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Trabalho laboratorial de observação física da difracção da luz. Tópico: Observação de interferência e difração de luz

Trabalho de laboratório sobre o tema: "Observação de interferência e difração de luz"

Objetivo do trabalho: estudar experimentalmente o fenômeno de interferência e difração.

Equipamento: uma lâmpada elétrica com filamento reto, duas placas de vidro, um tubo de vidro, um copo com solução de sabão, um anel de arame com cabo de 30 mm de diâmetro, um CD, um paquímetro, tecido de nylon.

Teoria: A interferência é um fenômeno característico de ondas de qualquer natureza: mecânicas, eletromagnéticas.

Interferência de onda – adição no espaço de duas (ou várias) ondas, em que nos seus diferentes pontos se obtém uma amplificação ou atenuação da onda resultante.

Normalmente, a interferência é observada quando há superposição de ondas emitidas por uma mesma fonte de luz, que chegaram a um determinado ponto de maneiras diferentes. É impossível obter um padrão de interferência de duas fontes independentes, pois moléculas ou átomos emitem luz em trens de ondas separados, independentemente uns dos outros. Os átomos emitem fragmentos de ondas de luz (trens), nos quais as fases das oscilações são aleatórias. Tsugi têm cerca de 1 metro de comprimento. Trens de ondas de diferentes átomos são sobrepostos uns aos outros. A amplitude das oscilações resultantes muda caoticamente com o tempo tão rapidamente que o olho não tem tempo de sentir essa mudança de imagens. Portanto, uma pessoa vê o espaço uniformemente iluminado. Para formar um padrão de interferência estável, são necessárias fontes de onda coerentes (combinadas).

coerente chamadas ondas que têm a mesma frequência e uma diferença de fase constante.

A amplitude do deslocamento resultante no ponto C depende da diferença no caminho das ondas a uma distância d2 – d1.

condição máxima

, (Δd=d 2 -d 1 )

onde k=0; ± 1; ±2; ± 3 ;…

(a diferença no caminho das ondas é igual a um número par de meias-ondas)

As ondas das fontes A e B chegarão ao ponto C nas mesmas fases e “amplificarão uma à outra”.

φ A = φ B - fases de oscilação

Δφ=0 - diferença de fase

A=2X máx.

Condição mínima

, (Δd=d 2 -d 1 )

onde k=0; ± 1; ±2; ± 3;…

(a diferença no caminho das ondas é igual a um número ímpar de meias-ondas)

As ondas das fontes A e B chegarão ao ponto C em antifase e "se apagarão".

φ A ≠φ B - fases de oscilação

Δφ=π - diferença de fase

A=0 é a amplitude da onda resultante.

Padrão de interferência– alternância regular de áreas de alta e baixa intensidade de luz.

Interferência de luz- redistribuição espacial da energia da radiação luminosa quando duas ou mais ondas luminosas se sobrepõem.

Devido à difração, a luz se desvia de uma propagação retilínea (por exemplo, perto das bordas dos obstáculos).

Difração - o fenômeno do desvio da onda da propagação retilínea ao passar por pequenos orifícios e contornar pequenos obstáculos pela onda.

Condição de manifestação de difração:d , onde d - o tamanho do obstáculo,λ - Comprimento de onda. As dimensões dos obstáculos (buracos) devem ser menores ou proporcionais ao comprimento de onda.

A existência desse fenômeno (difração) limita o alcance das leis da óptica geométrica e é a razão da limitação da resolução dos instrumentos ópticos.

grade de difração- um dispositivo óptico, que é uma estrutura periódica de um grande número de elementos regularmente dispostos nos quais a luz é difratada. Os golpes com um perfil definido e constante para uma determinada grade de difração são repetidos em intervalos regulares d (período da rede). A capacidade de uma grade de difração de decompor um feixe de luz incidente sobre ela em comprimentos de onda é sua principal propriedade. Existem grades de difração reflexivas e transparentes.Nos dispositivos modernos, são usadas principalmente grades de difração reflexivas..

A condição para observar o máximo de difração:

d sinφ=k λ, onde k=0; ± 1; ±2; ± 3; d - período de grade, φ - o ângulo em que os máximos são observados, eλ é o comprimento de onda.

Da condição máxima segue sinφ=(k λ)/d .

Seja k=1, então sinφ cr =λ cr /d e sinφ f =λ f /d.

Sabe-se que λ cr >λ f , portanto sinφ cr >sinφ f . Porque y= senφ f - a função é crescente, entãoφcr >φf

Portanto, a cor violeta no espectro de difração está localizada mais perto do centro.

Nos fenômenos de interferência e difração da luz, a lei da conservação da energia é observada. Na área de interferência, a energia luminosa é apenas redistribuída sem ser convertida em outros tipos de energia. O aumento de energia em alguns pontos do padrão de interferência em relação à energia luminosa total é compensado por sua diminuição em outros pontos (a energia luminosa total é a energia luminosa de dois feixes de luz de fontes independentes). Listras claras correspondem a máximos de energia, listras escuras correspondem a mínimos de energia.

Progresso:

Experiência 1. Mergulhe o anel de arame na solução de sabão.Uma película de sabão é formada no anel de arame.

Posicione-o verticalmente. Observamos listras horizontais claras e escuras que mudam de largura conforme a espessura do filme muda.

Explicação. O aparecimento de faixas claras e escuras é explicado pela interferência das ondas de luz refletidas na superfície do filme. triângulo d = 2h.A diferença no caminho das ondas de luz é igual ao dobro da espessura do filme.Quando colocado verticalmente, o filme tem uma forma de cunha. A diferença no caminho das ondas de luz em sua parte superior será menor do que em sua parte inferior. Nos locais do filme onde a diferença de caminho é igual a um número par de meias ondas, são observadas faixas brilhantes. E com um número ímpar de meias ondas - listras escuras. O arranjo horizontal das listras é explicado pelo arranjo horizontal de linhas de igual espessura de filme.

Iluminamos o filme de sabão com luz branca (da lâmpada). Observamos a coloração das bandas de luz em cores espectrais: na parte superior - azul, na parte inferior - vermelho.

Explicação. Esta coloração é explicada pela dependência da posição das bandas de luz no comprimento de onda da cor incidente.

Também observamos que as bandas, expandindo e mantendo sua forma, se movem para baixo.

Explicação. Isso ocorre devido à diminuição da espessura do filme, pois a solução de sabão flui para baixo sob a ação da gravidade.

Experiência 2. Sopre uma bolha de sabão com um tubo de vidro e examine-a cuidadosamente.Quando iluminado com luz branca, observe a formação de anéis de interferência coloridos, coloridos em cores espectrais. A borda superior de cada anel de luz é azul, a parte inferior é vermelha. À medida que a espessura do filme diminui, os anéis, também em expansão, movem-se lentamente para baixo. Sua forma anular é explicada pela forma anular de linhas de igual espessura.

Responda às perguntas:

Por que as bolhas de sabão são iridescentes?
Qual é a forma das listras do arco-íris?
Por que a cor da bolha muda o tempo todo?

Experiência 3*. Limpe bem duas placas de vidro, junte e aperte com os dedos. Devido à forma não ideal das superfícies de contato, os vazios de ar mais finos são formados entre as placas.

	Quando a luz é refletida nas superfícies das placas que formam a lacuna, aparecem listras iridescentes brilhantes - em forma de anel ou irregulares. Quando a força que comprime as placas muda, o arranjo e a forma das tiras mudam.Desenhe as imagens que você vê.

Explicação: As superfícies das placas não podem ser perfeitamente uniformes, então elas se tocam apenas em alguns lugares. Ao redor desses locais, formam-se as mais finas cunhas de ar de vários formatos, dando uma imagem de interferência. Na luz transmitida, a condição máxima 2h=kl

Responda às perguntas:

Por que são observadas listras brilhantes iridescentes em forma de anel ou de forma irregular nos pontos de contato das placas?

Explicação : O brilho dos espectros de difração depende da frequência das ranhuras depositadas no disco e do ângulo de incidência dos raios. Raios quase paralelos incidentes do filamento da lâmpada são refletidos de protuberâncias adjacentes entre as ranhuras nos pontos A e B. Os raios refletidos em um ângulo igual ao ângulo de incidência formam uma imagem do filamento da lâmpada na forma de uma linha branca. Os raios refletidos em outros ângulos têm uma certa diferença de caminho, como resultado das quais as ondas são adicionadas.

O que você está observando? Explique os fenômenos observados. Descreva o padrão de interferência.

A superfície de um CD é uma trilha espiral com um passo compatível com o comprimento de onda da luz visível. Em uma superfície de estrutura fina, fenômenos de difração e interferência aparecem. Os destaques dos CDs são iridescentes.

Experiência 5. Olhe através do tecido de náilon para o filamento de uma lâmpada acesa. Ao girar o tecido em torno do eixo, obtenha um padrão de difração claro na forma de duas bandas de difração cruzadas em ângulos retos.

Explicação : Um pico de difração branco é visível no centro da cruz. Em k=0, a diferença do caminho da onda é igual a zero, então o máximo central é branco. A cruz é obtida porque os fios do tecido são duas grades de difração dobradas juntas com ranhuras mutuamente perpendiculares. A aparência das cores espectrais é explicada pelo fato de que a luz branca consiste em ondas de diferentes comprimentos. O máximo de difração de luz para diferentes comprimentos de onda é obtido em diferentes locais.

Esboce o cruzamento de difração observado.Explique os fenômenos observados.

Grave a saída. Indique em qual de seus experimentos o fenômeno de interferência foi observado e em qual difração.

Objetivo do trabalho: observar a interferência e a difração da luz.

Teoria.Interferência de luz. As propriedades ondulatórias da luz são mais claramente reveladas nos fenômenos de interferência e difração. A interferência da luz explica a cor das bolhas de sabão e das finas películas de óleo na água, embora a solução de sabão e o óleo sejam incolores. As ondas de luz são parcialmente refletidas da superfície de um filme fino e passam parcialmente para ele. No segundo limite do filme, ocorre novamente a reflexão parcial das ondas (Fig. 1). As ondas de luz refletidas por duas superfícies de um filme fino viajam na mesma direção, mas percorrem caminhos diferentes.

Imagem 1.

Com uma diferença de caminho que é um múltiplo de um número inteiro de comprimentos de onda:

um máximo de interferência é observado.

Para a diferença l, um múltiplo de um número ímpar de meias-ondas:

, (2)

um mínimo de interferência é observado. Quando a condição máxima é satisfeita para um comprimento de onda de luz, ela não é satisfeita para outros comprimentos de onda. Portanto, uma fina película transparente incolor iluminada por luz branca parece ser colorida. Ao alterar a espessura do filme ou o ângulo de incidência das ondas de luz, a diferença de caminho muda e a condição máxima é satisfeita para luz com um comprimento de onda diferente.

O fenômeno de interferência em filmes finos é usado para controlar a qualidade do tratamento de superfície, antirreflexo da ótica.

Difração da luz. Quando a luz passa por um pequeno orifício na tela, anéis escuros e claros alternados são observados ao redor do ponto brilhante central (Fig. 2).

Figura 2.

Se a luz passar por um alvo estreito, obtém-se a imagem mostrada na Figura 3.

Figura 3

O fenômeno da deflexão da luz da direção retilínea de propagação ao passar na borda da barreira é chamado de difração de luz.

O aparecimento de anéis claros e escuros alternados na área da sombra geométrica, o físico francês Fresnel explicou pelo fato de que as ondas de luz vindas como resultado da difração de diferentes pontos do buraco para um ponto na tela interferem umas nas outras .

Instrumentos e acessórios: placas de vidro - 2 unid., remendos de náilon ou cambraia, filme iluminado com fenda feita com lâmina de barbear, disco de gramofone (ou fragmento de disco de gramofone), paquímetro, lâmpada de filamento reto (um para todo grupo), lápis de cor.

Procedimento de trabalho:

1. Observação de interferência:

1.1. Limpe bem as placas de vidro, junte-as e aperte com os dedos.

1.2. Examine as placas na luz refletida contra um fundo escuro (elas devem ser posicionadas de forma que reflexos muito claros de janelas ou paredes brancas não se formem na superfície do vidro).

1.3. Em alguns locais onde as placas entram em contato, podem ser observadas listras brilhantes iridescentes em forma de anel ou de forma irregular.

1.4. Observe mudanças na forma e localização das franjas de interferência obtidas com uma mudança na pressão.

1.5. Tente ver o padrão de interferência na luz transmitida e desenhe-o no protocolo.

1.6. Considere o padrão de interferência quando a luz atinge a superfície do CD e desenhe-o no protocolo.

2. Observação de difração:

2.1. Instale uma folga de 0,5 mm de largura entre as garras da pinça.

2.2. Prenda a fenda perto do olho, colocando-a horizontalmente.

2.3. Olhando através da fenda para um filamento de lâmpada luminosa localizado horizontalmente, observe listras de arco-íris (espectros de difração) em ambos os lados do filamento.

2.4. Ao alterar a largura da fenda de 0,5 para 0,8 mm, observe como essa alteração afeta os espectros de difração.

2.5. Desenhe o padrão de difração no protocolo.

2.6. Observe os espectros de difração na luz transmitida usando remendos de nylon ou cambraia.

2.7. Esboce os padrões de interferência e difração observados.

3. Faça uma conclusão sobre o trabalho realizado.

4. Responda às perguntas de segurança.

Perguntas de controle:

1. Como são produzidas ondas de luz coerentes?

2. Que característica física das ondas de luz está associada à diferença de cor?

3. Depois de bater uma pedra no gelo transparente, aparecem rachaduras, brilhando com todas as cores do arco-íris. Por que?

4. O que você vê quando olha para uma lâmpada através da pena de um pássaro?

5. Qual é a diferença entre os espectros assimilados por um prisma e os espectros de difração?

TRABALHO DE LABORATÓRIO Nº 17.

Objetivo do trabalho : estudar as características da interferência e difração da luz.

Progresso

1. treliça de nylon

Fizemos um dispositivo muito simples para observar a difração da luz em condições domésticas. Para isso, foram utilizados quadros de slides, um pedaço de material de nylon muito fino e cola Moment.

Como resultado, temos uma grade de difração bidimensional de altíssima qualidade.

Os fios de nylon estão localizados um do outro a uma distância da ordem das dimensões do comprimento de onda da luz. Portanto, este tecido de nylon fornece um padrão de difração bastante claro. Além disso, como os fios no espaço se cruzam em ângulo reto, obtém-se uma rede bidimensional.

2. Cobertura de leite

Ao preparar uma solução de leite, uma colher de chá de leite é diluída em 4-5 colheres de sopa de água. Em seguida, uma placa de vidro limpa preparada como substrato é colocada sobre a mesa, algumas gotas da solução são aplicadas em sua superfície superior, untada com uma camada fina em toda a superfície e deixada secar por alguns minutos. Depois disso, a placa é colocada na borda, drenando os restos da solução e, finalmente, seca por mais alguns minutos em posição inclinada.

3. Revestimento com licopódio

Uma gota de máquina ou óleo vegetal é aplicada na superfície de um prato limpo (pode-se usar um grão de gordura, margarina, manteiga ou vaselina), untada com uma camada fina e limpe suavemente a superfície oleada com um pano limpo.

A fina camada de gordura que permanece sobre ela desempenha o papel de uma base adesiva. Uma pequena quantidade (uma pitada) de licopódio é despejada sobre essa superfície, a placa é inclinada 30 graus e, batendo na borda com o dedo, o pó é despejado em sua base. Na área de derramamento, um traço largo permanece na forma de uma camada bastante homogênea de lycopodium.

Alterando a inclinação da placa, repita este procedimento várias vezes até que toda a superfície da placa esteja coberta com uma camada semelhante. Depois disso, o excesso de pó é derramado colocando a placa na vertical e batendo com a borda em uma mesa ou outro objeto duro.

Partículas esféricas de lycopodium (esporos de musgo) são caracterizadas por um diâmetro constante. Tal revestimento, consistindo de um grande número de bolas opacas do mesmo diâmetro d distribuídas aleatoriamente sobre a superfície de um substrato transparente, é semelhante à distribuição de intensidade no padrão de difração de um orifício redondo.

Conclusão:

A interferência da luz é observada:

1) Usando filmes de sabão em uma armação de arame ou bolhas de sabão comuns;

2) Um dispositivo especial "anel de Newton".

Observação de difração de luz:

I. O revestimento leitoso e o licopódio representam uma grade de difração natural, uma vez que as partículas de leite e os esporos do licopódio têm tamanho próximo ao comprimento de onda da luz. A imagem é bastante brilhante e clara se você olhar através dessas preparações para uma fonte de luz brilhante.

II. Uma grade de difração é um instrumento de laboratório com resolução de 1/200 que permite observar a difração da luz em branco e monolight.

III. Se você olhar para uma fonte de luz brilhante através de seus próprios cílios, também poderá observar a difração.

4. Pena de pássaros (as vilosidades mais finas) Também pode ser usada como grade de difração, porque a distância entre as vilosidades e seu tamanho é proporcional ao comprimento de onda da luz.

V. O disco de laser é uma grade de difração reflexiva, cujas ranhuras estão localizadas tão próximas que representam um obstáculo superável para a onda de luz.

VI. A grade de nylon, que fizemos especialmente para este trabalho de laboratório, devido à espessura do tecido e à proximidade das fibras, é uma boa grade de difração bidimensional.

Tema: Óptica

Aula: Trabalho prático sobre o tema "Observação da interferência e difração da luz"

Nome:"Observação de interferência e difração de luz".

Alvo: estudar experimentalmente a interferência e a difração da luz.

Equipamento: lâmpada com filamento reto, 2 placas de vidro, armação de arame, solução de sabão, paquímetro, papel grosso, pedaço de cambraia, fio de náilon, clipe.

Experiência 1

Observação do padrão de interferência usando placas de vidro.

Pegamos duas placas de vidro, antes as limpamos com cuidado, depois as dobramos bem e apertamos. Esse padrão de interferência, que vemos nas placas, precisa ser esboçado.

Para ver a mudança na imagem do grau de compressão dos óculos, é necessário pegar o dispositivo de fixação e comprimir as placas com o auxílio de parafusos. Como resultado, o padrão de interferência muda.

Experiência 2

Interferência em filmes finos.

Para observar esse experimento, vamos pegar água com sabão e uma armação de arame, depois ver como se forma uma película fina. Se a moldura for abaixada em água com sabão, depois de levantá-la, uma película de sabão ficará visível nela. Ao observar este filme na luz refletida, as franjas de interferência podem ser vistas.

Experiência 3

Interferência de bolhas de sabão.

Para observação, usamos uma solução de sabão. Nós sopramos bolhas de sabão. A forma como as bolhas brilham é a interferência da luz (ver Fig. 1).

Arroz. 1. Interferência de luz em bolhas

A imagem que observamos pode ser assim (ver Fig. 2).

Arroz. 2. Padrão de interferência

Esta é a interferência da luz branca quando colocamos uma lente no vidro e a iluminamos com luz branca pura.

Se você usar filtros de luz e iluminar com luz monocromática, o padrão de interferência muda (a alternância de faixas escuras e claras muda) (veja a Fig. 3).

Arroz. 3. Usando filtros

Agora nos voltamos para a observação da difração.

A difração é um fenômeno de onda inerente a todas as ondas, que é observado nas bordas de qualquer objeto.

Experiência 4

Difração da luz por uma pequena fenda estreita.

Vamos criar um espaço entre as mandíbulas do paquímetro movendo suas peças com a ajuda de parafusos. Para observar a difração da luz, prendemos uma folha de papel entre as bordas do paquímetro para que essa folha de papel possa ser puxada para fora. Depois disso, trazemos esta fenda estreita perpendicularmente perto do olho. Ao observar uma fonte de luz brilhante (uma lâmpada incandescente) através da fenda, pode-se ver a difração da luz (ver Fig. 4).

Arroz. 4. Difração da luz por uma fenda fina

Experiência 5

Difração em papel grosso

Se você pegar uma folha grossa de papel e fizer uma incisão com uma navalha, aproximando esse corte de papel do olho e mudando a localização das duas folhas adjacentes, poderá observar a difração da luz.

Experiência 6

Difração em um pequeno orifício

Para observar tal difração, precisamos de uma folha grossa de papel e um alfinete. Usando um alfinete, faça um pequeno furo na folha. Em seguida, aproximamos o orifício do olho e observamos uma fonte de luz brilhante. Neste caso, a difração de luz é visível (ver Fig. 5).

A mudança no padrão de difração depende do tamanho da abertura.

Arroz. 5. Difração da luz por um pequeno orifício

Experiência 7

Difração da luz em um pedaço de tecido transparente denso (nylon, cambraia).

Vamos pegar uma fita de cambraia e, colocando-a a uma pequena distância dos olhos, olhar através da fita para uma fonte de luz brilhante. Veremos a difração, ou seja, listras multicoloridas e uma cruz brilhante, que consistirá em linhas do espectro de difração.

A figura mostra fotografias da difração que observamos (ver Fig. 6).

Arroz. 6. Difração da luz

Relatório: deve apresentar os padrões de interferência e difração que foram observados durante o trabalho.

A mudança de linhas caracteriza como ocorre um ou outro procedimento de refração e adição (subtração) de ondas.

Com base no padrão de difração obtido da fenda, um dispositivo especial foi criado - grade de difração. É um conjunto de fendas pelas quais a luz passa. Este dispositivo é necessário para realizar estudos detalhados de luz. Por exemplo, usando uma grade de difração, você pode determinar o comprimento de onda da luz.

Física().
Primeiro de setembro. Jornal educativo e metódico ().

Laboratório nº 13

Assunto: "Observação de interferência e difração de luz"

Objetivo do trabalho: estudar experimentalmente o fenômeno de interferência e difração.

Equipamento: uma lâmpada elétrica com filamento reto (uma por classe), duas placas de vidro, um tubo de vidro, um copo com solução de sabão, um anel de arame com cabo de 30 mm de diâmetro, um CD, um paquímetro, tecido de nylon.

Teoria:

A interferência é um fenômeno característico de ondas de qualquer natureza: mecânicas, eletromagnéticas.

Interferência de onda – adição no espaço de duas (ou várias) ondas, em que nos seus diferentes pontos se obtém uma amplificação ou atenuação da onda resultante.

coerente chamadas ondas que têm a mesma frequência e uma diferença de fase constante.

A amplitude do deslocamento resultante no ponto C depende da diferença no caminho das ondas a uma distância d2 – d1.

condição máxima

, (Δd=d 2 -d 1 )

Onde k=0; ± 1; ±2; ± 3 ;…

(a diferença no caminho das ondas é igual a um número par de meias-ondas)

As ondas das fontes A e B chegarão ao ponto C nas mesmas fases e “amplificarão uma à outra”.

φ A \u003d φ B - fases de oscilações

Δφ=0 - diferença de fase

A=2X máx.

Condição mínima

, (Δd=d 2 -d 1)

Onde k=0; ± 1; ±2; ± 3;…

(a diferença no caminho das ondas é igual a um número ímpar de meias-ondas)

As ondas das fontes A e B chegarão ao ponto C em antifase e "se apagarão".

φ A ≠φ B - fases de oscilação

Δφ=π - diferença de fase

A=0 é a amplitude da onda resultante.

Padrão de interferência– alternância regular de áreas de alta e baixa intensidade de luz.

Interferência de luz- redistribuição espacial da energia da radiação luminosa quando duas ou mais ondas luminosas se sobrepõem.

Devido à difração, a luz se desvia de uma propagação retilínea (por exemplo, perto das bordas dos obstáculos).

difração – o fenômeno do desvio da onda da propagação retilínea ao passar por pequenos orifícios e contornar pequenos obstáculos pela onda.

Condição de manifestação de difração: d< λ , Onde d- o tamanho do obstáculo, λ - Comprimento de onda. As dimensões dos obstáculos (buracos) devem ser menores ou proporcionais ao comprimento de onda.

A existência desse fenômeno (difração) limita o alcance das leis da óptica geométrica e é a razão da limitação da resolução dos instrumentos ópticos.

grade de difração- um dispositivo óptico, que é uma estrutura periódica de um grande número de elementos regularmente dispostos nos quais a luz é difratada. Os golpes com um perfil definido e constante para uma determinada grade de difração são repetidos em intervalos regulares d(período da rede). A capacidade de uma grade de difração de decompor um feixe de luz incidente sobre ela em comprimentos de onda é sua principal propriedade. Existem grades de difração reflexivas e transparentes. Nos dispositivos modernos, são usadas principalmente grades de difração reflexivas..

A condição para observar o máximo de difração:

d senφ=k λ, Onde k=0; ± 1; ±2; ± 3; d- período de ralar , φ - o ângulo em que os máximos são observados, e λ - Comprimento de onda.

Da condição máxima segue sinφ=(k λ)/d.

Seja k=1, então sinφ cr =λ cr /d E senφ f =λ f /d.

Sabe-se que λcr >λf, por isso sinφ cr>sinφ f. Porque y= sinφ f - a função é crescente, então φcr >φf

Portanto, a cor violeta no espectro de difração está localizada mais perto do centro.

Progresso:

Experiência 1.Mergulhe o anel de arame na solução de sabão. Uma película de sabão é formada no anel de arame.

Posicione-o verticalmente. Observamos listras horizontais claras e escuras que mudam de largura conforme a espessura do filme muda.

Explicação. O aparecimento de faixas claras e escuras é explicado pela interferência das ondas de luz refletidas na superfície do filme. triângulo d = 2h. A diferença no caminho das ondas de luz é igual ao dobro da espessura do filme. Quando colocado verticalmente, o filme tem uma forma de cunha. A diferença no caminho das ondas de luz em sua parte superior será menor do que em sua parte inferior. Nos locais do filme onde a diferença de caminho é igual a um número par de meias ondas, são observadas faixas brilhantes. E com um número ímpar de meias ondas - listras escuras. O arranjo horizontal das listras é explicado pelo arranjo horizontal de linhas de igual espessura de filme.

Iluminamos o filme de sabão com luz branca (da lâmpada). Observamos a coloração das bandas de luz em cores espectrais: na parte superior - azul, na parte inferior - vermelho.

Explicação. Esta coloração é explicada pela dependência da posição das bandas de luz no comprimento de onda da cor incidente.

Também observamos que as bandas, expandindo e mantendo sua forma, se movem para baixo.

Explicação. Isso ocorre devido à diminuição da espessura do filme, pois a solução de sabão flui para baixo sob a ação da gravidade.

Experiência 2. Sopre uma bolha de sabão com um tubo de vidro e examine-a cuidadosamente. Quando iluminado com luz branca, observe a formação de anéis de interferência coloridos, coloridos em cores espectrais. A borda superior de cada anel de luz é azul, a parte inferior é vermelha. À medida que a espessura do filme diminui, os anéis, também em expansão, movem-se lentamente para baixo. Sua forma anular é explicada pela forma anular de linhas de igual espessura.

Responda às perguntas:

Por que as bolhas de sabão são iridescentes?
Qual é a forma das listras do arco-íris?
Por que a cor da bolha muda o tempo todo?

Experiência 3. Limpe bem duas placas de vidro, junte e aperte com os dedos. Devido à forma não ideal das superfícies de contato, os vazios de ar mais finos são formados entre as placas.

Quando a luz é refletida nas superfícies das placas que formam a lacuna, aparecem listras iridescentes brilhantes - em forma de anel ou irregulares. Quando a força que comprime as placas muda, o arranjo e a forma das tiras mudam. Desenhe as imagens que você vê.

Explicação: As superfícies das placas não podem ser perfeitamente uniformes, então elas se tocam apenas em alguns lugares. Ao redor desses locais, formam-se as mais finas cunhas de ar de vários formatos, dando uma imagem de interferência. Na luz transmitida, a condição máxima 2h=kl

Responda às perguntas:

Por que são observadas listras brilhantes iridescentes em forma de anel ou de forma irregular nos pontos de contato das placas?
Por que a forma e a localização das franjas de interferência mudam com a pressão?

Experiência 4.Examine cuidadosamente de diferentes ângulos a superfície do CD (que está sendo gravado).

Explicação: O brilho dos espectros de difração depende da frequência das ranhuras depositadas no disco e do ângulo de incidência dos raios. Raios quase paralelos incidentes do filamento da lâmpada são refletidos de protuberâncias adjacentes entre as ranhuras nos pontos A e B. Os raios refletidos em um ângulo igual ao ângulo de incidência formam uma imagem do filamento da lâmpada na forma de uma linha branca. Os raios refletidos em outros ângulos têm uma certa diferença de caminho, como resultado das quais as ondas são adicionadas.

O que você está observando? Explique os fenômenos observados. Descreva o padrão de interferência.

Experiência 5. Deslocamos o controle deslizante do paquímetro até que se forme uma folga de 0,5 mm de largura entre as mandíbulas.

Colocamos a parte chanfrada das esponjas perto do olho (colocando o vão na vertical). Através dessa lacuna, olhamos para o fio localizado verticalmente da lâmpada acesa. Observamos listras de arco-íris paralelas a ele em ambos os lados do fio. Mudamos a largura do slot na faixa de 0,05 a 0,8 mm. Ao passar para fendas mais estreitas, as bandas se afastam, tornam-se mais largas e formam espectros distintos. Quando vistas pela fenda mais larga, as franjas são muito estreitas e próximas umas das outras. Desenhe a imagem que você vê em seu caderno. Explique os fenômenos observados.

Experiência 6. Olhe através do tecido de náilon para o filamento de uma lâmpada acesa. Ao girar o tecido em torno do eixo, obtenha um padrão de difração claro na forma de duas bandas de difração cruzadas em ângulos retos.

Explicação: Um pico de difração branco é visível no centro da crosta. Em k=0, a diferença do caminho da onda é igual a zero, então o máximo central é branco. A cruz é obtida porque os fios do tecido são duas grades de difração dobradas juntas com ranhuras mutuamente perpendiculares. A aparência das cores espectrais é explicada pelo fato de que a luz branca consiste em ondas de diferentes comprimentos. O máximo de difração de luz para diferentes comprimentos de onda é obtido em diferentes locais.

Esboce o cruzamento de difração observado. Explique os fenômenos observados.

Grave a saída. Indique em qual de seus experimentos o fenômeno de interferência foi observado e em qual difração.

Perguntas de controle:

O que é luz?
Quem provou que a luz é uma onda eletromagnética?
O que é chamado de interferência da luz? Quais são as condições máximas e mínimas de interferência?
As ondas de luz de duas lâmpadas incandescentes podem interferir? Por que?
Qual é a difração da luz?
A posição dos máximos de difração principal depende do número de fendas da grade?

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