การแทรกแซงงานในห้องปฏิบัติการในภาพยนตร์สบู่ การสังเกตงานในห้องปฏิบัติการของการแทรกแซงและการเลี้ยวเบนของแสง

วัตถุประสงค์ของการทำงาน: กระโดดสัญญาณรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง

เครื่องมือและอุปกรณ์เสริม:

แก้วแก้ว 2 ชิ้น.

loskuta Kapron หรือ Batistan 1pc

ฟิล์มส่องสว่างด้วยสล็อต 1 ชิ้น

ทำด้วยใบมีดโกนใบมีดโกน 1 ชิ้น

gramplastine (หรือชิ้นส่วนของเครื่องบันทึก) 1pc

1 ชิ้นคาลิปเปอร์

โคมไฟที่มีเส้นใยตรง (หนึ่งไปยังกลุ่มทั้งหมด) 1pc

ดินสอสี 6 ชิ้น.

เสร็จสิ้นการทำงาน:

1. เราสังเกตเห็นภาพการรบกวน:

2. แผ่นแก้วเช็ดอย่างระมัดระวังพับเข้าด้วยกันและบีบอัดนิ้วของคุณ

3. เราพิจารณาแผ่นในแสงสะท้อนบนพื้นหลังสีเข้ม

4. ในบางสถานที่ของแผ่นสัมผัสเราสังเกตเห็นรูปรุ้งที่สดใสหรือรูปร่างที่ผิดปกติของแถบ

5. การแจ้งเตือนการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบและตำแหน่งของแถบสัญญาณรบกวนที่ได้รับด้วยการเปลี่ยนแปลงความดัน

6. เราเห็นภาพการรบกวนในแสงผ่านและร่างมัน

รูปที่ 1. รูปแบบการรบกวน

7. พิจารณาภาพการรบกวนเมื่อแสงถูกกระทบบนพื้นผิวของซีดีและดึงเข้าไปในโปรโตคอล

รูปที่ 2 รูปแบบการรบกวน

8. เราสังเกตภาพการเลี้ยวเบน:

9. เราติดตั้งความกว้าง 0.5 มม. 0.5 มม. ระหว่างฟองน้ำของคาลิปเปอร์

10. ใส่สล็อตไว้ใกล้กับดวงตาวางไว้ในแนวตั้ง

11. การมองผ่านช่องบนเส้นใยส่องสว่างในแนวตั้งของหลอดไฟเราสังเกตแถบสายรุ้ง (Spectra แบบกระจาย) ทั้งสองด้านของด้าย

12. การเปลี่ยนความกว้างของ Slit จาก 0.5 ถึง 0.8 มม. เราสังเกตเห็นว่าการเปลี่ยนแปลงนี้ส่งผลต่อสเปกตรัมที่แตกต่างกันอย่างไร

13. แหล่งที่มาภาพการเลี้ยวเบน

รูปที่ 3 รูปแบบการเลี้ยวเบน

14. เราสังเกตเห็นสเปกตรัมการเลี้ยวเบนในแสงที่ส่งผ่านความช่วยเหลือของ Capron หรือ Batista Flap ส่องสว่างด้วยสล็อตที่มีสล็อตและดึงไปยังรายงาน

รูปที่ 4 รูปแบบการเลี้ยวเบน

เอาท์พุท:

คำตอบสำหรับคำถามทดสอบ:

ห้องปฏิบัติการหมายเลข 17.

หัวข้อ: การกำหนดความยาวของคลื่นแสงโดยใช้ตาข่ายแบบกระจาย

วัตถุประสงค์ของการทำงาน: การกำหนดความยาวของคลื่นแสงด้วยความช่วยเหลือของตาข่ายแบบกระจาย

เครื่องมือและอุปกรณ์เสริม:

อุปกรณ์สำหรับการกำหนดความยาวของคลื่นเรืองแสง 1PC

lattice diffraction 1pc

แหล่งกำเนิดแสง 1pc

เสร็จสิ้นการทำงาน:

1. เรารวบรวมการติดตั้งโดยใช้รูปที่ 1.1 ของข้อบ่งชี้ที่มีระเบียบ

รูปที่ 1. รูปแบบการติดตั้งเพื่อกำหนดความยาวของคลื่นแสง

2. ติดตั้งสเกลที่ระยะทางสูงสุดจากตาข่ายแบบกระจายและส่งการติดตั้งไปยังแหล่งกำเนิดแสงรับสเปกตรัมการเลี้ยวเบน \u003d

3. กำหนดการกระจัดของลำแสงจากช่องว่างไปยังกลางของส่วนสีม่วงของสเปกตรัม

4. คำนวณความยาวของความยาวคลื่นแสงของรังสีสีม่วงโดยใช้สูตร:

5. เราทำซ้ำประสบการณ์สำหรับสีเขียวสีแดงของสเปกตรัมการเลี้ยวเบนและคำนวณความยาวของคลื่นแสงของรังสีสีเขียวและสีแดงตามสูตร:

6. เปรียบเทียบค่าที่ได้รับด้วยค่าตารางโดยเฉลี่ยจากข้อ 3 ของคำแนะนำวิธีการและคำนวณข้อผิดพลาดสัมพัทธ์ของการวัดโดยสูตร:

ห้องปฏิบัติการหมายเลข 11. การสังเกตการณ์ของปรากฏการณ์การรบกวนและการเลี้ยวเบนแสง
วัตถุประสงค์: ศึกษาปรากฏการณ์ของการแทรกแซงและการเลี้ยวเบนแสงระบุเงื่อนไขสำหรับการเกิดขึ้นของปรากฏการณ์เหล่านี้และลักษณะของการกระจายพลังงานแสงในอวกาศ ..
อุปกรณ์: โคมไฟไฟฟ้าที่มีเส้นใยโดยตรง (หนึ่งไปยังชั้น), แผ่นแก้วสองแผ่น, ท่อพีวีซี, แก้วที่มีสารละลายสบู่, แหวนลวดที่มีด้ามจับที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 30 มม., ใบมีด, ใบมีด, แถบกระดาษј, เคป ผ้า 5x5cm, กระจังหน้าแบบกระจายตัวกรองแสง

ทฤษฎีสั้น ๆ
การรบกวนและการเลี้ยวเบนเป็นลักษณะปรากฏการณ์ของคลื่นของธรรมชาติใด ๆ : กลไกแม่เหล็กไฟฟ้า การรบกวนของคลื่นคือการเพิ่มในช่องว่างของคลื่นสอง (หรือหลาย) คลื่นซึ่งการเสริมแรงหรืออ่อนลงของคลื่นผลลัพธ์จะได้รับในจุดที่แตกต่างกัน มีการสังเกตการรบกวนเมื่อคลื่นฝังด้วยแหล่งที่มาของแสงที่เกิดขึ้นกับจุดนี้ในรูปแบบที่แตกต่างกัน ในการสร้างรูปแบบการรบกวนที่เสถียรคลื่นที่สอดคล้องกันเป็นสิ่งจำเป็น - คลื่นที่มีความถี่เดียวกันและความแตกต่างของเฟสคงที่ คลื่นที่สอดคล้องกันสามารถรับได้บนฟิล์มออกไซด์บาง ๆ ไขมันบนช่องว่างอากาศระหว่างสองแก้วใสกดซึ่งกันและกัน
แอมพลิจูดของการชดเชยที่เกิดขึ้นที่จุด C ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของการเคลื่อนไหวของคลื่นในระยะทาง D2 - D1
[เชื่อมต่อไฟล์เพื่อดูภาพ] เงื่อนไขสูงสุด (การปรับปรุงการสั่น): ความแตกต่างในคลื่นเท่ากับจำนวนครึ่งปีที่เต็มไปครึ่ง
ที่ k \u003d 0; ± 1; ± 2; ± 3;
[ตัดไฟล์เพื่อดูภาพ] คลื่นจากแหล่งที่มา A และ B จะมาถึงจุดที่มีในขั้นตอนเดียวกันและ "จะเสริมสร้างซึ่งกันและกัน
หากความแตกต่างในหลักสูตรมีค่าเท่ากับจำนวนคี่ของครึ่งหล่นจากนั้นคลื่นจะอ่อนตัวซึ่งกันและกันและ ณ จุดที่การประชุมจะถูกสังเกตอย่างน้อย

[เชื่อมต่อไฟล์เพื่อดูภาพ] [ไฟล์ Dock เพื่อดูภาพ]
ด้วยการรบกวนของแสงการแจกจ่ายเชิงพื้นที่ของพลังงานของคลื่นแสงเกิดขึ้น ..
การเลี้ยวเบนเป็นปรากฏการณ์ของการเบี่ยงเบนของคลื่นจากการแพร่กระจายของเส้นด้ายเมื่อผ่านรูเล็ก ๆ และการเพิ่มคลื่นของอุปสรรคเล็ก ๆ
การเลี้ยวเบนเกิดจากหลักการของ Guigens-Frenelly: แต่ละจุดอุปสรรคซึ่งมาถึง Aolna กลายเป็นแหล่งของเทปรองเชื่อมโยงกันซึ่งกระจายไปทั่วขอบของอุปสรรคและรบกวนการก่อตัวของแต่ละอื่น ๆ ของการแทรกแซง ของไฮไลท์และการส่องสว่างส่องสว่างซึ่งมีการทาสีที่มีความเสี่ยงในแสงสีขาว เงื่อนไขของการเลี้ยวเบน: มิติของอุปสรรค (หลุม) ควรน้อยลงหรือสอดคล้องกับความยาวคลื่นการเลี้ยวเบนมีการสังเกตบนเกลียวบางรอยขีดข่วนบนกระจกบนช่องเสียบสีร่องบนแผ่นกระดาษบนแปะ ของหยดน้ำบนแก้วบรรจุบนคริสตัลน้ำแข็งในคลาวด์หรือบนแก้วในขนแปรงของแมลงกำมะหยี่ที่มีขนนก, บนขนนก, บนซีดี, กระดาษห่อ, บนกริดการเลี้ยวซ้าย,
กระจังหน้าการเลี้ยวเบนเป็นอุปกรณ์ออปติคอลซึ่งเป็นโครงสร้างเป็นระยะขององค์ประกอบที่ตั้งอยู่เป็นประจำจำนวนมากซึ่งการเลี้ยวเบนแสงเกิดขึ้น จังหวะที่มีโปรไฟล์บางอย่างและคงที่สำหรับตาข่ายแบบกระจายนี้ซ้ำแล้วซ้ำอีกผ่านช่องว่างเดียวกัน (ระยะเวลาขัดแตะ) ความสามารถของตาข่ายแบบกระจายการวางลำแสงที่ตกลงมาบนความยาวคลื่นเป็นทรัพย์สินหลักของมัน ถอดแยกชิ้นส่วนการสะท้อนแสงและความแตกต่างอย่างโปร่งใส อุปกรณ์ที่ทันสมัยใช้เป็นส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นถึงความกระจัดกระจาย

ความคืบหน้า:
ภารกิจ 1. A) การสังเกตการแทรกแซงบนฟิล์มบาง:
ประสบการณ์ 1. ลดแหวนลวดลงในโซลูชันสบู่ บนแหวนลวดมันจะกลายเป็นฟิล์มสบู่
วางมันในแนวตั้ง เราสังเกตเห็นแถบแนวนอนที่มีความสว่างและความมืดแตกต่างกันไปในความกว้างและสีเป็นความหนาของฟิล์มเปลี่ยนไป พิจารณาภาพผ่านตัวกรองแสง
ผิดวงดนตรีจะสังเกตได้มากแค่ไหนและสีสลับกันในนั้น?
ประสบการณ์ 2. การใช้หลอดพีวีซีเป่าฟองสบู่และพิจารณาอย่างรอบคอบ เมื่อให้แสงสว่างด้วยแสงสีขาวสังเกตการก่อตัวของคราบสัญญาณรบกวนที่ทาสีเป็นสีสเปกตรัมสล็อตภาพผ่านตัวกรองแสง
สีอะไรที่มีอยู่ในฟองสบู่และวิธีการสลับจากบนลงล่าง?
b) การสังเกตการแทรกแซงบนไวน์อากาศ:
ประสบการณ์ 3. เช็ดจานแก้วสองแผ่นให้พับและบีบนิ้วของคุณ เนื่องจากอุดมคติของรูปร่างของพื้นผิวในการติดต่อระหว่างบันทึกความว่างเปล่าของอากาศที่ดีที่สุดจะเกิดขึ้นเหล่านี้คือเวดจ์อากาศการแทรกแซงเกิดขึ้นกับพวกเขา เมื่อความแข็งแรงของการเปลี่ยนแปลงแผ่นแรงอัดความหนาของการเปลี่ยนแปลงลิ่มอากาศซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งและรูปแบบของการรบกวน Maxima และ Minima Cress รูปภาพผ่านตัวกรองแสง
มองเห็นในแสงสีขาวและเห็นผ่านตัวกรองแสง

นำเอาต์พุต: ทำไมการรบกวนเกิดขึ้นวิธีการอธิบายสีของ maxima ในภาพรบกวนซึ่งส่งผลกระทบต่อความสว่างและสีของภาพ

ภารกิจที่ 2 ลบการเลี้ยวเบนแสง
ประสบการณ์ 4. ใบมีดตัดสล็อตในแผ่นกระดาษทากระดาษลงไปที่ดวงตาและมองผ่านช่องไฟที่มีแสงไฟ เราสังเกตเห็นการส่องสว่างของ Maxima และ Minima Cress ภาพผ่านตัวกรองแสง
วาดที่เห็นในแสงสีขาวและในรูปแบบการเล็ดลอกแสงแบบโมโนโครม
กระดาษเปลี่ยนรูปลดความกว้างของร่องเราสังเกตการเลี้ยวเบน
ประสบการณ์ 5. เลื่อนผ่านแสงโคมไฟตาข่ายแบบกระจายแสง
รูปแบบการเลี้ยวเบนมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร?
ประสบการณ์ 6. มองผ่านผ้าเคปบนเกลียวของหลอดไฟส่องสว่าง การหมุนเนื้อเยื่อรอบ ๆ แกนให้บรรลุรูปแบบการเลี้ยวเบนที่ชัดเจนในรูปแบบของสองแถบการเลี้ยวเบนที่ข้ามที่มุมฉาก
วาดการสลายที่สังเกตการณ์ที่สังเกตได้ อธิบายปรากฏการณ์นี้
นำออกไป: ทำไมการเลี้ยวเบนเกิดขึ้นวิธีอธิบายสีของ maxima ในรูปแบบการเลี้ยวเบนซึ่งส่งผลกระทบต่อความสว่างและสีของภาพ
คำถามควบคุม:
อะไรคือสิ่งที่พบบ่อยระหว่างปรากฏการณ์ของ interfc \\ erence และปรากฏการณ์ของการเลี้ยวเบน?
คลื่นอะไรที่สามารถให้ภาพสัญญาณรบกวนที่เสถียร?
ทำไมภาพสัญญาณรบกวนจากโคมไฟที่แขวนอยู่กับเพดานในห้องเรียนที่ไม่ได้สังเกตในตารางนักเรียน?

6. วิธีการอธิบายแวดวงสีรอบดวงจันทร์?

ไฟล์ที่ใช้

วัตถุประสงค์ของการทำงาน : ศึกษาคุณสมบัติลักษณะของการรบกวนและการเลี้ยวเบนแสง

ความคืบหน้า

1. Kapron Grille

เราสร้างอุปกรณ์ที่ง่ายมากในการสังเกตการเลี้ยวเบนของแสงในสภาวะภายในประเทศ สำหรับสิ่งนี้เราใช้กรอบสำหรับสไลด์ชิ้นส่วนของวัสดุ Kapron ที่บางมากและกาว "ช่วงเวลา"

เป็นผลให้เรามีตาข่ายเล็ดลอยสองมิติคุณภาพสูงมาก

Capron Threads ตั้งอยู่นอกเหนือขนาดของขนาดของความยาวของคลื่นแสง ดังนั้นเนื้อเยื่อ Carroic นี้ให้ภาพการเลี้ยวเบนที่ค่อนข้างชัดเจน ยิ่งไปกว่านั้นเนื่องจากเธรดในอวกาศตัดกันที่มุมฉากจึงได้รับตาข่ายสองมิติ

2. การประยุกต์ใช้การเคลือบนม

ในการเตรียมสารละลายนมนมหนึ่งช้อนชาจะเจือจางด้วยน้ำ 4-5 ช้อน จากนั้นแผ่นกระจกบริสุทธิ์ที่เตรียมไว้เป็นวัสดุพื้นผิววางบนโต๊ะพวกเขาจะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวด้านบนของสารละลายไม่กี่หยดละอองด้วยชั้นบาง ๆ ทั่วทั้งพื้นผิวและอนุญาตให้แห้งภายในไม่กี่นาที หลังจากนั้นจานจะวางบนขอบการรวมสิ่งตกค้างของสารละลายและในที่สุดก็ทำให้แห้งในเวลาไม่กี่นาทีในตำแหน่งที่มีความโน้มเอียง

3. การประยุกต์ใช้การเคลือบสุรา

การหยดของเครื่องหรือน้ำมันพืชถูกนำไปใช้กับพื้นผิวของแผ่นที่สะอาด (มันเป็นไปได้เป็นเม็ดของไขมัน, เนยเทียม, เนยหรือวาสลีน) ที่มีชั้นบาง ๆ และผ้าบริสุทธิ์เบา ๆ เช็ดพื้นผิวหล่อลื่นเบา ๆ

การอยู่ชั้นบาง ๆ ของไขมันเล่นบทบาทของฐานกาว จำนวนเล็กน้อย (หยิก) ถูกเทลงบนพื้นผิวนี้แผ่นปลายระดับถึง 30 และแตะนิ้วไปตามขอบการสละของผงจะประสบความสำเร็จในฐานของมัน ในพื้นที่ของการจำลองแบบที่มีร่องรอยกว้างยังคงอยู่ในรูปแบบของเตียงสุราที่เป็นเนื้อเดียวกัน

ด้วยการเปลี่ยนความลาดชันของจานทำซ้ำขั้นตอนนี้หลายครั้งจนกระทั่งพื้นผิวทั้งหมดของแผ่นถูกปกคลุมด้วยเลเยอร์ที่คล้ายกัน หลังจากนั้นผงส่วนเกินจะถูกอ้างถึงการวางแผนแผ่นแนวตั้งและกดปุ่มขอบบนโต๊ะหรือวัตถุที่เป็นของแข็งอื่น

อนุภาคทรงกลมของสุรา (ข้อพิพาทธรรมดา) มีความโดดเด่นด้วยความมั่นคงของเส้นผ่านศูนย์กลาง การเคลือบเช่นนี้ประกอบด้วยชุดใหญ่ของลูกที่ไม่โปร่งใสของลูกทึบแสงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเดียวกัน D คล้ายกับการกระจายความเข้มในรูปแบบการเลี้ยวเบนจากการเปิดวงกลม

เอาท์พุท:

สังเกตสัญญาณรบกวน:

1) ด้วยฟิล์มสบู่บนกรอบลวดหรือฟองสบู่ธรรมดา

2) อุปกรณ์พิเศษ "วงแหวนนิวตัน"

การสังเกตแสงการเลี้ยวเบน:

I. การเคลือบผิวนมและของเหลวเป็นกริดการเลี้ยวเบนตามธรรมชาติเนื่องจากอนุภาคนมและสปอร์ของสุราในมิติของพวกเขาอยู่ใกล้กับความยาวของคลื่นแสง ภาพกลับมาค่อนข้างสว่างและชัดเจนถ้าคุณมองผ่านยาเหล่านี้ในแหล่งกำเนิดแสงที่สว่าง

ครั้งที่สอง กระจังหน้า Diffraction เป็นอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการความละเอียดความละเอียด 1/200 ช่วยให้คุณสังเกตเห็นแสงสว่างในสีขาวและสีขาว

สาม. หากคุณดูแหล่งกำเนิดแสงที่สว่างจ้าผ่านขนตาของตัวเองแล้วคุณสามารถสังเกตการเลี้ยวเบน

IV นกขนนก (แพทช์ที่บางที่สุด) ยังสามารถใช้เป็นกริดการเลี้ยวเบนเนื่องจากระยะห่างระหว่างวิลล่าและมิติของพวกเขาสัดส่วนกับความยาวคลื่นแสง

V. Laser Disk เป็นตารางการเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสงร่องที่ตั้งอยู่อย่างใกล้ชิดและเป็นอุปสรรคที่หลวมสำหรับคลื่นแสง

vi. ตาข่าย Kapron ซึ่งเราทำโดยเฉพาะสำหรับงานในห้องปฏิบัติการนี้เนื่องจากความละเอียดอ่อนของเนื้อเยื่อและความใกล้ชิดของที่ตั้งของเส้นใยเป็นตะแกรงเลี้ยวเบนสองมิติที่ดี

เรื่อง: การสังเกตการณ์ของปรากฏการณ์ของการรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง

วัตถุประสงค์ของการทำงาน: ศึกษาปรากฏการณ์การแทรกแซงและการเลี้ยวเบน

อุปกรณ์:

• แว่นตาที่มีปูนสบู่;
• แหวนลวดที่มีการจัดการ;
• ผ้า kapron;
• ซีดี;
• หลอดไฟฟ้า;
• คาลิปเปอร์;
• แผ่นแก้วสองแผ่น
• ใบมีด;
• แหนบ;
• ผ้า kapron

ส่วนทฤษฎี

การรบกวนเป็นลักษณะปรากฏการณ์ของคลื่นของธรรมชาติใด ๆ : กลไกแม่เหล็กไฟฟ้า การรบกวนของคลื่นคือการเพิ่มในช่องว่างของคลื่นสอง (หรือหลาย) คลื่นซึ่งการเสริมแรงหรืออ่อนลงของคลื่นผลลัพธ์จะได้รับในจุดที่แตกต่างกัน สำหรับการก่อตัวของรูปแบบการรบกวนที่มีเสถียรภาพ, แหล่งที่มาของคลื่นที่สอดคล้องกัน (ตกลง) เป็นสิ่งจำเป็น cherent เรียกว่าคลื่นที่มีความถี่เดียวกันและความแตกต่างของเฟสคงที่

เงื่อนไขสูงสุด δd \u003d ±kλเงื่อนไขของ Minima δD \u003d ± (2k + 1) λ / 2 ที่ k. \u003d 0; ± 1; ± 2; ± 3; ... (ความแตกต่างของคลื่นเท่ากับจำนวนสายพันธุ์ครึ่ง

รูปแบบการรบกวน - การสลับปกติของพื้นที่ที่มีความเข้มแสงสูงและลดลง การรบกวนแสงเป็นการกระจายเชิงพื้นที่ของพลังงานรังสีแสงเมื่อทับซ้อนคลื่นแสงสองคลื่นขึ้นไป ดังนั้นในปรากฏการณ์ของการแทรกแซงและการเลี้ยวเบนแสงกฎหมายการอนุรักษ์พลังงานจะถูกสังเกต ในด้านการรบกวนพลังงานแสงจะแจกจ่ายซ้ำได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนเป็นพลังงานชนิดอื่น การเพิ่มพลังงานในบางจุดของรูปแบบการรบกวนที่สัมพันธ์กับพลังงานแสงทั้งหมดได้รับการชดเชยด้วยการลดลงที่จุดอื่น (พลังงานแสงทั้งหมดคือพลังงานแสงของสองลำแสงแสงจากแหล่งที่อยู่อิสระ)
แถบแสงสอดคล้องกับพลังงานสูงสุดมืด - Minima

การเลี้ยวเบนเป็นปรากฏการณ์ของการเบี่ยงเบนของคลื่นจากการแพร่กระจายของเส้นด้ายเมื่อผ่านรูเล็ก ๆ และการเพิ่มคลื่นของอุปสรรคเล็ก ๆ เงื่อนไขของการรวมตัวของการเลี้ยวเบน: d.< λ, ที่ไหน d. - ขนาดของสิ่งกีดขวาง λ - ความยาวคลื่น มิติของอุปสรรค (หลุม) จะต้องน้อยลงหรือสอดคล้องกับความยาวคลื่น การดำรงอยู่ของปรากฏการณ์นี้ (การเลี้ยวเบน) จำกัด ขอบเขตของกฎหมายของเลนส์เรขาคณิตและเป็นสาเหตุของการ จำกัด ความละเอียดของเครื่องมือเกี่ยวกับแสง กระจังหน้า Diffraction เป็นอุปกรณ์ออปติคอลซึ่งเป็นโครงสร้างเป็นระยะขององค์ประกอบที่ตั้งอยู่เป็นประจำจำนวนมากซึ่งการเลี้ยวเบนแสงเกิดขึ้น จังหวะที่มีการกำหนดและคงที่สำหรับโปรไฟล์ขัดแตะเลือนนี้ซ้ำแล้วซ้ำอีกหลังจากช่วงเวลาเดียวกัน d. (ระยะเวลาขัดแตะ) ความสามารถของตาข่ายแบบกระจายการวางแสงที่ตกลงมาโดยความยาวคลื่นเป็นทรัพย์สินหลักของมัน ถอดแยกชิ้นส่วนการสะท้อนแสงและความแตกต่างอย่างโปร่งใส อุปกรณ์ที่ทันสมัยใช้เป็นส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นถึงความกระจัดกระจาย เงื่อนไขสำหรับการสังเกตการเลี้ยวเบนสูงสุด: d SIN (φ) \u003d ±kλ

แนวทางการทำงาน

1. ลดกรอบลวดในโซลูชันสบู่ กระโดดและร่างรูปแบบการรบกวนในฟิล์มสบู่ เมื่อภาพยนตร์มีแสงสว่างที่มีแสงสีขาว (จากหน้าต่างหรือโคมไฟ) มีภาพวาดของแถบแสง: ที่ด้านบน - สีฟ้าลง - สีแดง ใช้หลอดแก้วเพื่อเป่าฟองสบู่ออก กระโดดตัวเอง เมื่อให้แสงสว่างด้วยแสงสีขาวการก่อตัวของวงแหวนสัญญาณรบกวนสี ในขณะที่ความหนาของฟิล์มแหวนลดลงการขยายตัวเลื่อนลง

ตอบคำถาม:

1. ทำไมฟองสบู่ถึงมีสีรุ้ง
2. ลายเส้นสีรุ้งคืออะไร?
3. ทำไมสีของฟองสบู่ทั้งหมดเปลี่ยนเวลา?

2. เช็ดจานแก้วให้ละเอียดให้พับเข้าด้วยกันแล้วบีบนิ้วของคุณ เนื่องจากความไม่แน่นอนของรูปร่างของพื้นผิวในการติดต่อระหว่างแผ่นความว่างเปล่าของอากาศที่ดีที่สุดจะเกิดขึ้นให้แหวนรุ้งที่สดใสหรือปิดรูปทรงที่ไม่ถูกต้องของแถบ เมื่อเปลี่ยนกำลังแผ่นบีบอัดตำแหน่งและรูปร่างของแถบจะเปลี่ยนทั้งในการสะท้อนแสงและในแสงที่ส่ง วาดภาพที่คุณเห็น

ตอบคำถาม:

1. ทำไมในสถานที่ที่แยกต่างหากของแผ่นที่สัมผัสเป็นรูปทรงแหวนรุ้งที่สดใสหรือไม่สม่ำเสมอของแถบ?
2. ทำไมต้องเปลี่ยนแบบฟอร์มและตำแหน่งของแถบสัญญาณรบกวนที่ได้รับ?

3. ใส่ในแนวนอนที่ระดับซีดี คุณดูอะไร อธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ อธิบายภาพการรบกวน

4. มองผ่านผ้าเคปบนเกลียวของหลอดไฟที่เผาไหม้ การหมุนเนื้อเยื่อรอบ ๆ แกนให้บรรลุรูปแบบการเลี้ยวเบนที่ชัดเจนในรูปแบบของสองแถบการเลี้ยวเบนที่ข้ามที่มุมฉาก วาดการสลายที่สังเกตการณ์ที่สังเกตได้

5. กระโดดสองรูปแบบการเลี้ยวเบนสองครั้งเมื่อพิจารณาหัวข้อของหลอดไฟที่เผาไหม้ผ่านช่องที่เกิดจากฟองน้ำของคาลิปเปอร์ (มีความกว้างร่อง 0.05 มม. และ 0.8 มม.) อธิบายการเปลี่ยนแปลงลักษณะของรูปแบบการรบกวนที่มีการหมุนที่ราบรื่นของคาลิปเปอร์รอบแกนแนวตั้ง (มีความกว้างร่อง 0.8 มม.) ประสบการณ์นี้ทำซ้ำด้วยสองใบมีดกดซึ่งกันและกัน อธิบายลักษณะของรูปแบบการรบกวน

เขียนข้อสรุป บ่งชี้ว่าการทดลองใดที่คุณทำปรากฏการณ์ของการแทรกแซงที่สังเกตได้? การเลี้ยวเบน?

ห้องปฏิบัติการหมายเลข 4

ศึกษาปรากฏการณ์ของการเลี้ยวเบนแสง

การฝึกอบรมชั้นเรียนเป้าหมาย: ปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนบนตาข่ายแบบกระจายถูกใช้ในอุปกรณ์สเปกตรัมและช่วยให้คุณกำหนดความยาวคลื่นของช่วงที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม นอกจากนี้ความรู้เกี่ยวกับกฎหมายการเลี้ยวเบนช่วยให้สามารถกำหนดความละเอียดของเครื่องมือเกี่ยวกับแสงได้ การเลี้ยวเบน X-ray ช่วยให้กำหนดโครงสร้างของร่างกายที่มีการจัดเรียงปกติของอะตอมและกำหนดข้อบกพร่องที่เกิดจากการละเมิดความสม่ำเสมอของโครงสร้างของร่างกายโดยไม่ถูกทำลาย

วัสดุพื้นฐาน: สำหรับประสิทธิภาพและการส่งมอบที่ประสบความสำเร็จคุณต้องรู้กฎของเลนส์คลื่น

การเตรียมการสำหรับบทเรียน:

หลักสูตรฟิสิกส์: 2nd ed., 2004, Ch. 22, p., 431-453

, "หลักสูตรฟิสิกส์ทั่วไป", 1974, §19-24, P.113-147

หลักสูตรฟิสิกส์ 8th ed., 2005, §54-58, P.470-484

Optics and Atomic Physics, 2000, 2000, P. 74-121

การควบคุมอินพุต: การเตรียมการสำหรับงานในห้องปฏิบัติการถูกควบคุมโดยงานห้องปฏิบัติการที่เตรียมไว้ตามข้อกำหนดทั่วไปและคำตอบสำหรับคำถาม:

1. ทำไมขัดแตะการเลี้ยวเบนแสงสลายแสงจากหลอดไส้ในสเปกตรัม?

2. ระยะทางของตาข่ายการเลี้ยวเบนจากการสังเกตการเลี้ยวเบนที่ดีกว่าได้อย่างไร?

3. ชนิดใดที่จะมีสเปกตรัมหากหลอดไส้ปิดด้วยกระจกสีเขียว?

4. ทำไมการวัดต้องทำอย่างน้อยสามครั้ง?

5. กำหนดลำดับของสเปกตรัมอย่างไร

6. สเปกตรัมสีใดที่อยู่ใกล้กับช่องว่างมากขึ้นและทำไม?

เครื่องมือและอุปกรณ์เสริม: ตะแกรงเลี้ยวเบน

บทนำเชิงทฤษฎีและข้อมูลเริ่มต้น:

คลื่นใด ๆ ที่แพร่กระจายในสื่อกลาง (เป็นเนื้อเดียวกัน) ที่มีคุณสมบัติไม่เปลี่ยนแปลงจากจุดหนึ่งไปอีกจุดหนึ่งรักษาทิศทางของการกระจายของมัน ในปานกลาง Anisotropic (inhomogeneous) ซึ่งในระหว่างทางเดินของคลื่นมันกำลังประสบกับการเปลี่ยนแปลงที่ไม่เท่ากันในแอมพลิจูดและเฟสบนพื้นผิวของด้านหน้าของคลื่นทิศทางเริ่มต้นของการเปลี่ยนแปลงการแพร่กระจาย ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการเลี้ยวเบน การเลี้ยวเบนที่มีอยู่ในคลื่นของธรรมชาติใด ๆ และแสดงให้เห็นถึงตัวเองในทิศทางเบี่ยงเบนของการแพร่กระจายของแสงจากเส้นตรง

การเลี้ยวเบนเกิดขึ้นกับการเปลี่ยนแปลงในท้องถิ่นใด ๆ ในด้านหน้าของคลื่นแอมพลิจูดหรือเฟส การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวอาจเกิดจากการปรากฏตัวของอุปสรรคที่ทึบแสงหรือโปร่งใสบางส่วนไปยังเส้นทางคลื่น (หน้าจอ) หรือส่วนของสื่อที่มีดัชนีการหักเหของแสงที่แตกต่างกัน (ระเบียนเฟส)

สรุปข้างต้นคุณสามารถกำหนดสิ่งต่อไปนี้:

ปรากฏการณ์ของการเบี่ยงเบนของคลื่นแสงจากการแพร่กระจายของเส้นด้ายในระหว่างเนื้อเรื่องของรูและใกล้กับขอบของหน้าจอเรียกว่า การเลี้ยวเบน

สถานที่ให้บริการนี้มีอยู่ในทุกคลื่นโดยไม่คำนึงถึงธรรมชาติ ในสาระสำคัญการเลี้ยวเบนนั้นไม่แตกต่างจากการแทรกแซง เมื่อมีแหล่งที่มาเพียงไม่กี่แหล่งผลลัพธ์ของการกระทำร่วมกันเรียกว่าการแทรกแซงและหากมีหลายแหล่งพวกเขากำลังพูดถึงการเลี้ยวเบน ขึ้นอยู่กับระยะทางที่มีการสังเกตคลื่นสำหรับเรื่องที่เกิดการเลี้ยวเบนความแตกต่างแตกต่างกัน fraunhofer หรือ fresnel:

·หากมีการสังเกตรูปแบบการเลี้ยวเบนในระยะที่ จำกัด จากหัวเรื่องที่ทำให้เกิดการเลี้ยวเบนและจะต้องคำนึงถึงความโค้งของคลื่นด้านหน้าแล้วพวกเขากำลังพูดถึง การเลี้ยวเบนของ Frenelly. ด้วยการเลี้ยวเบน Fresnel ภาพการเลี้ยวเบนของอุปสรรคที่เกิดขึ้นบนหน้าจอ

·หากด้านหน้าของคลื่นแบน (รังสีแบบขนาน) และรูปแบบการเลี้ยวเบนในระยะไกล (สำหรับเลนส์การใช้งานนี้) จากนั้นเรากำลังพูดถึง การเลี้ยวเบน Fraunhing.

ในงานปัจจุบันปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนใช้เพื่อกำหนดความยาวคลื่นของแสง

แต่"เมื่อด้านหน้าของคลื่นมาถึง Slit และรับตำแหน่ง AB (รูปที่ 1) จากนั้นรูปที่ 2 หลักการ Guygens จุดทั้งหมดของคลื่นนี้จะเป็นแหล่งที่สอดคล้องกันของคลื่นรองทรงกลมแพร่กระจายไปสู่การเคลื่อนไหวของด้านหน้าของคลื่น

พิจารณาว่ามีคลื่นที่แพร่กระจายจากจุดของเครื่องบิน ab ในทิศทางของบางมุมด้วยต้น (รูปที่ 2) หากอยู่บนเส้นทางของรังสีเหล่านี้ให้ใส่เลนส์ขนานกับระนาบ AB จากนั้นรังสีหลังจากการหักเหของแสงจะเป็นไปตามจุด M ของหน้าจอที่อยู่ในระนาบโฟกัสของเลนส์และจะรบกวนซึ่งกันและกัน (จุด o คือ จุดสนใจหลักของเลนส์) ลดลงจากจุดที่ตั้งฉากกับทิศทางของรังสีลำแสงทุ่มเท จากนั้นจากเครื่องบินของลำโพงและจากนั้นไปยังระนาบโฟกัสของเลนส์รังสีแบบขนานจะไม่เปลี่ยนแปลงความแตกต่างของพวกเขาในหลักสูตร

ความแตกต่างของการเคลื่อนไหวที่กำหนดเงื่อนไขการรบกวนเกิดขึ้นเฉพาะระหว่างที่ด้านหน้า AB ดั้งเดิมไปยังระนาบ AC และแตกต่างกันสำหรับรังสีที่แตกต่างกัน ในการคำนวณการรบกวนของรังสีเหล่านี้วิธีการของโซนเฟรสที่มีผลบังคับใช้ ในการทำเช่นนี้เราจึงแบ่งสาย BC ในส่วนของเซ็กเมนต์ที่มีความยาวชุด L / 2 ที่ระยะทาง BC \u003d ก.·บาป เจ. z \u003d ก.×บาป เจ. /(0.5L) ของเซ็กเมนต์ดังกล่าว การดำเนินการจากปลายของกลุ่มบรรทัดเหล่านี้ AC ขนานก่อนที่จะพบกับ AB เราจะทำลายด้านหน้าของคลื่นแตกเป็นชุดของแถบที่มีความกว้างเดียวกันแถบเหล่านี้จะอยู่ในกรณีนี้ โซนของเฟรส.

จากการก่อสร้างดังกล่าวข้างต้นมันเป็นไปตามคลื่นที่มาจากทุกสองโซนที่อยู่ติดกันของเฟรสมาถึงจุด M ในช่วงตรงข้ามและดับซึ่งกันและกัน ถ้าเป็น ด้วยการก่อสร้างดังกล่าว จำนวนโซน มันจะเปิดออก แม้แต่, แต่ละคู่ของโซนเพื่อนบ้านจะดับซึ่งกันและกันและที่มุมนี้บนหน้าจอ จะ ขั้นต่ำ เบา

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

ดังนั้นด้วยความแตกต่างในเส้นทางของรังสีซึ่งมาจากขอบของช่องว่างเท่ากับจำนวนครั้งที่ล้มลงครึ่งหนึ่งเราจะตรวจสอบแถบสีเข้มบนหน้าจอ ในช่วงเวลาระหว่างพวกเขาจะถูกสังเกตแสง maxima พวกเขาจะสอดคล้องกับมุมที่ด้านหน้าของคลื่นถูกแบ่งออกเป็น แปลก จำนวน โซนเฟรส https://pandia.ru/text/80/353/images/image007_9.gif "width \u003d" 143 "ความสูง \u003d" 43 SRC \u003d "\u003e (2)

โดยที่ k \u003d 1, 2, 3, ... , https: //pandia.ru/text/80/353/images/image008_7.gif "align \u003d" ซ้าย "width \u003d" 330 "สูง \u003d" 219 "\u003e สูตร (1) และ (2) สามารถรับได้และหากคุณใช้เงื่อนไขการรบกวนโดยตรงจากห้องปฏิบัติการทำงานหมายเลข 66 แน่นอนถ้าคุณใช้สองรังสีจากโซนที่อยู่ติดกันของเฟรส ( ละเอียด จำนวนโซน) จากนั้นความแตกต่างระหว่างพวกเขาเท่ากับครึ่งความยาวคลื่นนั่นคือ แปลก จำนวนครึ่งฟุต ดังนั้นการแทรกแซงรังสีเหล่านี้ให้แสงสว่างขั้นต่ำบนหน้าจอนั่นคือสภาพที่ได้รับ (1) เข้ามาในทำนองเดียวกันสำหรับรังสีจากโซนสุดขีดของเฟรสกับ แปลก เราได้รับสูตร (2)

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

·หากช่องว่างแคบมาก (<< 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.

· หากช่องว่างกว้างมาก ( ก.\u003e\u003e L) จากนั้นขั้นต่ำแรกจะสอดคล้องกับการเบี่ยงเบนที่เล็กมากจากการแพร่กระจายของเส้นด้ายที่มุม ดังนั้นบนหน้าจอเราได้ภาพเรขาคณิตของสล็อตล้อมรอบด้วยแถบสีเข้มและแสงสลับบาง

·ล้างการเลี้ยวเบน ขีดสุด และ ขั้นต่ำ จะถูกสังเกตเฉพาะในกรณีกลางเมื่อมีความกว้างของ Slit ก. จะวางโซนเฟรสหลายโซน

เมื่อส่องสว่างช่องโหว่ ( สีขาว) maxima การเลี้ยวเบนแสงสำหรับสีที่แตกต่างกันจะกระจาย L ที่เล็กกว่านี้สูงจิ๋วจะสังเกตได้ที่มุมเล็ก ๆ ในใจกลางของหน้าจอรังสีของทุกสีมาพร้อมกับความแตกต่างของโรคหลอดเลือดสมองเท่ากับศูนย์ดังนั้น ภาพในศูนย์จะเป็นสีขาว. ด้านขวา และ ซ้าย จากส่วนกลางสูงสุดจะถูกสังเกตการเลี้ยวเบน สเปกตรัม ครั้งแรก, ครั้งที่สอง และ t. D.. ใบสั่ง.

ตะแกรงเลี้ยวเบน

เพื่อเพิ่มความเข้มของการเลี้ยวเบนแม็กซิม่าไม่ใช่หนึ่งร่อง แต่เป็นกระจังหน้าแบบกระจาย

ตารางการเลี้ยวเบนเป็นชุดของสล็อตคู่ขนานที่มีความกว้างเท่ากัน ก.คั่นด้วยช่วงเวลาความกว้างทึบแสง b.. ผลรวม ก.+ b. = d. เรียกว่า ระยะเวลา หรือ ถาวร ตาข่ายเลี้ยวเบน

เตาผิงย่างถูกผลิตขึ้นบนกระจกหรือบนโลหะ (ในกรณีหลังกระจังหน้าเรียกว่าสะท้อนแสง) ชุดของจังหวะแบบขนานแบบบาง ๆ ที่มีความกว้างเดียวกันถูกนำไปใช้กับขอบเพชรที่บางที่สุดกับเครื่องแบ่งแยกและตั้งอยู่ในระยะที่เท่ากัน ในเวลาเดียวกันจังหวะแสงกระจัดกระจายในทุกทิศทางเล่นบทบาทของช่องว่างทึบแสงและแผ่นแผ่นที่ไม่บุบสลาย - บทบาทของสล็อต จำนวนจังหวะต่อ 1 มม. ในบางเฉดสีถึง 2000

พิจารณาการเลี้ยวเบนจากช่อง N เมื่อแสงผ่านระบบของร่องเดียวกันรูปแบบการเลี้ยวเบนมีความซับซ้อนอย่างมีนัยสำคัญ ในกรณีนี้รังสีที่แตกต่างจาก แตกต่างกัน สล็อตกำหนดซึ่งกันและกันในระนาบโฟกัสของเลนส์และ อินเตอร์ฟลาร์ ระหว่างตัวเอง. หากจำนวนสล็อตคือ N จากนั้นคาน n จะมีสัญญาณรบกวน อันเป็นผลมาจากการเลี้ยวเบนภาวะการศึกษา maxima diffraction ดู

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

เมื่อเทียบกับการเลี้ยวต่อการเลี้ยวเดียวเงื่อนไขได้เปลี่ยนไปที่ตรงข้าม:

maxima ที่น่าพอใจเงื่อนไข (3) เรียกว่า หลัก. ตำแหน่งของขั้นต่ำไม่เปลี่ยนแปลงเนื่องจากทิศทางเหล่านั้นที่ไม่มีช่องว่างใด ๆ ที่ส่งแสงไม่ได้รับและมีช่อง N

นอกจากนี้ทิศทางที่เป็นไปได้ที่แสงที่ส่งโดยสล็อตต่าง ๆ ถูกดับ (ทำลายซึ่งกันและกัน) โดยทั่วไปแล้วด้วยการเลี้ยวเบนจาก N Slots มันถูกสร้างขึ้น:

1) หลัก ขีดสุด

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

3) ซึ่งเพิ่ม ขั้นต่ำ.

ที่นี่เหมือนก่อน ก. - ความกว้างของร่อง;

d \u003d a + b - ระยะเวลาขัดแตะเลือน

ระหว่างสอง maxima หลัก, n-1 ของ minima เพิ่มเติมคั่นด้วย maxima รอง (รูปที่ 5), ความเข้มของที่มีนัยสำคัญ ความเข้มน้อยลง Major Maxima

ให้ 0 "style \u003d" ระยะขอบซ้าย: 5.4pt; ชายแดนยุบ: ยุบ "\u003e

ความละเอียดของ Lattice Lattice L / DL ลักษณะความสามารถของตาข่ายเพื่อแบ่งความสูงสูงสุดสำหรับความยาวคลื่นที่ปิดสอง L1 และ L2 ในสเปกตรัมนี้ ที่นี่ DL \u003d L2 - L1 ถ้า L / DL\u003e kn.Maxima ของการส่องสว่างสำหรับ L1 และ L2 ไม่ได้รับอนุญาตในสเปกตรัมของการสั่งซื้อ k-th

ขั้นตอนการทำงาน:

แบบฝึกหัด 1. การกำหนดความยาวของคลื่นแสงโดยใช้กริดการเลี้ยวเบน

1. การย้ายสเกลด้วยร่องเพื่อติดตั้งตะแกรงเลี้ยวเบนไปในระยะที่กำหนด "Y" จากช่องว่าง

2. ค้นหา Spectra 1, 2, 3 คำสั่งซื้อทั้งสองด้านของศูนย์สูงสุด

3. วัดระยะห่างระหว่างศูนย์สูงสุดและสูงสุดที่ตั้งอยู่ทางด้านขวาของศูนย์ - x1 ระหว่างศูนย์สูงสุดและสูงสุดที่ตั้งอยู่ทางด้านซ้ายของรูปที่ 6 ศูนย์ - x2 ค้นหาและกำหนดมุม J ที่สอดคล้องกับความเข้มสูงสุดนี้ การวัดเพื่อผลิตสำหรับ Maxima ของสีม่วงสีเขียวและสีแดงใน Spectra 1, 2 และ 3 คำสั่งซื้อสำหรับสามค่า "Y" ตัวอย่างเช่นสำหรับ y.1 = 15, y.2 \u003d 20 และ y.3 \u003d 30 ซม.

4. รู้ตาข่ายถาวร ( d. \u003d 0.01 มม.) และมุม J ซึ่งมีความเข้มสูงสุดของสีและคำสั่งซื้อนี้ถูกสังเกตเพื่อค้นหาความยาวคลื่น L โดยสูตร:

ที่นี่ เค. ใช้เวลาในโมดูล

5. คำนวณข้อผิดพลาดที่แน่นอนสำหรับค่าความยาวคลื่นที่พบที่สอดคล้องกับพื้นที่สเปกตรัมสีม่วงสีเขียวและสีแดง

6. ผลการวัดและการคำนวณไปยังตาราง

ควบคุมคำถามและงาน

1. ปรากฏการณ์ของการเลี้ยวเบนคืออะไร?

2. ความแตกต่างระหว่างการเลี้ยวเบนเฟรสจากการเลี้ยวเบน Fraunhofer คืออะไร?

3. คำหลักการ Guiggens-Fresnel

4. ฉันจะอธิบายการเลี้ยวเบนจากหลักการของ Guiggens-Fresnel ได้อย่างไร

5. โซน Fresnel คืออะไร?

6. ควรทำตามเงื่อนไขใดเพื่อให้สามารถสังเกตการเลี้ยวเบน?

7. อธิบายการเลี้ยวเบนจากช่องเสียบหนึ่งช่องเดียว

8. การเลี้ยวเบนบนตาข่ายแบบกระจาย อะไรคือความแตกต่างพื้นฐานระหว่างกรณีนี้จากการเลี้ยวเบนบนช่องว่างเดียวกัน?

9. วิธีการกำหนดจำนวนสูงสุดของสเปกตรัมการเลี้ยวเบนสำหรับตาข่ายแบบกระจายนี้?

10. ลักษณะอย่างไรเช่นการกระจายเชิงมุมและการแก้ปัญหา?