Gangguan kerja makmal dalam filem sabun. Pemerhatian kerja makmal terhadap fenomena gangguan dan difraksi cahaya

Tujuan kerja: perhatikan gangguan dan difraksi cahaya.

Peranti dan aksesori:

pinggan kaca 2 pcs.

kepingan nilon atau cambric 1pc.

filem yang diterangi dengan slot 1pc.

dibuat dengan pisau cukur 1pc.

rekod gramofon (atau cebisan rakam gramofon) 1pc.

vernier caliper 1pc.

lampu dengan filamen lurus (satu untuk keseluruhan kumpulan) 1pc.

pensel berwarna 6pcs.

Menyiapkan kerja:

1. Kami memerhatikan corak gangguan:

2. Lap pinggan kaca dengan teliti, pasangkannya dan peras dengan jari anda.

3. Pertimbangkan plat dalam cahaya yang dipantulkan dengan latar belakang gelap.

4. Di beberapa tempat yang bersentuhan dengan pelat, kita melihat garis-garis berbentuk cincin berwarna terang atau berbentuk tidak teratur.

5. Perhatikan perubahan bentuk dan lokasi gangguan yang dihasilkan dengan perubahan tekanan.

6. Kami melihat corak gangguan dalam cahaya yang dipancarkan dan lakarkannya.

Rajah 1. Corak gangguan.

7. Pertimbangkan corak gangguan ketika cahaya menyentuh permukaan cakera padat dan lakarkannya dalam protokol.

Rajah 2. Corak gangguan.

8. Perhatikan corak difraksi:

9. Pasang jurang 0.5 mm antara rahang caliper.

10. Kami meletakkan celah dekat dengan mata, meletakkannya secara menegak.

11. Melihat melalui celah pada filamen bercahaya yang terletak secara menegak, kami memerhatikan jalur pelangi di kedua-dua sisi filamen (spektrum difraksi).

12. Mengvariasikan lebar celah dari 0,5 hingga 0,8 mm, kita perhatikan bagaimana perubahan ini mempengaruhi spektrum difraksi.

13. Lakarkan corak difraksi.

Rajah 3. Corak difraksi.

14. Kami memerhatikan spektrum difraksi dalam cahaya yang dipancarkan dengan bantuan kepingan nilon atau kambrik, filem fotografi yang diterangi dengan celah dan menariknya ke dalam laporan.

Rajah 4. Corak difraksi.

Pengeluaran:

Jawapan untuk soalan keselamatan:

Kerja makmal No. 17.

Topik: Penentuan panjang gelombang cahaya menggunakan parutan difraksi.

Tujuan kerja: Penentuan panjang gelombang cahaya menggunakan parutan difraksi.

Peranti dan aksesori:

alat untuk menentukan panjang gelombang cahaya 1pc.

parutan difraksi 1 pc.

sumber cahaya 1pc.

Menyiapkan kerja:

1. Kami memasang pemasangan menggunakan Rajah 1.1 garis panduan.

Gambar 1. Skema persediaan untuk menentukan panjang gelombang cahaya.

2. Kami menetapkan skala pada jarak paling besar dari kisi difraksi dan mengarahkan pemasangan ke sumber cahaya, setelah menerima spektrum difraksi =

3. Tentukan pergeseran rasuk dari celah ke tengah bahagian ungu spektrum

4. Hitung nilai panjang gelombang sinar violet dengan menggunakan formula:

5. Kami mengulangi percubaan untuk warna hijau, merah spektrum difraksi dan mengira panjang gelombang gelombang cahaya sinar hijau dan merah dengan formula:

6. Kami membandingkan nilai yang diperoleh dengan nilai jadual rata-rata dari perenggan 3 arahan metodologi dan mengira ralat pengukuran relatif menggunakan formula:

Kerja makmal No. 11. Pemerhatian terhadap fenomena gangguan dan difraksi cahaya.
Tujuan karya: untuk mengkaji secara eksperimen fenomena gangguan dan difraksi cahaya, untuk mendedahkan keadaan berlakunya fenomena ini dan sifat pengagihan tenaga cahaya di ruang angkasa.
Peralatan: lampu elektrik dengan filamen lurus (satu per kelas), dua piring kaca, tiub PVC, gelas dengan larutan sabun, cincin dawai dengan pemegang dengan diameter 30 mm, pisau, sehelai kertas ј lembaran, kain nilon 5x5 cm, parutan difraksi, penapis cahaya ...

Teori ringkas
Gangguan dan difraksi adalah fenomena ciri gelombang apa pun: mekanikal, elektromagnetik. Gangguan gelombang adalah penambahan dua (atau beberapa) gelombang di ruang angkasa, di mana pada titik yang berlainan ruang penguatan atau pelemahan gelombang yang dihasilkan diperoleh. Gangguan diperhatikan apabila gelombang yang dipancarkan oleh sumber cahaya yang sama ditumpangkan, sampai pada titik tertentu dengan cara yang berbeza. Untuk pembentukan corak gangguan yang stabil, gelombang koheren diperlukan - gelombang yang mempunyai frekuensi yang sama dan perbezaan fasa malar. Gelombang koheren dapat diperoleh pada lapisan tipis oksida, lemak, pada jurang baji udara antara dua gelas lutsinar yang saling menekan antara satu sama lain.
Amplitud anjakan yang dihasilkan pada titik C bergantung pada perbezaan jalur gelombang pada jarak d2 - d1.
[Muat turun fail untuk melihat gambar] Keadaan maksimum - (penguatan ayunan): perbezaan jalur gelombang sama dengan bilangan gelombang separuh genap
di mana k = 0; ± 1; ± 2; ± 3;
[Muat turun fail untuk melihat gambar] Gelombang dari sumber A dan B akan tiba di titik C dalam fasa yang sama dan "saling memperkuat.
Sekiranya perbezaan jalan sama dengan bilangan gelombang separuh ganjil, maka gelombang akan saling melemahkan dan minimum akan diperhatikan pada titik pertemuan mereka.

[Muat turun fail untuk melihat gambar] [Muat turun fail untuk melihat gambar]
Gangguan cahaya menghasilkan pengagihan semula tenaga tenaga gelombang cahaya secara spasial.
Difraksi adalah fenomena penyimpangan gelombang dari penyebaran segiempat ketika melalui lubang kecil dan membongkok oleh gelombang rintangan kecil.
Difraksi dijelaskan oleh prinsip Huygens-Fresnel: setiap titik halangan, yang telah dicapai aolna, menjadi sumber gelombang sekunder, koheren, yang menyebarkan di luar tepi halangan dan saling mengganggu, membentuk gangguan stabil corak - penggantian maksimum dan minimum pencahayaan, pelangi diwarnai cahaya putih. Keadaan untuk manifestasi difraksi: Dimensi rintangan (lubang) mestilah lebih kecil atau sepadan dengan panjang gelombang. Difraksi diperhatikan pada benang nipis, calar pada kaca, pada potongan celah-menegak dalam selembar kertas, pada bulu mata di titisan air di kaca berkabus, pada kristal ais di awan atau di kaca, pada bulu penutup serangga chitinous, pada bulu burung, pada CD, kertas pembungkus., pada parutan difraksi.,
Pecahan difraksi adalah alat optik yang merupakan struktur berkala dari sebilangan besar elemen jarak yang kerap di mana berlaku difraksi cahaya. Alur dengan profil yang ditentukan dan tetap untuk parutan difraksi yang diberikan diulang pada selang waktu yang sama d (tempoh parutan). Keupayaan parutan difraksi untuk menguraikan seberkas cahaya yang jatuh di atasnya mengikut panjang gelombang adalah sifat utamanya. Bezakan antara pemisah difraksi reflektif dan telus. Dalam peranti moden, terutamanya jerat difraksi reflektif digunakan.

Kemajuan:
Tugas 1. A) Pemerhatian gangguan pada filem nipis:
Uji 1. Celupkan cincin wayar ke dalam air sabun. Filem sabun terbentuk di gelang wayar.
Letakkannya secara menegak. Kami memerhatikan jalur mendatar cahaya dan gelap berubah lebar dan warnanya apabila ketebalan filem berubah. Lihat gambar melalui penapis cahaya.
Tuliskan berapa jalur yang diperhatikan dan bagaimana warna bergantian di dalamnya?
Eksperimen 2. Gunakan tiub PVC untuk meniup gelembung sabun dan memeriksanya dengan teliti. Semasa menerangi dengan cahaya putih, perhatikan pembentukan bintik-bintik gangguan, yang diwarnai dengan warna spektrum.Kaji gambar melalui penapis cahaya.
Warna apa yang kelihatan di gelembung dan bagaimana mereka bergantian dari atas ke bawah?
B) Pemerhatian gangguan pada baji udara:
Eksperimen 3. Lap dua pinggan kaca dengan teliti, lipat bersama dan peras dengan jari anda. Kerana ketidaksempurnaan bentuk permukaan yang bersentuhan antara plat, lompang udara paling tipis terbentuk - ini adalah baji udara, gangguan berlaku pada mereka. Apabila daya pemampatan plat berubah, ketebalan baji udara berubah, yang membawa kepada perubahan lokasi dan bentuk gangguan maksimum dan minimum. Kemudian periksa gambar melalui penapis cahaya.
Lakarkan apa yang anda lihat dalam cahaya putih dan apa yang anda lihat melalui penapis.

Buat kesimpulan: Mengapa gangguan berlaku, bagaimana menjelaskan warna maksima dalam corak gangguan, yang mempengaruhi kecerahan dan warna gambar.

Tugasan 2: Pemerhatian difraksi cahaya.
Eksperimen 4. Dengan pisau kami memotong celah dalam selembar kertas, sapukan kertas itu ke mata dan lihat melalui celah pada lampu sumber cahaya. Kami memerhatikan tinggi dan rendah pencahayaan, kemudian periksa gambar melalui penapis cahaya.
Lakarkan corak difraksi yang dilihat dalam cahaya putih dan cahaya monokromatik.
Dengan mengubah bentuk kertas, kita mengurangkan lebar celah dan memerhatikan difraksi.
Eksperimen 5. Pertimbangkan lampu sumber cahaya melalui parutan difraksi.
Bagaimanakah corak difraksi berubah?
Pengalaman 6. Lihat melalui kain nilon pada benang lampu bercahaya. Memusingkan kain di sekitar paksinya, mencapai corak difraksi yang jelas dalam bentuk dua pinggiran difraksi yang disilangkan pada sudut tepat.
Lukiskan salib difraksi yang diperhatikan. Terangkan fenomena ini.
Buat kesimpulan: mengapa berlakunya difraksi, bagaimana menerangkan warna maksima dalam corak difraksi, yang mempengaruhi kecerahan dan warna gambar.
Soalan kawalan:
Apa yang biasa berlaku antara fenomena gangguan dan fenomena difraksi?
Gelombang apa yang dapat memberikan corak gangguan yang stabil?
Mengapa tidak ada corak gangguan pada meja pelajar dari lampu yang digantung dari siling di dalam kelas?

6. Bagaimana menerangkan lingkaran berwarna di sekitar bulan?

Fail dilampirkan

tujuan kerja : untuk mengkaji ciri ciri gangguan dan difraksi cahaya.

Kemajuan

1. Gril nilon

Kami telah membuat alat yang sangat mudah untuk memerhatikan difraksi cahaya di persekitaran rumah tangga. Untuk ini kami menggunakan bingkai untuk slaid, sekeping bahan nilon yang sangat nipis dan gam Momen.

Hasilnya, kami mendapat kisi difraksi dua dimensi berkualiti tinggi.

Filamen nilon dijauhkan antara satu sama lain pada jarak urutan ukuran panjang gelombang cahaya. Akibatnya, kain nilon ini memberikan corak difraksi yang cukup jelas. Lebih-lebih lagi, kerana benang di ruang bersilang pada sudut tepat, kisi dua dimensi diperoleh.

2. Memohon lapisan susu

Semasa membuat larutan susu, cairkan satu sendok teh susu dengan 4-5 sudu air. Kemudian, pinggan kaca bersih yang disediakan sebagai substrat diletakkan di atas meja, beberapa tetes larutan disapu ke permukaan atasnya, dilumurkan dengan lapisan nipis di seluruh permukaan dan dibiarkan kering selama beberapa minit. Selepas itu, pinggan diletakkan di tepi, mengalirkan sisa larutan, dan akhirnya dikeringkan selama beberapa minit lagi dalam kedudukan condong.

3. Lapisan lycopodium

Setetes minyak mesin atau minyak sayuran digunakan pada permukaan piring yang bersih (sebutir lemak, marjerin, mentega atau jeli petroleum dapat diaplikasikan), dioleskan dengan lapisan tipis dan lap permukaan yang dilincirkan dengan lembut dengan kain bersih.

Lapisan lemak nipis yang tersisa di atasnya berfungsi sebagai asas melekit. Sebilangan kecil (secubit) lycopodium dituangkan ke permukaan ini, piring dimiringkan 30 darjah dan, mengetuk dengan jari di sepanjang tepi, mereka mencapai serbuk yang akan dituangkan ke pangkalnya. Di kawasan yang runtuh, jejak lebar tetap dalam bentuk lapisan likopodium yang cukup seragam.

Dengan menukar cerun plat, ulangi prosedur ini beberapa kali sehingga seluruh permukaan plat ditutup dengan lapisan yang serupa. Selepas itu, lebihan serbuk dituangkan dengan meletakkan piring secara menegak dan memukulnya dengan pinggirnya di atas meja atau objek pepejal yang lain.

Partikel sfera lycopodium (spora lycopodium) dicirikan oleh diameter tetap. Lapisan seperti itu, yang terdiri daripada sekumpulan besar lingkaran legap dengan diameter yang sama d yang diedarkan secara rawak ke atas permukaan substrat lutsinar, serupa dengan taburan intensiti dalam corak difraksi dari lubang bulat.

Pengeluaran:

Gangguan cahaya diperhatikan:

1) Menggunakan filem sabun pada bingkai dawai atau gelembung sabun biasa;

2) Peranti khas "cincin Newton".

Pemerhatian difraksi cahaya:

I. Lapisan susu dan lycopodium mewakili parutan difraksi semula jadi, kerana zarah susu dan spora lycopodium dekat dengan panjang gelombang cahaya. Gambarnya cukup terang dan jelas jika anda melihat persiapan ini pada sumber cahaya yang terang.

II. Parutan difraksi adalah instrumen makmal dengan resolusi 1/200, yang membolehkan anda memerhatikan difraksi cahaya dalam cahaya putih dan mono.

III. Sekiranya anda melihat sumber cahaya yang terang dengan menyipit bulu mata anda sendiri, anda juga dapat melihat difraksi.

IV. Bulu burung (villi paling tipis) Ia juga dapat digunakan sebagai parutan difraksi, kerana jarak antara vili dan ukurannya sepadan dengan panjang gelombang cahaya.

V. Cakera laser adalah kisi-kisi difraksi reflektif, alur-alur yang sangat dekat, dan merupakan halangan yang dapat diatasi untuk gelombang cahaya.

Vi. Parutan nilon, yang kami buat khas untuk kerja makmal ini, adalah parutan difraksi dua dimensi yang baik kerana ketebalan kain dan jarak serat.

Subjek: Pemerhatian terhadap fenomena gangguan dan difraksi cahaya.

Tujuan kerja: mengkaji secara eksperimen fenomena gangguan dan difraksi.

Peralatan:

• gelas dengan larutan sabun;
• cincin dawai dengan pemegang;
• kain nilon;
• CD;
• lampu pijar;
• angkup;
• dua pinggan kaca;
• bilah;
• pinset;
• kain nilon.

Bahagian teori

Gangguan adalah fenomena yang khas untuk gelombang apa pun: mekanikal, elektromagnetik. Gangguan gelombang adalah penambahan ruang dua (atau beberapa) gelombang, di mana pada titik-titik yang berlainan ruang penguatan atau kelemahan gelombang yang dihasilkan diperoleh. Untuk pembentukan corak gangguan yang stabil, diperlukan sumber gelombang yang sepadan (sepadan). Gelombang koheren adalah gelombang yang mempunyai perbezaan frekuensi dan fasa malar yang sama.

Syarat maksimum Δd = ± kλ, syarat minimum, Δd = ± (2k + 1) λ / 2 di mana k = 0; ± 1; ± 2; ± 3; ...(perbezaan jalur gelombang sama dengan bilangan gelombang separuh genap

Corak gangguan adalah penggantian kawasan yang kerap dengan intensiti cahaya yang meningkat dan menurun. Gangguan cahaya adalah pengagihan semula tenaga sinaran cahaya apabila dua atau lebih gelombang cahaya ditumpangkan. Oleh itu, dalam fenomena gangguan dan difraksi cahaya, hukum pemuliharaan tenaga dipatuhi. Di kawasan gangguan, tenaga cahaya hanya diagihkan semula, tanpa ditukar menjadi jenis tenaga lain. Peningkatan tenaga pada beberapa titik corak gangguan relatif terhadap jumlah tenaga cahaya dikompensasi oleh penurunannya pada titik-titik lain (jumlah tenaga cahaya adalah tenaga cahaya dari dua pancaran cahaya dari sumber bebas).
Jalur cahaya sepadan dengan maksimum tenaga, yang gelap - hingga minimum.

Difraksi adalah fenomena penyimpangan gelombang dari penyebaran segiempat ketika melalui lubang kecil dan sekitar halangan kecil oleh gelombang. Keadaan untuk manifestasi difraksi: d< λ, Di mana d- ukuran halangan, λ ialah panjang gelombang. Dimensi rintangan (lubang) harus lebih kecil atau sepadan dengan panjang gelombang. Kewujudan fenomena ini (difraksi) membatasi bidang penerapan undang-undang optik geometri dan merupakan alasan untuk had daya penyelesaian alat optik. Parutan difraksi adalah alat optik yang merupakan struktur berkala sebilangan besar elemen jarak yang kerap di mana berlaku difraksi cahaya. Pukulan dengan profil yang ditentukan dan tetap untuk parutan difraksi yang diberikan diulang pada selang waktu yang sama. d(tempoh kisi). Keupayaan parutan difraksi untuk mengembangkan sinar cahaya sepanjang panjang gelombang adalah harta utamanya. Bezakan antara pemisah difraksi reflektif dan telus. Dalam peranti moden, terutamanya jerat difraksi reflektif digunakan. Syarat untuk memerhatikan maksimum difraksi: d sin (φ) = ± kλ

Petunjuk untuk bekerja

1. Celupkan bingkai wayar ke dalam air sabun. Perhatikan dan lakarkan corak gangguan dalam filem sabun. Apabila filem diterangi dengan cahaya putih (dari tingkap atau lampu), jalur cahaya berwarna: di bahagian atas - biru, di bahagian bawah - berwarna merah. Tiup gelembung sabun menggunakan tiub kaca. Perhatikan dia. Apabila diterangi dengan cahaya putih, pembentukan cincin gangguan berwarna diperhatikan. Apabila ketebalan filem menurun, cincin mengembang dan bergerak ke bawah.

Sila jawab soalan:

1. Mengapa gelembung sabun berwarna pelangi?
2. Apakah bentuk jalur pelangi?
3. Mengapa warna gelembung berubah sepanjang masa?

2. Lap dengan teliti pinggan kaca, lipat bersama dan peras dengan jari anda. Kerana ketidaksempurnaan bentuk permukaan yang bersentuhan, lompang udara yang paling tipis terbentuk di antara pinggan, memberikan jalur berbentuk cahaya berwarna terang atau tertutup jalur yang tidak teratur. Apabila daya memampatkan plat berubah, susunan dan bentuk jalur berubah pada cahaya yang dipantulkan dan dipancarkan. Lakarkan gambar yang anda lihat.

Sila jawab soalan:

1. Mengapa terdapat jalur berbentuk cincin berwarna terang atau berbentuk tidak teratur di beberapa tempat yang bersentuhan dengan plat?
2. Mengapa bentuk dan lokasi pinggiran gangguan yang dihasilkan berubah dengan perubahan tekanan?

3. Letakkan CD secara mendatar pada tahap mata. Apa yang anda nampak? Terangkan fenomena yang diperhatikan. Terangkan corak gangguan.

4. Lihat melalui kain nilon di benang lampu yang terbakar. Memusingkan kain di sekitar paksi, capai corak difraksi yang jelas dalam bentuk dua pinggiran difraksi yang disilangkan pada sudut tepat. Lukiskan salib difraksi yang diperhatikan.

5. Perhatikan dua corak difraksi semasa melihat filamen lampu pembakar melalui celah yang dibentuk oleh rahang caliper (dengan lebar celah 0,05 mm dan 0,8 mm). Huraikan perubahan sifat corak gangguan dengan putaran caliper yang lancar di sekitar paksi menegak (dengan lebar celah 0.8 mm). Ulangi eksperimen ini dengan dua bilah, tekan bersama-sama. Terangkan sifat corak gangguan

Tuliskan penemuannya. Nyatakan, di mana eksperimen yang telah anda lakukan, fenomena gangguan diperhatikan? pembelauan?

KERJA MAKMAL No.4

KAJIAN FENOMENA PERBEZAAN CAHAYA.

Tujuan pembelajaran pelajaran: Fenomena difraksi cahaya dengan parutan difraksi digunakan dalam instrumen spektrum dan memungkinkan untuk menentukan panjang gelombang julat spektrum yang dapat dilihat. Di samping itu, pengetahuan mengenai undang-undang difraksi memungkinkan untuk menentukan daya penyelesaian peranti optik. Difraksi sinar-X memungkinkan untuk menentukan struktur badan dengan susunan atom yang tetap dan untuk menentukan kecacatan yang disebabkan oleh pelanggaran keteraturan struktur badan tanpa kerosakan.

Bahan asas: Untuk berjaya menyelesaikan dan menyampaikan karya, anda perlu mengetahui undang-undang gelombang optik.

Persediaan untuk pelajaran:

Kursus fizik: edisi ke-2, 2004, ch. 22, hlm. 431-453.

, "Kursus Fizik Umum", 1974, §19-24, hlm. 113-147.

Kursus Fizik. Edisi ke-8, 2005, §54-58, hlm. 470-484.

Optik dan Fizik Atom, 2000,: Bab 3, ms 74-121.

Kawalan masuk: Persiapan untuk kerja makmal dikendalikan mengikut borang kerja makmal yang disediakan, mengikut keperluan umum dan jawapan kepada soalan:

1.Mengapa parutan difraksi menguraikan cahaya dari lampu pijar menjadi spektrum?

2. Pada jarak berapa parut difraksi dari mana lebih baik memerhatikan difraksi?

3. Bagaimana rupa spektrum jika lampu pijar ditutup dengan kaca hijau?

4. Mengapa anda perlu mengukur sekurang-kurangnya tiga kali?

5. Bagaimana urutan spektrum ditentukan?

6. Warna spektrum apa yang terletak lebih dekat dengan celah dan mengapa?

Peranti dan aksesori: Parut difraksi,

Pengenalan teori dan data awal:

Sebarang gelombang yang merambat dalam medium isotropik (homogen), sifat yang tidak berubah dari satu titik ke satu titik, mengekalkan arah penyebarannya. Dalam medium anisotropik (tidak homogen), di mana gelombang mengalami perubahan amplitud dan fasa yang tidak sama pada permukaan muka gelombang semasa laluan gelombang, arah awal penyebaran berubah. Fenomena ini disebut difraksi. Difraksi wujud dalam gelombang apa pun, dan secara praktikal memanifestasikan dirinya dalam penyimpangan arah penyebaran cahaya dari segiempat.

Difraksi berlaku pada sebarang perubahan tempatan di gelombang, amplitud atau fasa. Perubahan sedemikian boleh disebabkan oleh adanya halangan legap atau separa telus di jalur gelombang (skrin), atau kawasan medium dengan indeks biasan yang berbeza (plat fasa).

Merumuskan apa yang telah diperkatakan, kita dapat merumuskan perkara berikut:

Fenomena pesongan gelombang cahaya dari penyebaran segiempat ketika melalui lubang dan berhampiran tepi skrin disebut pembelauan.

Harta ini wujud dalam semua gelombang, tanpa mengira alam. Pada dasarnya, difraksi tidak berbeza dengan gangguan. Apabila terdapat sedikit sumber, maka hasil dari tindakan bersama mereka disebut gangguan, dan jika ada banyak sumber, maka mereka berbicara tentang difraksi. Bergantung pada jarak dari mana gelombang diperhatikan di belakang objek di mana difraksi berlaku, difraksi dibezakan Fraunhofer atau Fresnel:

Sekiranya corak difraksi diperhatikan pada jarak terbatas dari objek yang menyebabkan difraksi dan perlu mengambil kira kelengkungan permukaan gelombang, maka mereka mengatakan tentang Difraksi fresnel... Dengan difraksi Fresnel, gambaran difraksi halangan diperhatikan di skrin;

Sekiranya bahagian depan gelombang rata (sinar selari) dan corak difraksi diperhatikan pada jarak yang sangat besar (lensa digunakan untuk ini), maka kita akan membincangkannya Difraksi Fraunhofer.

Dalam karya ini, fenomena difraksi digunakan untuk menentukan panjang gelombang cahaya.

tetapi Apabila gelombang depan sampai ke celah dan mengambil posisi AB (Gambar 1), maka menurut prinsip 2 Huygens semua titik muka gelombang ini akan menjadi sumber gelombang sekunder sfera yang meluas ke arah gerakan muka gelombang.

Pertimbangkan gelombang merambat dari titik satah AB ke arah yang membuat sudut tertentu dengan yang awal (Gambar 2). Sekiranya lensa diletakkan di jalur sinar ini selari dengan satah AB, maka sinar setelah pembiasan akan berkumpul di suatu titik M dari skrin yang terletak di satah fokus lensa dan akan saling mengganggu (titik O adalah fokus utama lensa). Mari kita turun dari titik A AC tegak lurus ke arah pancaran sinar yang dipilih. Kemudian, dari satah AC dan seterusnya ke satah fokus lensa, sinar selari tidak mengubah perbezaan jalannya.

Perbezaan jalan, yang menentukan keadaan gangguan, hanya timbul di jalan dari depan AB awal ke pesawat AC dan berbeza untuk rasuk yang berbeza. Untuk mengira gangguan sinar ini, kami menggunakan kaedah zon Fresnel. Untuk melakukan ini, bahagikan mental BC garis ke dalam rangkaian segmen panjang l / 2. Pada jarak BC = a Dosa j sesuai z = a× dosa j/(0.5l) segmen tersebut. Melukis dari hujung garis segmen ini selari dengan AC, sebelum bertemu dengan AB, kami membahagikan bahagian depan gelombang celah menjadi satu rangkaian jalur dengan lebar yang sama, jalur ini akan berada dalam kes ini Zon Fresnel.

Dari pembinaan di atas, gelombang yang datang dari setiap dua zon Fresnel yang berdekatan tiba di titik M dalam fasa bertentangan dan saling memadamkan. Sekiranya dengan struktur ini bilangan zon akan berubah sekata, kemudian setiap pasangan zon bersebelahan saling memadamkan satu sama lain dan pada sudut tertentu pada skrin akan jadi minimum pencahayaan

https://pandia.ru/text/80/353/images/image005_9.gif "lebar =" 25 "tinggi =" 14 src = ">.

Oleh itu, apabila perbezaan jalur sinar yang berasal dari tepi celah sama dengan bilangan gelombang separuh genap, kita akan melihat garis-garis gelap di skrin. Dalam selang waktu antara mereka, pencahayaan maksimum akan diperhatikan. Mereka akan sesuai dengan sudut di mana gelombang depan menerobos masuk ganjil nombor Zon Fresnel https://pandia.ru/text/80/353/images/image007_9.gif "lebar =" 143 "tinggi =" 43 src = ">, (2)

di mana k = 1, 2, 3, ..., https: //pandia.ru/text/80/353/images/image008_7.gif "align =" left "width =" 330 "height =" 219 "> Formula (1) dan (2) dapat diperoleh, dan jika kita secara langsung menggunakan kondisi gangguan dari makmal. Kerja No. 66. Memang, jika kita mengambil dua balok dari zon Fresnel yang berdekatan ( sekata bilangan zon), maka perbezaan jalan di antara mereka sama dengan separuh panjang gelombang, iaitu ganjil bilangan gelombang separuh. Oleh itu, mengganggu, sinar ini memberikan pencahayaan minimum di layar, iaitu, syarat (1) diperoleh. Berjalan dengan cara yang serupa untuk sinar dari zon Fresnel yang melampau, untuk ganjil bilangan zon yang kita peroleh formula (2).

https://pandia.ru/text/80/353/images/image010_7.gif "lebar =" 54 "tinggi =" 55 src = ">.

Sekiranya jurang sangat sempit (<< 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.

· Sekiranya celah sangat luas ( a>> l), maka minimum yang pertama akan sesuai dengan penyimpangan yang sangat kecil dari penyebaran segi empat tepat. Oleh itu, pada skrin kita mendapat gambaran geometri celah, yang dibatasi di sepanjang tepi dengan jalur gelap dan cahaya bergantian nipis.

Difraktif yang jelas tinggi dan minimum akan diperhatikan hanya dalam kes pertengahan, apabila lebar celah a beberapa zon Fresnel akan sesuai.

Apabila celah diterangi dengan bukan monokromatik ( putih) maksima difraksi cahaya untuk pelbagai warna berbeza. Semakin kecil l, semakin kecil sudut, maksima difraksi diperhatikan. Oleh itu, sinar semua warna tiba di tengah-tengah skrin dengan perbezaan jalur sama dengan sifar gambar di tengah akan berwarna putih. Di sebelah kanan dan dibiarkan dari maksimum pusat, difraksi spektrum yang pertama, kedua dan dan lain-lain.... pesanan.

Parut difraksi

Untuk meningkatkan intensiti maksima difraksi, bukan satu celah digunakan, tetapi parutan difraksi.

Parutan difraksi adalah rangkaian celah selari dengan lebar yang sama a dipisahkan oleh jurang lebar legap b... Jumlah a+ b = d dipanggil tempoh atau kekal parutan difraksi.

Parutan difraksi dibuat pada kaca atau logam (dalam kes terakhir, kisi disebut reflektif). Dengan titik berlian yang terbaik, menggunakan mesin pemisah, satu rangkaian pukulan selari nipis dengan lebar yang sama dan terletak pada jarak yang sama antara satu sama lain. Dalam kes ini, pukulan yang menyebarkan cahaya ke semua arah memainkan peranan sebagai celah legap, dan tempat piring yang utuh memainkan peranan sebagai celah. Bilangan garis per mm dalam beberapa grating mencapai 2000.

Pertimbangkan difraksi dari celah N. Apabila cahaya melewati sistem celah yang sama, corak difraksi menjadi lebih rumit. Dalam kes ini, sinarnya berpecah dari berbeza celah dilekatkan satu sama lain di bidang fokus lensa dan campur tangan antara mereka sendiri... Sekiranya bilangan celah adalah N, maka sinar N saling mengganggu antara satu sama lain. Akibat difraksi, keadaan pembentukan maksima difraksi akan mengambil borang

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

Berbanding dengan difraksi oleh satu celah, keadaan telah berubah menjadi sebaliknya:

Keadaan maksima memuaskan (3) dipanggil yang utama... Posisi minima tidak berubah, kerana arah di mana tidak ada celah yang mengirimkan cahaya tidak menerimanya walaupun dengan celah N.

Di samping itu, petunjuk boleh dilakukan di mana cahaya yang dihantar oleh pelbagai celah dipadamkan (dibatalkan bersama). Dalam kes umum, apabila difraksi dari celah N terbentuk:

1) yang utama tinggi

https://pandia.ru/text/80/353/images/image017_4.gif "lebar =" 223 "tinggi =" 25 ">;

3) tambahanminimum.

Di sini, seperti sebelumnya, a- lebar slot;

d = a + b Adakah tempoh parutan difraksi.

Di antara dua tertinggi utama terdapat N - 1 rendah tambahan, dipisahkan oleh tinggi sekunder (Gamb. 5), intensitas yang ketara kurang intensiti tinggi utama.

Dengan syarat 0 "style =" margin-left: 5.4pt; border-collapse: collapse ">

Resolusi l / Dl pada kisi difraksi mencirikan kemampuan kisi untuk memisahkan maksimum pencahayaan, untuk dua panjang gelombang dekat l1 dan l2 dalam spektrum tertentu. Di sini Dl = l2 - l1. Sekiranya l / Dl> kN, maka maksimum pencahayaan untuk l1 dan l2 tidak dapat diselesaikan dalam spektrum urutan kth.

Arahan kerja:

Latihan 1. Penentuan panjang gelombang cahaya menggunakan parutan difraksi.

1. Gerakkan skala dengan celah untuk mengatur parutan difraksi pada jarak tertentu "y" dari celah.

2. Cari spektrum 1, 2, 3 pesanan di kedua-dua sisi maksimum sifar.

3. Ukur jarak antara maksimum sifar dan maksimum pertama yang terletak di sebelah kanan sifar - x1, antara maksimum sifar dan maksimum pertama terletak di sebelah kiri sifar - x2. Cari dan tentukan sudut j yang sepadan dengan intensiti maksimum yang diberikan. Pengukuran dibuat untuk maksimum warna ungu, hijau dan merah, dalam spektrum 1, 2 dan 3 pesanan untuk tiga nilai "y". Sebagai contoh, untuk y 1 = 15, y 2 = 20 dan y 3 = 30 cm.

4. Mengetahui pemalar kisi ( d= 0,01 mm) dan sudut j di mana intensiti maksimum warna dan urutan tertentu diperhatikan, cari panjang gelombang l dengan formula:

Di sini k diambil modulo.

5. Hitung ralat mutlak untuk nilai panjang gelombang yang dijumpai sesuai dengan kawasan ungu, hijau dan merah spektrum.

6. Masukkan hasil pengukuran dan pengiraan dalam jadual.

Kawal soalan dan tugas.

1. Apakah fenomena difraksi?

2. Apakah perbezaan antara difraksi Fresnel dan difraksi Fraunhofer?

3. Merumuskan prinsip Huygens-Fresnel.

4. Bagaimana kaedah difraksi dapat dijelaskan menggunakan prinsip Huygens-Fresnel?

5. Apakah zon Fresnel?

6. Apakah syarat yang mesti dipenuhi untuk memerhatikan difraksi?

7. Huraikan difraksi dari satu celah.

8. Difraksi dengan parutan difraksi. Apakah perbezaan asas antara kes ini dan difraksi celah tunggal?

9. Bagaimana menentukan bilangan maksimum spektrum difraksi untuk parutan difraksi yang diberikan?

10. Mengapa ciri seperti penyebaran sudut dan resolusi diperkenalkan?