछ कोण बनाते हैं। यदि हम इन किरणों के मार्ग में AB प्लेन के समानांतर एक लेंस लगाते हैं, तो अपवर्तन के बाद की किरणें लेंस के फ़ोकल प्लेन में स्थित स्क्रीन के कुछ बिंदु M पर परिवर्तित हो जाती हैं और एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करेंगी (पॉइंट O लेंस का मुख्य फ़ोकस है)। हम किरणों के चयनित बीम की दिशा में बिंदु ए से लंबवत एसी को गिराते हैं। फिर, एसी प्लेन से और आगे लेंस के फोकल प्लेन से, समानांतर किरणें अपने यात्रा अंतर को नहीं बदलती हैं।

पथ का अंतर, जो हस्तक्षेप की स्थिति निर्धारित करता है, प्रारंभिक मोर्चे एबी से विमान एसी के रास्ते पर ही उत्पन्न होता है और विभिन्न बीमों के लिए अलग होता है। इन किरणों के हस्तक्षेप की गणना करने के लिए, हम फ्रेस्नेल ज़ोन विधि लागू करते हैं। ऐसा करने के लिए, मानसिक रूप से रेखा ई.पू. को लंबाई l / 2 के खंडों की एक श्रृंखला में विभाजित करें। बीसी \u003d की दूरी पर एपाप जे z \u003d के भीतर रखना ए× पाप जे / (0.5l) ऐसे सेगमेंट के। इन खंडों के सिरों से AC के समानांतर रेखाएँ खींचना, जब तक वे AB के साथ मिलते हैं, हम अंतर के तरंग मोर्चे को समान चौड़ाई के स्ट्रिप्स की श्रृंखला में विभाजित करते हैं, और ये स्ट्रिप्स इस स्थिति में होंगे fresnel क्षेत्र.

उपरोक्त निर्माण से यह निम्नानुसार है कि हर दो पड़ोसी फ्रेस्नेल जोन से आने वाली तरंगें विपरीत चरणों में बिंदु M पर पहुंचती हैं और एक दूसरे को रद्द करती हैं। यदि एक इस तरह के निर्माण के साथ अंचल की संख्या होगा यहाँ तक की, फिर पड़ोसी क्षेत्रों की प्रत्येक जोड़ी स्क्रीन पर एक दूसरे को और दिए गए कोण पर पारस्परिक रूप से रद्द कर देगी होगा न्यूनतम हल्का

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

इस प्रकार, जब स्लिट के किनारों से आने वाली किरणों के मार्ग में अंतर आधी-आधी लहरों के बराबर होता है, तो हम स्क्रीन पर अंधेरे धारियों का निरीक्षण करेंगे। उनके बीच के अंतराल में, रोशनी की अधिकतमता देखी जाएगी। वे उन कोणों के अनुरूप होंगे जिनके लिए लहर सामने विभाजित है अजीब संख्या fresnel क्षेत्र https://pandia.ru/text/80/353/images/image007_9.gif "चौड़ाई \u003d" 143 "ऊंचाई \u003d" 43 src \u003d "\u003e, (2)

जहाँ k \u003d 1, 2, 3, ..., https: //pandia.ru/text/80/353/images/image008_7.gif "align \u003d" left "width \u003d" 330 "height \u003d" 219 "" फ़ॉर्मूला (1) ) और (2) प्राप्त किया जा सकता है, और अगर हम सीधे प्रयोगशाला कार्य क्रमांक 66 से हस्तक्षेप की शर्तों का उपयोग करते हैं। वास्तव में, अगर हम पड़ोसी फ्रेसेल जोन से दो किरणें लेते हैं ( यहाँ तक की ज़ोन की संख्या), फिर उनके बीच का मार्ग अंतर आधा तरंग दैर्ध्य के बराबर है, अर्थात। अजीब आधी लहरों की संख्या। इसलिए, हस्तक्षेप करते समय, ये किरणें स्क्रीन पर कम से कम रोशनी देती हैं, अर्थात स्थिति (1) प्राप्त की जाती है। चरम Fresnel क्षेत्रों से किरणों के लिए भी ऐसा ही करके, के लिए अजीब ज़ोन की संख्या हम सूत्र (2) प्राप्त करते हैं।

https://pandia.ru/text/80/353/images/image010_7.gif "चौड़ाई \u003d" 54 "ऊंचाई \u003d" 55 src \u003d "\u003e।

· यदि अंतर बहुत संकीर्ण है (<< 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.

· यदि अंतर बहुत व्यापक है ( ए\u003e\u003e एल), फिर पहला न्यूनतम एक कोण पर रेक्टिलाइनियर प्रसार से बहुत कम विचलन के अनुरूप होगा। इसलिए, स्क्रीन पर हमें अंतराल की एक ज्यामितीय छवि मिलती है, जो पतली बारी-बारी से अंधेरे और हल्की धारियों द्वारा किनारा करती है।

· स्पष्ट विवर्तन उतार तथा चढ़ाव केवल मध्यवर्ती मामले में मनाया जाएगा, जब अंतराल चौड़ाई ए कई Fresnel क्षेत्रों फिट होगा।

एक भट्ठा गैर-मोनोक्रोमैटिक को रोशन करते समय ( सफेद) अलग-अलग रंगों के लिए प्रकाश विवर्तन मैक्सिमा। छोटे एल है, विवर्तन मैक्सिमा को छोटे कोणों पर मनाया जाता है। सभी रंगों की किरणें स्क्रीन के केंद्र में शून्य के स्ट्रोक अंतर के साथ आती हैं, इसलिए केंद्र में छवि सफेद होगी. दायी ओर तथा बाएं केंद्रीय अधिकतम से विवर्तन स्पेक्ट्रा सबसे पहला, दूसरा तथा आदि। गण।

डिफ़्रैक्शन ग्रेटिंग

विवर्तन मैक्सिमा की तीव्रता को बढ़ाने के लिए, एक स्लिट का उपयोग नहीं किया जाता है, लेकिन विवर्तन झंझरी।

विवर्तन झंझरी समान चौड़ाई के समानांतर स्लिट्स की एक श्रृंखला है एअपारदर्शी अंतराल द्वारा अलग किया गया ख। रकम ए+ ख = घ बुलाया अवधि या स्थिर डिफ़्रैक्शन ग्रेटिंग।

विवर्तन झंझरी कांच या धातु पर बने होते हैं (बाद वाले मामले में, झंझरी को चिंतनशील कहा जाता है)। बेहतरीन हीरे के बिंदु के साथ, एक ही चौड़ाई के पतले समानांतर स्ट्रोक की श्रृंखला और एक दूसरे से समान दूरी पर एक विभाजित मशीन के साथ लगाया जाता है। इस मामले में, सभी दिशाओं में प्रकाश बिखेरने वाले स्ट्रोक अपारदर्शी स्थानों की भूमिका निभाते हैं, और प्लेट के अछूते स्थान अंतराल की भूमिका निभाते हैं। कुछ झंझरी में प्रति 1 मिमी स्ट्रोक की संख्या 2000 तक पहुंच जाती है।

एन स्लॉट से विवर्तन पर विचार करें। समान स्लिट्स की एक प्रणाली के माध्यम से प्रकाश के पारित होने के साथ, विवर्तन पैटर्न बहुत जटिल है। इस मामले में, किरणों से विक्षेपित किया जाता है विभिन्न लेंस के फोकल समतल में स्लिट्स एक-दूसरे के ऊपर रखे जाते हैं और दखल नामा आपस में। यदि स्लॉट की संख्या एन है, तो एन बीम एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप करते हैं। विवर्तन के परिणामस्वरूप, गठन की स्थिति विवर्तन मैक्सिमा रूप ले लेगा

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

एक भट्ठा द्वारा विवर्तन की तुलना में, स्थिति विपरीत में बदल गई:

मैक्सिमा संतोषजनक स्थिति (3) कहलाती है मुख्य। मिनिमा की स्थिति में परिवर्तन नहीं होता है, क्योंकि उन दिशाओं में जिनमें से कोई भी स्लिट्स प्रकाश नहीं भेजता है, एन स्लॉट्स के साथ भी इसे प्राप्त नहीं करता है।

इसके अलावा, निर्देश संभव हैं जिसमें विभिन्न स्लॉट्स द्वारा भेजे गए प्रकाश को बुझा दिया जाता है (पारस्परिक रूप से नष्ट)। सामान्य मामले में, एन अंतराल से विवर्तन पर, निम्नलिखित बनते हैं:

1) मुख्य उतार

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

3) वृद्धिशील चढ़ाव.

यहाँ, पहले की तरह, ए - स्लॉट की चौड़ाई;

d \u003d a + b - विवर्तन झंझरी की अवधि।

दो मुख्य मैक्सिमाओं के बीच एन - 1 अतिरिक्त मिनीमा हैं जो माध्यमिक मैक्सिमा (छवि 5) द्वारा अलग किए गए हैं, जिनकी तीव्रता काफी है। कम तीव्रता प्रमुख ऊंचे स्थान।

बशर्ते 0 "स्टाइल \u003d" मार्जिन-लेफ्ट: 5.4pt; बॉर्डर-पतन: पतन "\u003e

विवर्तन झंझरी के रिज़ॉल्यूशन एल / डीएल इस स्पेक्ट्रम में दो करीबी तरंग दैर्ध्य एल 1 और एल 2 के लिए रोशनी मैक्सिमा को अलग करने के लिए झंझरी की क्षमता की विशेषता है। यहां डीएल \u003d एल 2 - एल 1। यदि एल / डीएल\u003e केएन, तब l1 और l2 के लिए रोशनी मैक्सिमा को kth ऑर्डर स्पेक्ट्रम में अनुमति नहीं है।

कार्य निष्पादन आदेश:

व्यायाम 1. एक विवर्तन झंझरी का उपयोग करके प्रकाश तरंग दैर्ध्य का निर्धारण।

1. स्लिट के साथ पैमाने को आगे बढ़ाते हुए, स्लिट से पूर्व निर्धारित दूरी "y" पर विवर्तन झंझरी सेट करें।

2. शून्य अधिकतम के दोनों तरफ 1, 2, 3 ऑर्डर का स्पेक्ट्रा प्राप्त करें।

3. शून्य अधिकतम के बीच की दूरी को मापें और शून्य के दाईं ओर स्थित पहले अधिकतम - X1, शून्य अधिकतम के बीच और शून्य के चित्रा 6 के बाईं ओर स्थित पहली अधिकतम - x2। किसी दिए गए तीव्रता के अनुसार कोण j को ढूंढें और निर्धारित करें। वायलेट, हरे और लाल रंगों की मैक्सिमा के लिए माप किए जाते हैं, "y" के तीन मूल्यों के लिए 1, 2 और 3 के परिमाण के स्पेक्ट्रा में। उदाहरण के लिए, के लिए y1 = 15, y2 \u003d 20 और y3 \u003d 30 सेमी।

4. जाली निरंतर जानने ( घ \u003d 0.01 मिमी) और कोण j जिस पर दिए गए रंग और ऑर्डर की अधिकतम तीव्रता देखी जाती है, सूत्र द्वारा तरंग दैर्ध्य l ज्ञात करें:

यहाँ क मोदुलो लिया।

5. स्पेक्ट्रम के वायलेट, हरे और लाल क्षेत्रों के अनुरूप पाए गए तरंग दैर्ध्य के लिए पूर्ण त्रुटि की गणना करें।

6. माप और गणना के परिणाम तालिका में दर्ज किए जाते हैं।

सवालों और कार्यों को नियंत्रित करें।

1. विवर्तन की घटना क्या है?

2. फ्रेस्नेल विवर्तन और फ्रैन्होफ़र विवर्तन में क्या अंतर है?

3. ह्यूजेंस-फ्रेस्नेल सिद्धांत को बताएं।

4. Huygens-Fresnel सिद्धांत का उपयोग करके विवर्तन को कैसे समझाया जा सकता है?

5. फ्रेस्नेल जोन क्या हैं?

6. किन शर्तों को पूरा किया जाना चाहिए ताकि विवर्तन को देखा जा सके?

7. एक ही भट्ठा से विवर्तन का वर्णन करें।

8. विवर्तन झंझरी द्वारा विचलन। इस मामले के बीच मौलिक अंतर और एक भट्ठा द्वारा विवर्तन क्या है?

9. किसी दिए गए विवर्तन झंझरी के लिए विवर्तन स्पेक्ट्रा की अधिकतम संख्या कैसे निर्धारित करें?

10. कोणीय फैलाव और संकल्प जैसी विशेषताओं को क्यों पेश किया जाता है?