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물리학에 관한 실험실 작업, 빛의 회절 관찰. 주제: 빛의 간섭과 회절 관찰

실험실 작업이 주제에 대해: "빛의 간섭과 회절의 관찰"

작업의 목표: 간섭과 회절 현상을 실험적으로 연구합니다.

장비: 직선 필라멘트가 있는 전기 램프, 두 개의 유리판, 유리관, 비누 용액이 담긴 유리, 직경 30mm 손잡이가 있는 와이어 링, CD, 캘리퍼, 나일론 천.

이론: 간섭은 기계적, 전자기적 등 모든 성격의 파동에 특징적인 현상입니다.

파동 간섭 – 두 개(또는 여러 개)의 파동 공간에 추가되는 파동으로, 서로 다른 지점에서 결과 파동이 강화되거나 약해집니다..

간섭은 일반적으로 동일한 광원에서 방출된 파동이 서로 다른 방식으로 중첩되어 특정 지점에 도달할 때 관찰됩니다. 두 개의 독립적인 소스로부터 간섭 패턴을 얻는 것은 불가능합니다. 분자나 원자는 서로 독립적으로 별도의 파동열로 빛을 방출합니다. 원자는 진동 단계가 무작위인 광파 조각(열)을 방출합니다. 열차의 길이는 약 1미터입니다. 서로 다른 원자의 파동열이 서로 겹칩니다. 결과적인 진동의 진폭은 시간이 지남에 따라 너무 빨리 혼란스럽게 변하므로 눈은 이러한 패턴 변화를 감지할 시간이 없습니다. 그러므로 사람은 공간이 균일하게 조명되는 것을 본다. 안정적인 간섭 패턴을 형성하려면 간섭성(일치하는) 파원이 필요합니다.

일관된 주파수가 같고 위상차가 일정한 파동을 호칭한다.

C 지점에서 발생하는 변위의 진폭은 거리 d2 – d1에서 파동 경로의 차이에 따라 달라집니다.

최대 조건

, (Δd=d 2 -d 1 )

여기서 k=0; ± 1; ± 2; ± 3 ;…

(파동 경로의 차이는 짝수 개의 반파와 같습니다)

소스 A와 B의 파동은 동일한 단계로 C 지점에 도달하여 "서로를 강화"합니다.

∅ A = ∅ B - 진동 단계

Δψ=0 - 위상차

A=최대 2X

최소 조건

, (Δd=d 2 -d 1 )

여기서 k=0; ± 1; ± 2; ± 3;…

(파동 경로의 차이는 홀수 개의 반파장과 같습니다)

소스 A와 B의 파동은 역위상으로 C 지점에 도달하여 "서로 상쇄"됩니다.

Ø A ≠Ø B - 진동 단계

Δψ=π - 위상차

A=0 – 결과 파동의 진폭.

간섭 패턴– 빛의 강도가 증가하거나 감소하는 영역을 정기적으로 교대합니다.

빛의 간섭– 두 개 이상의 광파가 중첩될 때 빛 복사 에너지의 공간적 재분배.

회절로 인해 빛은 선형 전파에서 벗어납니다(예: 장애물 가장자리 근처).

회절 – 작은 구멍을 통과할 때 파동이 직선으로 전파되지 않고 작은 장애물 주위로 휘어지는 현상.

회절 조건:디 , 여기서 d – 장애물의 크기,λ - 파장. 장애물(구멍)의 크기는 파장보다 작거나 비슷해야 합니다.

이 현상(회절)의 존재는 기하광학 법칙의 적용 범위를 제한하고 광학 기기의 분해능이 제한되는 이유입니다.

회절 격자– 주기적인 구조를 갖는 광학소자 큰 숫자빛의 회절이 발생하는 규칙적으로 배열된 요소. 주어진 회절 격자에 대해 구체적이고 일정한 프로파일을 갖는 스트로크가 동일한 간격으로 반복됩니다.디 (격자 기간). 파장에 따라 입사된 광선을 분리하는 회절 격자의 능력은 회절 격자의 주요 특성입니다. 반사적이고 투명한 회절 격자가 있습니다.안에 현대 장치반사형 회절 격자가 주로 사용됩니다..

회절극대를 관찰하기 위한 조건:

d·sinΦ=k·λ, 여기서 k=0이고; ± 1; ± 2; ± 3; d - 격자주기, ψ - 최대값이 관찰되는 각도, 및λ - 파장.

최대조건으로부터 다음과 같다 sinΦ=(k·λ)/d.

k=1이라고 하면, sinΦ kr =λ kr /d 및 sinΦ f =λ f /d입니다.

λ cr > λ f, 즉 sinΦ cr > sinΦ f인 것으로 알려져 있습니다. 왜냐하면 y= 죄ψ 에프 - 기능이 증가하고 있습니다.Ø cr > Ø f

그렇기 때문에 보라회절 스펙트럼에서는 중심에 더 가깝게 위치합니다.

빛의 간섭과 회절 현상에서 에너지 보존 법칙이 관찰됩니다.. 간섭 영역에서는 빛 에너지가 다른 에너지로 변환되지 않고 재분배만 됩니다. 총 빛 에너지에 대한 간섭 패턴의 일부 지점에서의 에너지 증가는 다른 지점에서의 감소로 보상됩니다(총 빛 에너지는 독립적인 광원에서 나오는 두 광선의 빛 에너지입니다). 밝은 줄무늬는 에너지 최대값에 해당하고 어두운 줄무늬는 에너지 최소값에 해당합니다.

진전:

경험 1. 와이어 링을 비눗물에 담그십시오.와이어 링에 비누막이 형성됩니다.

수직으로 놓습니다. 우리는 필름 두께가 변함에 따라 너비가 변하는 밝고 어두운 가로 줄무늬를 관찰합니다.

설명. 밝은 줄무늬와 어두운 줄무늬가 나타나는 것은 필름 표면에서 반사되는 빛파의 간섭으로 설명됩니다. 삼각형 d = 2h.광파의 경로 차이는 필름 두께의 2배와 같습니다.수직으로 놓으면 필름이 쐐기 모양이 됩니다. 상부의 광파 경로 차이는 하부보다 적습니다. 경로 차이가 짝수 개의 반파와 동일한 필름 위치에서는 밝은 줄무늬가 관찰됩니다. 그리고 홀수의 반파 - 어두운 줄무늬가 있습니다. 스트라이프의 수평 배열은 동일한 필름 두께의 라인의 수평 배열로 설명됩니다.

우리는 (램프에서 나오는) 백색광으로 비누막을 비춥니다. 우리는 밝은 줄무늬가 스펙트럼 색상으로 표시되는 것을 관찰합니다. 위쪽은 파란색, 아래쪽은 빨간색입니다.

설명. 이 색상은 입사 색상의 파장에 대한 빛 줄무늬의 위치 의존성으로 설명됩니다.

우리는 또한 줄무늬가 확장되고 모양을 유지하면서 아래쪽으로 이동하는 것을 관찰합니다.

설명. 이는 중력의 영향으로 비누 용액이 흘러내리기 때문에 필름 두께가 감소하는 것으로 설명됩니다.

경험 2. 유리관을 이용하여 비눗방울을 불어서 주의 깊게 살펴보세요.백색광을 비추면 스펙트럼 색상으로 착색된 간섭 고리가 형성되는 것을 관찰할 수 있습니다. 각 조명 링의 위쪽 가장자리에는 파란색, 아래쪽은 빨간색입니다. 필름 두께가 감소함에 따라 링도 확장되면서 천천히 아래쪽으로 이동합니다. 고리 모양의 형태는 동일한 두께의 고리 모양의 선으로 설명됩니다.

질문에 답하세요:

비눗방울은 왜 무지개색일까요?
무지개 줄무늬는 어떤 모양을 갖고 있나요?
왜 거품의 색깔은 항상 변하는 걸까요?

경험 3*. 두 개의 유리판을 깨끗이 닦은 후 함께 놓고 손가락으로 누릅니다. 접촉 표면의 불완전한 모양으로 인해 플레이트 사이에 얇은 공기 공극이 형성됩니다.

	틈을 형성하는 판의 표면에서 빛이 반사되면 밝은 무지개 줄무늬가 나타납니다. 불규칙한 모양. 플레이트를 압축하는 힘이 변경되면 스트립의 위치와 모양이 변경됩니다.당신이 보는 그림을 스케치하십시오.

설명: 판의 표면은 완전히 편평할 수 없으므로 몇 군데에서만 닿습니다. 이 장소 주변에는 가장 얇은 공기 쐐기가 형성됩니다. 다양한 모양, 간섭 패턴을 제공합니다. 투과광에서 최대 조건은 2h=kl입니다.

질문에 답하세요:

판이 닿는 곳에 밝은 무지개색 고리 모양이나 불규칙한 모양의 줄무늬가 나타나는 이유는 무엇입니까?

설명 : 회절 스펙트럼의 밝기는 디스크에 적용된 홈의 빈도와 광선의 입사각에 따라 달라집니다. 램프 필라멘트에서 입사한 거의 평행한 광선은 A 지점과 B 지점의 홈 사이의 인접한 볼록한 부분에서 반사됩니다. 입사각과 동일한 각도로 반사된 광선은 흰색 선 형태로 램프 필라멘트의 이미지를 형성합니다. 다른 각도에서 반사된 광선은 일정한 경로 차이를 가지며 그 결과 파동 추가가 발생합니다.

당신은 무엇을 관찰하고 있나요? 관찰된 현상을 설명하라. 간섭무늬를 설명하라.

CD의 표면은 가시광선의 파장에 상응하는 피치를 가진 나선형 트랙입니다. 미세 구조의 표면에서는 회절 및 간섭 현상이 나타납니다. CD의 빛은 무지개색을 띠고 있습니다.

경험 5. 불타는 램프의 필라멘트에서 나일론 천을 살펴보십시오. 직물을 축을 중심으로 회전시켜 두 개의 회절 줄무늬가 직각으로 교차하는 형태의 명확한 회절 패턴을 얻습니다.

설명 : 십자가 중앙에 흰색 회절 최대값이 보입니다. k=0에서 파동 경로의 차이는 0이므로 중앙 최대값은 흰색입니다. 직물의 실이 서로 수직인 슬릿과 함께 접힌 두 개의 회절 격자이기 때문에 십자가가 형성됩니다. 스펙트럼 색상의 출현은 다음과 같은 사실로 설명됩니다. 백색광다양한 길이의 파동으로 구성됩니다. 서로 다른 파장에 대한 빛의 최대 회절은 서로 다른 위치에서 얻어집니다.

관찰된 회절 십자형을 스케치합니다.관찰된 현상을 설명하라.

결론을 기록해 보세요. 수행한 실험 중 간섭 현상이 관찰된 실험과 회절이 관찰된 실험을 나타냅니다..

작업의 목표:빛의 간섭과 회절을 관찰한다.

이론.빛의 간섭.빛의 파동 특성은 간섭과 회절 현상에서 가장 명확하게 드러납니다. 비누 용액과 기름은 무색이지만 빛의 간섭으로 인해 물 위의 비누 방울과 얇은 유막의 색상이 설명됩니다. 광파는 박막 표면에서 부분적으로 반사되고, 부분적으로는 얇은 필름 표면으로 전달됩니다. 두 번째 필름 경계에서 파동의 부분 반사가 다시 발생합니다(그림 1). 박막의 두 표면에 반사된 빛의 파동은 같은 방향으로 진행하지만 다른 경로를 취합니다.

그림 1.

정수 파장의 배수인 경로 차이의 경우:

간섭 최대값이 관찰됩니다.

홀수 반파장의 배수인 차이 l의 경우:

, (2)

간섭 최소값이 관찰됩니다. 빛의 한 파장에 대해 최대 조건이 만족되면 다른 파장에 대해서는 최대 조건이 만족되지 않습니다. 따라서 백색광을 조사하면 얇고 무색 투명한 필름이 유색으로 나타납니다. 막두께나 광파의 입사각이 변하면 경로차가 변하는데, 다른 파장의 빛에서는 최대조건을 만족하게 된다.

박막의 간섭 현상은 광학의 표면 처리 및 클리어 품질을 제어하는 데 사용됩니다.

빛의 회절.빛이 스크린의 작은 구멍을 통과하면 중앙 광점 주위에 어둡고 밝은 고리가 교대로 관찰됩니다(그림 2).

그림 2.

빛이 좁은 대상을 통과하는 경우 결과 패턴이 그림 3에 표시됩니다.

그림 3.

장애물의 가장자리를 통과할 때 빛이 전파의 직선 방향에서 벗어나는 현상을 빛의 회절이라고 합니다.

기하학적 그림자 영역에서 빛과 어둠의 고리가 번갈아 나타나는 현상은 프랑스 물리학자 프레넬(Fresnel)이 회절의 결과로 도착하는 빛의 파동이라는 사실로 설명했습니다. 다른 점화면의 한 지점에 있는 구멍이 서로 간섭합니다.

장치 및 액세서리:유리판 - 2개, 나일론 또는 캠브릭 플랩, 면도날로 만든 슬릿이 있는 노출된 사진 필름, 축음기 레코드(또는 축음기 레코드 조각), 캘리퍼, 직선 필라멘트가 있는 램프(전체에 대해 하나) 그룹), 색연필.

작업 순서:

1. 간섭 관찰:

1.1. 유리판을 깨끗이 닦은 후 함께 접어서 손가락으로 짜냅니다.

1.2. 어두운 배경에 반사된 빛으로 판을 검사합니다(창이나 흰색 벽에서 너무 밝은 반사가 유리 표면에 형성되지 않도록 위치를 지정해야 합니다).

1.3. 판이 닿는 곳에서는 밝은 무지개색의 고리 모양이나 불규칙한 모양의 줄무늬가 관찰됩니다.

1.4. 압력 변화에 따른 간섭 줄무늬의 모양과 위치 변화를 확인합니다.

1.5. 투과광의 간섭 패턴을 확인하고 프로토콜에 스케치해 보세요.

1.6. 빛이 컴팩트 디스크 표면에 닿을 때의 간섭 패턴을 고려하고 이를 프로토콜에 스케치합니다.

2. 회절 관찰:

2.1. 캘리퍼의 조(jaw) 사이에 0.5mm 너비의 간격을 둡니다.

2.2. 슬릿을 눈 가까이에 놓고 수평으로 위치시킵니다.

2.3. 수평으로 위치한 발광 램프 필라멘트의 틈새를 통해 보면 필라멘트 양쪽에 있는 무지개 줄무늬(회절 스펙트럼)를 관찰할 수 있습니다.

2.4. 슬릿 폭을 0.5mm에서 0.8mm로 변경하면 이러한 변화가 회절 스펙트럼에 어떤 영향을 미치는지 확인할 수 있습니다.

2.5. 프로토콜에서 회절 패턴을 스케치합니다.

2.6. 나일론이나 캠브릭 플랩을 사용하여 투과광에서 회절 스펙트럼을 관찰합니다.

2.7. 관찰된 간섭 및 회절 패턴을 스케치합니다.

3. 완료된 작업에 대한 결론을 도출하십시오.

4. 보안 질문에 답하세요.

제어 질문:

1. 응집성 광파는 어떻게 생성됩니까?

2. 색상 차이의 원인이 되는 광파의 물리적 특성은 무엇입니까?

3. 돌에 맞은 후 투명한 얼음균열이 나타나 무지개의 모든 색으로 반짝입니다. 왜?

4. 새 깃털 사이로 전구를 보면 무엇이 보이나요?

5. 프리즘에 의해 동화된 스펙트럼은 회절 스펙트럼과 어떻게 다릅니까?

실험실 작업 번호 17.

작업의 목표 : 탐구하다 형질빛의 간섭과 회절.

진전

1. 나일론 그릴

우리는 일상적인 조건에서 빛의 회절을 관찰하기 위한 매우 간단한 장치를 만들었습니다. 이를 위해 우리는 매우 얇은 나일론 소재인 슬라이드 프레임과 순간 접착제를 사용했습니다.

그 결과, 우리는 매우 높은 품질의 2차원 회절 격자를 갖게 되었습니다.

나일론 실은 빛의 파장 정도의 거리를 두고 서로 위치합니다. 결과적으로, 이 나일론 직물은 상당히 명확한 회절 패턴을 제공합니다. 또한 실이 공간에서 직각으로 교차하므로 2차원 격자가 얻어집니다.

2. 밀크코팅 적용

우유 용액을 준비할 때 우유 1티스푼을 물 4~5테이블스푼으로 희석합니다. 그런 다음 기판으로 준비된 깨끗한 유리판을 테이블 위에 놓고 용액 몇 방울을 윗면에 바르고 얇은 층을 전체 표면에 펴고 몇 분 동안 건조시킵니다. 그 후, 플레이트를 가장자리에 놓고 남은 용액을 배출한 다음 마지막으로 기울어진 위치에서 몇 분간 더 건조시킵니다.

3. 석송 코팅

깨끗한 접시 표면에 기계 기름이나 식물성 기름 한 방울을 바르십시오 (지방 한 알, 마가린, 버터또는 바셀린)을 얇게 펴 바르고 깨끗한 천으로 윤활된 표면을 부드럽게 닦아냅니다.

그 위에 남아 있는 얇은 지방층은 접착 베이스 역할을 합니다. 소량(핀치)의 석송을 이 표면에 붓고 판을 30도 기울인 다음 손가락으로 가장자리를 두드려 분말을 바닥에 붓습니다. 흘리는 부분에는 상당히 균일한 석송층의 형태로 넓은 흔적이 남아 있습니다.

판의 기울기를 변경하면서 판의 전체 표면이 비슷한 층으로 덮일 때까지 이 과정을 여러 번 반복합니다. 그 후, 접시를 수직으로 놓고 그 가장자리를 테이블이나 다른 단단한 물체에 두드려 여분의 가루를 쏟아냅니다.

석송(이끼 이끼 포자)의 구형 입자는 일정한 직경을 가지고 있습니다. 투명 기판의 표면 위에 무작위로 분포된 동일한 직경 d의 수많은 불투명 볼로 구성된 이러한 코팅은 둥근 구멍의 회절 패턴의 강도 분포와 유사합니다.

결론:

빛의 간섭이 관찰됩니다:

1) 와이어 프레임이나 일반 비눗방울에 비누막을 사용하는 경우

2) 특수 장치 “뉴턴의 고리”.

빛의 회절 관찰:

I. 우유 코팅과 석송은 자연적인 회절 격자를 나타냅니다. 왜냐하면 우유 입자와 석송 포자의 크기는 빛의 파장에 가깝기 때문입니다. 밝은 광원에서 이러한 준비 과정을 살펴보면 사진이 매우 밝고 선명하게 나타납니다.

II. 회절 격자는 흰색과 단색광의 빛의 회절을 관찰할 수 있는 1/200 해상도의 실험실 장치입니다.

III. 자신의 속눈썹을 통해 밝은 광원을 보면 회절도 관찰할 수 있습니다.

IV. 새 깃털(가장 얇은 섬유)도 회절 격자로 사용할 수 있습니다. 섬유 사이의 거리와 크기가 빛의 파장에 비례하기 때문입니다.

V. 레이저 디스크는 반사형 회절 격자이며 홈이 너무 가까이 위치하여 광파에 대한 극복 가능한 장애물을 나타냅니다.

6. 우리가 이 실험실 작업을 위해 특별히 제작한 나일론 격자는 직물의 두께와 섬유의 근접성으로 인해 우수한 2차원 회절 격자입니다.

주제: 광학

수업: 실무'빛의 간섭과 회절 관찰'이라는 주제로

이름:"빛의 간섭과 회절의 관찰".

표적:빛의 간섭과 회절을 실험적으로 연구합니다.

장비:직선 필라멘트 램프, 유리판 2개, 와이어 프레임, 비누 용액, 캘리퍼스, 두꺼운 종이, 캠브릭 조각, 나일론 실, 클램프.

경험 1

유리판을 이용한 간섭무늬 관찰.

우리는 두 개의 유리판을 가져다가 철저히 닦은 다음 단단히 접고 압축합니다. 판에서 볼 수 있는 간섭 패턴을 스케치해야 합니다.

유리의 압축 정도에 따른 그림의 변화를 보려면 클램핑 장치를 사용하고 나사를 사용하여 플레이트를 압축해야 합니다. 결과적으로 간섭 무늬가 변경됩니다.

경험 2

박막에 대한 간섭.

이 실험을 관찰하려면 비눗물과 와이어 프레임을 가져다가 얇은 필름이 어떻게 형성되는지 관찰하십시오. 프레임을 비눗물에 담그면 프레임을 들어 올린 후 비누막이 보입니다. 이 필름을 반사광으로 관찰하면 간섭 무늬를 볼 수 있습니다.

경험 3

비누방울에 대한 간섭.

관찰하기 위해 비누 용액을 사용하겠습니다. 비눗방울을 불고 있습니다. 거품이 반짝이는 방식은 빛의 간섭입니다(그림 1 참조).

쌀. 1. 기포 내 빛의 간섭

우리가 보는 그림은 다음과 같습니다(그림 2 참조).

쌀. 2. 간섭 패턴

유리 위에 렌즈를 얹고 일반 백색광으로 비출 때 나타나는 백색광 간섭입니다.

조명 필터를 사용하고 단색광으로 조명하면 간섭 패턴이 변경됩니다(어두운 줄무늬와 밝은 줄무늬가 교대로 변경됨)(그림 3 참조).

쌀. 3. 필터 사용하기

이제 회절 관찰로 넘어 갑시다.

회절은 모든 파동에 내재된 파동 현상으로, 물체의 가장자리 부분에서 관찰됩니다.

경험 4

작고 좁은 슬릿에 의한 빛의 회절.

나사를 사용하여 부품을 움직여 캘리퍼의 턱 사이에 틈을 만들어 보겠습니다. 빛의 회절을 관찰하기 위해 우리는 캘리퍼의 턱 사이에 종이 한 장을 고정하여 종이를 꺼낼 수 있습니다. 그런 다음 이 좁은 틈을 눈에 수직으로 가깝게 가져옵니다. 슬릿을 통해 밝은 광원(백열등)을 관찰하면 빛의 회절을 볼 수 있습니다(그림 4 참조).

쌀. 4. 얇은 슬릿에 의한 빛의 회절

경험 5

두꺼운 종이의 회절

두꺼운 종이를 면도칼로 자르고, 이 종이를 눈에 가까이 대고 인접한 두 장의 위치를 바꾸면 빛의 회절을 관찰할 수 있습니다.

경험 6

작은 조리개 회절

이러한 회절을 관찰하려면 두꺼운 종이와 핀이 필요합니다. 핀을 사용하여 시트에 작은 구멍을 만듭니다. 그런 다음 구멍을 눈 가까이 가져가서 밝은 광원을 관찰합니다. 이 경우 빛의 회절이 보입니다(그림 5 참조).

회절 패턴의 변화는 구멍의 크기에 따라 달라집니다.

쌀. 5. 작은 조리개에 의한 빛의 회절

경험 7

조밀하고 투명한 직물(나일론, 캠브릭) 조각에 대한 빛의 회절.

캠브릭 테이프를 눈에서 가까운 거리에 놓고 테이프를 통해 밝은 광원을 살펴보겠습니다. 우리는 회절을 볼 것입니다. 회절 스펙트럼의 선으로 구성되는 다색 줄무늬와 밝은 십자가.

그림은 우리가 관찰한 회절 사진을 보여줍니다(그림 6 참조).

쌀. 6. 빛의 회절

보고서:작업 중에 관찰된 간섭 및 회절 패턴을 나타내야 합니다.

선의 변화는 파동의 특정 굴절 및 덧셈(뺄셈) 절차가 어떻게 발생하는지를 나타냅니다.

슬릿에서 얻은 회절 패턴을 바탕으로 특수 장치가 만들어졌습니다. 회절 격자. 빛이 통과하는 일련의 슬릿입니다. 이 장치는 빛에 대한 자세한 연구를 수행하는 데 필요합니다. 예를 들어, 회절 격자를 사용하여 빛의 파장을 결정할 수 있습니다.

물리학().
9월 1일. 교육 및 방법론 신문 ().

실험실 작업 번호 13

주제: "빛의 간섭과 회절의 관찰"

작업의 목표:간섭과 회절 현상을 실험적으로 연구합니다.

장비:직선 필라멘트가 있는 전기 램프(클래스당 1개), 유리판 2개, 유리관, 비눗물이 담긴 유리, 직경 30mm 손잡이가 달린 와이어 링, CD, 캘리퍼, 나일론 천.

이론:

간섭은 기계적, 전자기적 등 모든 성격의 파동에 특징적인 현상입니다.

파동 간섭 – 두 개(또는 여러 개)의 파동 공간에 추가되는 파동으로, 서로 다른 지점에서 결과 파동이 강화되거나 약해집니다..

일관된 주파수가 같고 위상차가 일정한 파동을 호칭한다.

C 지점에서 발생하는 변위의 진폭은 거리 d2 – d1에서 파동 경로의 차이에 따라 달라집니다.

최대 조건

, (Δd=d 2 -d 1 )

어디 k=0; ± 1; ± 2; ± 3 ;…

(파동 경로의 차이는 짝수 개의 반파와 같습니다)

소스 A와 B의 파동은 동일한 단계로 C 지점에 도달하여 "서로를 강화"합니다.

Ø A = Ø B - 진동 단계

Δψ=0 - 위상차

A=최대 2X

최소 조건

, (Δd=d 2 -d 1)

어디 k=0; ± 1; ± 2; ± 3;…

(파동 경로의 차이는 홀수 개의 반파장과 같습니다)

소스 A와 B의 파동은 역위상으로 C 지점에 도달하여 "서로 상쇄"됩니다.

Ø A ≠Ø B - 진동 단계

Δψ=π - 위상차

A=0 – 결과 파동의 진폭.

간섭 패턴– 빛의 강도가 증가하거나 감소하는 영역을 정기적으로 교대합니다.

빛의 간섭– 두 개 이상의 광파가 중첩될 때 빛 복사 에너지의 공간적 재분배.

회절로 인해 빛은 선형 전파에서 벗어납니다(예: 장애물 가장자리 근처).

회절 – 작은 구멍을 통과할 때 파동이 직선으로 전파되지 않고 작은 장애물 주위로 휘어지는 현상.

회절 조건: 디< λ , 어디 디– 장애물의 크기, λ - 파장. 장애물(구멍)의 크기는 파장보다 작거나 비슷해야 합니다.

이 현상(회절)의 존재는 기하광학 법칙의 적용 범위를 제한하고 광학 기기의 분해능이 제한되는 이유입니다.

회절 격자– 빛의 회절이 발생하는 다수의 규칙적으로 배열된 요소의 주기적인 구조인 광학 장치입니다. 주어진 회절 격자에 대해 구체적이고 일정한 프로파일을 갖는 스트로크가 동일한 간격으로 반복됩니다. 디(격자 기간). 파장에 따라 입사된 광선을 분리하는 회절 격자의 능력은 회절 격자의 주요 특성입니다. 반사적이고 투명한 회절 격자가 있습니다. 현대 장비는 주로 반사 회절 격자를 사용합니다..

회절극대를 관찰하기 위한 조건:

d·sinΦ=k·λ, 어디 k=0; ± 1; ± 2; ± 3; 디- 격자 기간 , φ - 최대값이 관찰되는 각도, 및 λ - 파장.

최대조건으로부터 다음과 같다 sinΦ=(k λ)/d.

k=1이라고 하면 sinΦcr = λcr/d그리고 sinΦ f = λ f /d.

다음과 같이 알려져 있습니다. λ cr > λ f,따라서 sin Φ cr>죄 ψ f. 왜냐하면 y= 죄 ψ f - 기능이 증가하고 있습니다. Ø cr > Ø f

따라서 회절 스펙트럼에서 보라색은 중앙에 더 가깝게 위치합니다.

진전:

경험 1.와이어 링을 비눗물에 담그십시오. 와이어 링에 비누막이 형성됩니다.

수직으로 놓습니다. 우리는 필름 두께가 변함에 따라 너비가 변하는 밝고 어두운 가로 줄무늬를 관찰합니다.

설명.밝은 줄무늬와 어두운 줄무늬가 나타나는 것은 필름 표면에서 반사되는 빛파의 간섭으로 설명됩니다. 삼각형 d = 2h. 광파의 경로 차이는 필름 두께의 2배와 같습니다.수직으로 놓으면 필름이 쐐기 모양이 됩니다. 상부의 광파 경로 차이는 하부보다 적습니다. 경로 차이가 짝수 개의 반파와 동일한 필름 위치에서는 밝은 줄무늬가 관찰됩니다. 그리고 홀수의 반파 - 어두운 줄무늬가 있습니다. 스트라이프의 수평 배열은 동일한 필름 두께의 라인의 수평 배열로 설명됩니다.

설명.이 색상은 입사 색상의 파장에 대한 빛 줄무늬의 위치 의존성으로 설명됩니다.

우리는 또한 줄무늬가 확장되고 모양을 유지하면서 아래쪽으로 이동하는 것을 관찰합니다.

설명.이는 중력의 영향으로 비누 용액이 흘러내리기 때문에 필름 두께가 감소하는 것으로 설명됩니다.

경험 2. 유리관을 이용하여 비눗방울을 불어서 주의 깊게 살펴보세요.백색광을 비추면 스펙트럼 색상으로 착색된 간섭 고리가 형성되는 것을 관찰할 수 있습니다. 각 조명 링의 상단 가장자리는 파란색이고 하단은 빨간색입니다. 필름 두께가 감소함에 따라 링도 확장되면서 천천히 아래쪽으로 이동합니다. 고리 모양의 형태는 동일한 두께의 고리 모양의 선으로 설명됩니다.

질문에 답하세요:

비눗방울은 왜 무지개색일까요?
무지개 줄무늬는 어떤 모양을 갖고 있나요?
왜 거품의 색깔은 항상 변하는 걸까요?

경험 3.두 개의 유리판을 깨끗이 닦은 후 함께 놓고 손가락으로 누릅니다. 접촉 표면의 불완전한 모양으로 인해 플레이트 사이에 얇은 공기 공극이 형성됩니다.

틈을 형성하는 판 표면에서 빛이 반사되면 고리 모양 또는 불규칙한 모양의 밝은 무지개 줄무늬가 나타납니다. 플레이트를 압축하는 힘이 변경되면 스트립의 위치와 모양이 변경됩니다. 당신이 보는 그림을 스케치하십시오.

설명:판의 표면은 완전히 편평할 수 없으므로 몇 군데에서만 닿습니다. 이 장소 주변에는 다양한 모양의 얇은 공기 쐐기가 형성되어 간섭 패턴을 나타냅니다. 투과광에서 최대 조건은 2h=kl입니다.

질문에 답하세요:

판이 닿는 곳에 밝은 무지개색 고리 모양이나 불규칙한 모양의 줄무늬가 나타나는 이유는 무엇입니까?
압력의 변화에 따라 간섭무늬의 모양과 위치가 변하는 이유는 무엇입니까?

경험 4.녹음이 진행 중인 CD 표면을 다양한 각도에서 주의 깊게 살펴보세요.

설명: 회절 스펙트럼의 밝기는 디스크에 적용된 홈의 빈도와 광선의 입사각에 따라 달라집니다. 램프 필라멘트에서 입사한 거의 평행한 광선은 A 지점과 B 지점의 홈 사이의 인접한 볼록한 부분에서 반사됩니다. 입사각과 동일한 각도로 반사된 광선은 흰색 선 형태로 램프 필라멘트의 이미지를 형성합니다. 다른 각도에서 반사된 광선은 일정한 경로 차이를 가지며 그 결과 파동 추가가 발생합니다.

당신은 무엇을 관찰하고 있나요? 관찰된 현상을 설명하라. 간섭무늬를 설명하라.

경험 5.턱 사이에 0.5mm 너비의 틈이 생길 때까지 캘리퍼 슬라이더를 움직입니다.

스펀지의 경사진 부분을 눈 가까이에 배치합니다(슬릿을 수직으로 배치). 이 틈을 통해 우리는 불타는 램프의 수직 필라멘트를 봅니다. 우리는 실의 양쪽에서 평행한 무지개 줄무늬를 관찰합니다. 슬롯 너비를 0.05 - 0.8mm 내에서 변경합니다. 더 많은 곳으로 이사할 때 좁은 균열밴드는 서로 떨어져서 더 넓어지고 구별 가능한 스펙트럼을 형성합니다. 가장 넓은 틈을 통해 관찰하면 줄무늬가 매우 좁고 서로 가깝게 위치해 있습니다. 노트에서 본 그림을 그려보세요. 관찰된 현상을 설명하라.

경험 6.불타는 램프의 필라멘트에서 나일론 천을 살펴보십시오. 직물을 축을 중심으로 회전시켜 두 개의 회절 줄무늬가 직각으로 교차하는 형태의 명확한 회절 패턴을 얻습니다.

설명: 지각 중앙에 흰색 회절 극대가 보입니다. k=0에서 파동 경로의 차이는 0이므로 중앙 최대값은 흰색입니다. 직물의 실이 서로 수직인 슬릿과 함께 접힌 두 개의 회절 격자이기 때문에 십자가가 형성됩니다. 스펙트럼 색상의 출현은 백색광이 다양한 길이의 파동으로 구성된다는 사실로 설명됩니다. 서로 다른 파장에 대한 빛의 최대 회절은 서로 다른 위치에서 얻어집니다.

관찰된 회절 십자형을 스케치합니다. 관찰된 현상을 설명하라.

결론을 기록해 보세요. 수행한 실험 중 간섭 현상이 관찰된 실험과 회절이 관찰된 실험을 나타냅니다..

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