การสังเกตการแทรกสอดและการเลี้ยวเบนของแสง สรุปผลทางห้องปฏิบัติการ รายงานภาพถ่าย “การสังเกตการรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสงที่บ้าน

ห้องปฏิบัติการหมายเลข 11 การสังเกตปรากฏการณ์การแทรกสอดและการเลี้ยวเบนของแสง
วัตถุประสงค์ของงาน: เพื่อทดลองศึกษาปรากฏการณ์การแทรกสอดและการเลี้ยวเบนของแสง เพื่อระบุเงื่อนไขสำหรับการเกิดขึ้นของปรากฏการณ์เหล่านี้และธรรมชาติของการกระจายพลังงานแสงในอวกาศ
อุปกรณ์: หลอดไฟฟ้าที่มีเส้นใยตรง (หนึ่งเส้นต่อชั้น), แผ่นแก้วสองแผ่น, ท่อพีวีซี, แก้วที่มีสารละลายสบู่, ห่วงลวดที่มีด้ามจับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 มม., ใบมีด, แถบกระดาษ ¼ แผ่น ผ้าไนลอน 5x5 ซม. ตะแกรงกรองแสง

ทฤษฎีโดยย่อ
การรบกวนและการเลี้ยวเบนเป็นลักษณะปรากฏการณ์ของคลื่นในลักษณะใด ๆ : ทางกล, ทางแม่เหล็กไฟฟ้า การแทรกสอดของคลื่นคือการเพิ่มของคลื่นสอง (หรือหลายคลื่น) ในอวกาศ ซึ่ง ณ จุดต่างๆ ของมันจะได้รับการขยายหรือลดลงของคลื่นที่เกิดขึ้น การรบกวนจะสังเกตได้เมื่อคลื่นซ้อนทับกัน ซึ่งเปล่งแสงโดยแหล่งกำเนิดแสงเดียวกัน ซึ่งมาถึงจุดที่กำหนดด้วยวิธีต่างๆ สำหรับการก่อตัวของรูปแบบการรบกวนที่เสถียร จำเป็นต้องมีคลื่นที่สอดคล้องกัน - คลื่นที่มีความถี่เท่ากันและความแตกต่างของเฟสคงที่ สามารถรับคลื่นที่เชื่อมโยงกันบนฟิล์มบาง ๆ ของออกไซด์ ไขมัน บนช่องว่างลิ่มอากาศระหว่างแก้วใสสองอันที่กดทับกัน
แอมพลิจูดของการกระจัดที่เกิดขึ้นที่จุด C ขึ้นอยู่กับความแตกต่างในเส้นทางของคลื่นที่ระยะ d2 – d1
[ ดาวน์โหลดไฟล์เพื่อดูภาพ ] เงื่อนไขสูงสุด (ขยายการสั่น): ผลต่างของเส้นทางของคลื่นเท่ากับจำนวนคู่ของครึ่งคลื่น
โดยที่ k=0; ± 1; ±2; ± 3;
[ ดาวน์โหลดไฟล์เพื่อดูภาพ ] คลื่นจากแหล่งกำเนิด A และ B จะมาถึงจุด C ในเฟสเดียวกันและ
หากความแตกต่างของเส้นทางเท่ากับจำนวนคี่ของครึ่งคลื่น คลื่นจะอ่อนกำลังลงและจะสังเกตเห็นค่าต่ำสุดที่จุดบรรจบกัน

[ ดาวน์โหลดไฟล์เพื่อดูภาพ ][ ดาวน์โหลดไฟล์เพื่อดูภาพ ]
เมื่อแสงรบกวน การกระจายพลังงานของคลื่นแสงจะเกิดขึ้น
การเลี้ยวเบนเป็นปรากฏการณ์ของการเบี่ยงเบนของคลื่นจากการแพร่กระจายเป็นเส้นตรงเมื่อผ่านรูเล็ก ๆ และปัดสิ่งกีดขวางขนาดเล็กด้วยคลื่น
การเลี้ยวเบนอธิบายโดยหลักการของ Huygens-Fresnel: แต่ละจุดของสิ่งกีดขวางที่คลื่นไปถึงจะกลายเป็นแหล่งกำเนิดของคลื่นทุติยภูมิซึ่งเชื่อมโยงกันซึ่งแพร่กระจายออกไปนอกขอบของสิ่งกีดขวางและรบกวนซึ่งกันและกัน ก่อให้เกิดรูปแบบการรบกวนที่เสถียร - การสลับของ ไฟส่องสว่างสูงสุดและต่ำสุด มีสีรุ้งในแสงสีขาว เงื่อนไขสำหรับการแสดงการเลี้ยวเบน: ขนาดของสิ่งกีดขวาง (รู) ต้องเล็กกว่าหรือเท่ากับความยาวคลื่น การเลี้ยวเบน สังเกตได้บนเส้นใยบาง ๆ รอยขีดข่วนบนกระจก บนรอยกรีดแนวตั้งในแผ่นกระดาษ บนขนตา , บนหยดน้ำบนกระจกหมอก, บนผลึกน้ำแข็งในก้อนเมฆหรือบนแก้ว, บนขนแปรงของแมลงที่ปกคลุมด้วยไคตินัส, บนขนนก, บนแผ่นซีดี, กระดาษห่อ, บนตะแกรงกระจายแสง,
ตะแกรงแบบเลี้ยวเบนเป็นอุปกรณ์ออปติคัลซึ่งเป็นโครงสร้างแบบคาบขององค์ประกอบที่จัดเรียงเป็นประจำจำนวนมากซึ่งแสงจะเลี้ยวเบน สโตรกที่มีการกำหนดโปรไฟล์และค่าคงที่สำหรับตะแกรงการเลี้ยวเบนที่กำหนดจะถูกทำซ้ำผ่านช่วง d (ช่วงแลตทิซ) เดียวกัน ความสามารถของตะแกรงการเลี้ยวเบนในการแยกลำแสงที่ตกกระทบออกเป็นความยาวคลื่นเป็นคุณสมบัติหลัก มีการเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสงและโปร่งใส ในอุปกรณ์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้การเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสง

ความคืบหน้า:
งาน 1. A) การสังเกตการรบกวนบนฟิล์มบาง:
ประสบการณ์ 1. จุ่มแหวนลวดลงในสารละลายสบู่ ฟิล์มสบู่ถูกสร้างขึ้นบนวงแหวนลวด
วางตำแหน่งในแนวตั้ง เราสังเกตแถบแนวนอนสีอ่อนและสีเข้มที่เปลี่ยนความกว้างและสีเมื่อความหนาของฟิล์มเปลี่ยนไป ตรวจสอบภาพผ่านตัวกรองแสง
จดบันทึกจำนวนแถบที่สังเกตเห็นและสีสลับกันอย่างไร?
ประสบการณ์ 2. ใช้ท่อ PVC เป่าฟองสบู่และตรวจสอบอย่างระมัดระวัง เมื่อส่องด้วยแสงสีขาวให้สังเกตการก่อตัวของจุดรบกวนที่ทาสีด้วยสีสเปกตรัม ตรวจสอบภาพผ่านตัวกรองแสง
มองเห็นสีอะไรในฟองสบู่และสีเหล่านี้สลับจากบนลงล่างได้อย่างไร
B) การสังเกตการรบกวนบนลิ่มอากาศ:
ประสบการณ์ 3. เช็ดแผ่นกระจกสองแผ่นอย่างระมัดระวัง ประกอบเข้าด้วยกันแล้วใช้นิ้วบีบ เนื่องจากรูปทรงของพื้นผิวสัมผัสไม่เป็นไปตามอุดมคติ ช่องว่างอากาศที่บางที่สุดจึงเกิดขึ้นระหว่างแผ่นเปลือกโลก ซึ่งเป็นลิ่มอากาศจึงเกิดการรบกวนขึ้น ความหนาของลิ่มอากาศจะเปลี่ยนไปซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งและรูปร่างของสัญญาณรบกวนสูงสุดและต่ำสุด จากนั้น ตรวจสอบภาพผ่านตัวกรองแสง
วาดสิ่งที่คุณเห็นในแสงสีขาวและสิ่งที่คุณเห็นผ่านตัวกรอง

สรุป: ทำไมสัญญาณรบกวนจึงเกิดขึ้น จะอธิบายสีของค่าสูงสุดในรูปแบบสัญญาณรบกวนได้อย่างไร ซึ่งส่งผลต่อความสว่างและสีของภาพ

ภารกิจที่ 2 การสังเกตการเลี้ยวเบนของแสง
ประสบการณ์ 4. ใช้ใบมีดกรีดเป็นแผ่นกระดาษ ใช้กระดาษกับตาของเรา และมองผ่านช่องที่แหล่งกำเนิดแสง-โคมไฟ เราสังเกตความสว่างสูงสุดและต่ำสุด จากนั้น ตรวจสอบภาพผ่านตัวกรองแสง
ร่างรูปแบบการเลี้ยวเบนที่เห็นในแสงสีขาวและแสงสีเดียว
ทำให้กระดาษผิดรูป เราลดความกว้างของร่อง สังเกตการเลี้ยวเบน
ประสบการณ์ 5. พิจารณาแหล่งกำเนิดแสงผ่านตะแกรงกระจายแสง
รูปแบบการเลี้ยวเบนเปลี่ยนไปอย่างไร?
ประสบการณ์ 6. มองผ่านผ้าไนลอนที่ด้ายของโคมไฟส่องสว่าง เมื่อหมุนผ้าไปรอบแกน จะได้รูปแบบการเลี้ยวเบนที่ชัดเจนในรูปแบบของแถบเลี้ยวเบนสองแถบที่ตัดกันเป็นมุมฉาก
ร่างกากบาทการเลี้ยวเบนที่สังเกตได้ อธิบายปรากฏการณ์นี้
สรุป: เหตุใดจึงเกิดการเลี้ยวเบน, วิธีอธิบายสีของค่าสูงสุดในรูปแบบการเลี้ยวเบน, สิ่งที่ส่งผลต่อความสว่างและสีของภาพ
คำถามควบคุม:
อะไรคือสิ่งที่เหมือนกันระหว่างปรากฏการณ์การแทรกสอด\erence และปรากฏการณ์การเลี้ยวเบน
คลื่นอะไรที่สามารถให้รูปแบบการแทรกสอดที่เสถียรได้?
เหตุใดจึงไม่มีรูปแบบการรบกวนบนโต๊ะนักเรียนจากโคมไฟที่ห้อยลงมาจากเพดานในห้องเรียน

6. จะอธิบายวงกลมสีรอบดวงจันทร์ได้อย่างไร?

ไฟล์ที่แนบมา

งานห้องปฏิบัติการในหัวข้อ : "การสังเกตการแทรกสอดและการเลี้ยวเบนของแสง"

เป้าหมายของงาน: ทดลองศึกษาปรากฏการณ์การแทรกสอดและการเลี้ยวเบน

อุปกรณ์: หลอดไฟฟ้าที่มีเส้นใยตรง, แผ่นแก้วสองแผ่น, หลอดแก้ว, แก้วที่มีสารละลายสบู่, วงแหวนลวดที่มีด้ามจับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 มม., ซีดี, ผ้าไนลอน, ตัวกรองแสง

ทฤษฎี: การรบกวนเป็นลักษณะปรากฏการณ์ของคลื่นในลักษณะใด ๆ : ทางกล, ทางแม่เหล็กไฟฟ้า

การรบกวนของคลื่น – นอกจากนี้ในพื้นที่ของคลื่นสอง (หรือหลายคลื่น) ซึ่งได้รับการขยายหรือการลดทอนของคลื่นที่เกิดขึ้น ณ จุดต่างๆ .

โดยปกติแล้ว การรบกวนจะสังเกตได้เมื่อการซ้อนทับของคลื่นที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงเดียวกัน ซึ่งมาถึงจุดที่กำหนดด้วยวิธีต่างๆ เป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับรูปแบบการรบกวนจากสองแหล่งที่เป็นอิสระจากกัน เนื่องจาก โมเลกุลหรืออะตอมเปล่งแสงเป็นขบวนคลื่นแยกกัน เป็นอิสระจากกัน อะตอมปล่อยเศษคลื่นแสง (รถไฟ) ซึ่งเฟสของการแกว่งเป็นแบบสุ่ม Tsugi มีความยาวประมาณ 1 เมตร ขบวนคลื่นของอะตอมต่างๆ ซ้อนทับกัน แอมพลิจูดของการสั่นที่เกิดขึ้นจะเปลี่ยนไปตามกาลเวลาอย่างรวดเร็วจนตาไม่มีเวลารู้สึกถึงการเปลี่ยนแปลงของภาพ ดังนั้นบุคคลจึงเห็นพื้นที่สว่างเท่ากัน เพื่อสร้างรูปแบบการรบกวนที่เสถียร จำเป็นต้องมีแหล่งกำเนิดคลื่นที่สอดคล้องกัน (ตรงกัน)

เชื่อมโยงกัน เรียกว่าคลื่นที่มีความถี่เท่ากันและต่างเฟสคงที่

แอมพลิจูดของการกระจัดที่เกิดขึ้นที่จุด C ขึ้นอยู่กับความแตกต่างในเส้นทางของคลื่นที่ระยะ d2 – d1

สภาพสูงสุด

, (Δd=d 2 -d 1 )

ที่ไหน k=0; ± 1; ±2; ± 3 ;…

(ผลต่างของเส้นทางของคลื่นเท่ากับจำนวนคู่ของครึ่งคลื่น)

คลื่นจากแหล่งกำเนิด A และ B จะมาถึงจุด C ในเฟสเดียวกันและ "ขยายซึ่งกันและกัน"

φ A = φ B - ขั้นตอนการสั่น

Δφ=0 - ความแตกต่างของเฟส

A=2X สูงสุด

เงื่อนไขขั้นต่ำ

, (Δd=d 2 -d 1 )

ที่ไหน k=0; ± 1; ±2; ± 3;…

(ผลต่างของเส้นทางของคลื่นเท่ากับจำนวนคี่ของครึ่งคลื่น)

คลื่นจากแหล่งกำเนิด A และ B จะมาที่จุด C ในเฟสตรงข้ามและ "ดับกันเอง"

φ A ≠φ B - เฟสการสั่น

Δφ=π - ความแตกต่างของเฟส

เอ=0 คือแอมพลิจูดของคลื่นที่เกิด

รูปแบบการรบกวน – การสลับพื้นที่ที่มีความเข้มของแสงสูงและต่ำอย่างสม่ำเสมอ

การรบกวนของแสง - การกระจายพลังงานของรังสีแสงเชิงพื้นที่เมื่อมีการซ้อนทับของคลื่นแสงสองคลื่นขึ้นไป

เนื่องจากการเลี้ยวเบน แสงจึงเบี่ยงเบนไปจากการแพร่กระจายเป็นเส้นตรง (เช่น ใกล้ขอบของสิ่งกีดขวาง)

การเลี้ยวเบน – ปรากฏการณ์การเบี่ยงเบนของคลื่นจากการแพร่กระจายคลื่นเป็นเส้นตรงเมื่อผ่านรูเล็ก ๆ และปัดสิ่งกีดขวางขนาดเล็กด้วยคลื่น .

เงื่อนไขการสำแดงการเลี้ยวเบน : ง< λ , ที่ไหน ง - ขนาดของสิ่งกีดขวางλ - ความยาวคลื่น ขนาดของสิ่งกีดขวาง (รู) จะต้องเล็กกว่าหรือเท่ากับความยาวคลื่น

การมีอยู่ของปรากฏการณ์นี้ (การเลี้ยวเบน) จำกัดขอบเขตของกฎของทัศนศาสตร์ทางเรขาคณิต และเป็นเหตุผลในการจำกัดความละเอียดของเครื่องมือทางแสง

ตะแกรงเลี้ยวเบน - อุปกรณ์ออพติคัลซึ่งเป็นโครงสร้างเป็นระยะขององค์ประกอบที่จัดเรียงเป็นประจำจำนวนมากซึ่งมีการเลี้ยวเบนของแสง สโตรกที่มีโปรไฟล์กำหนดไว้และค่าคงที่สำหรับเกรตติ้งการเลี้ยวเบนที่กำหนดจะถูกทำซ้ำตามช่วงเวลาปกติง (ช่วงขัดแตะ). ความสามารถของตะแกรงการเลี้ยวเบนในการแยกลำแสงที่ตกกระทบออกเป็นความยาวคลื่นเป็นคุณสมบัติหลัก มีการเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสงและโปร่งใสในอุปกรณ์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้การเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสง .

เงื่อนไขสำหรับการสังเกตการเลี้ยวเบนสูงสุด :

d sinφ=k λ,ที่ไหน k=0; ± 1; ±2; ± 3; ง - ช่วงตะแกรง , φ - มุมที่สังเกตจุดสูงสุด และ λ - ความยาวคลื่น.

จากเงื่อนไขสูงสุดจะเป็นดังนี้sinφ=(k λ)/d .

ให้ k=1 แล้ว บาปφ kr =λ kr /งและ บาปφ ฉ =λ ฉ /ง.

เป็นที่รู้จักกันว่า λ kr >λ ฉ , เพราะฉะนั้น บาปφ kr >บาปφ ฉ . เพราะ y=บาปφ ฉ - ฟังก์ชั่นเพิ่มขึ้นแล้วφ kr >φ ฉ

ดังนั้นสีม่วงในสเปกตรัมการเลี้ยวเบนจึงอยู่ใกล้จุดศูนย์กลางมากขึ้น

ในปรากฏการณ์ของการแทรกสอดและการเลี้ยวเบนของแสง กฎการอนุรักษ์พลังงานถูกปฏิบัติตาม . ในพื้นที่ที่มีการรบกวน พลังงานแสงจะถูกแจกจ่ายเท่านั้นโดยไม่ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานประเภทอื่น การเพิ่มขึ้นของพลังงานในบางจุดของรูปแบบการรบกวนที่สัมพันธ์กับพลังงานแสงทั้งหมดจะถูกชดเชยด้วยการลดลงที่จุดอื่นๆ (พลังงานแสงทั้งหมดคือพลังงานแสงของลำแสงสองลำจากแหล่งกำเนิดอิสระ) แถบสีอ่อนตรงกับพลังงานสูงสุด แถบสีเข้มตรงกับค่าต่ำสุดของพลังงาน

ความคืบหน้า:

ประสบการณ์ 1. จุ่มวงแหวนลวดลงในสารละลายสบู่ ฟิล์มสบู่ถูกสร้างขึ้นบนวงแหวนลวด

วางตำแหน่งในแนวตั้ง เราสังเกตแถบแนวนอนสีอ่อนและสีเข้มที่เปลี่ยนความกว้างตามความหนาของฟิล์มที่เปลี่ยนไป

คำอธิบาย. ลักษณะของแถบแสงและแถบมืดอธิบายได้จากการแทรกสอดของคลื่นแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวฟิล์ม สามเหลี่ยม d = 2h.ความแตกต่างของเส้นทางของคลื่นแสงจะเท่ากับสองเท่าของความหนาของฟิล์ม เมื่อวางในแนวตั้งฟิล์มจะมีรูปร่างคล้ายลิ่ม ความแตกต่างในเส้นทางของคลื่นแสงในส่วนบนจะน้อยกว่าส่วนล่าง ในสถานที่เหล่านั้นของภาพยนตร์ที่ความแตกต่างของเส้นทางเท่ากับจำนวนครึ่งคลื่นคู่จะสังเกตเห็นแถบสีสดใส และด้วยครึ่งคลื่นจำนวนคี่ - แถบสีเข้ม การจัดเรียงแนวนอนของแถบนั้นอธิบายได้จากการจัดเรียงแนวนอนของเส้นที่มีความหนาของฟิล์มเท่ากัน

เราส่องฟิล์มสบู่ด้วยแสงสีขาว (จากหลอดไฟ) เราสังเกตสีของแถบแสงเป็นสีสเปกตรัม: ที่ด้านบน - สีน้ำเงิน, ที่ด้านล่าง - สีแดง

คำอธิบาย. การให้สีนี้อธิบายได้จากการพึ่งพาตำแหน่งของแถบแสงกับความยาวคลื่นของสีที่ตกกระทบ

นอกจากนี้เรายังสังเกตเห็นว่าแถบขยายและรักษารูปร่างไว้ได้เลื่อนลง

หากคุณใช้ฟิลเตอร์แสงและให้แสงสว่างด้วยแสงสีเดียว รูปแบบการรบกวนจะเปลี่ยนไป (แถบมืดและแถบสว่างสลับกัน)

คำอธิบาย. นี่เป็นเพราะความหนาของฟิล์มลดลงเนื่องจากสารละลายสบู่ไหลลงมาภายใต้แรงโน้มถ่วง

ประสบการณ์ 2 เป่าฟองสบู่ด้วยหลอดแก้วและตรวจสอบอย่างละเอียด เมื่อส่องสว่างด้วยแสงสีขาว ให้สังเกตการก่อตัวของวงแหวนรบกวนที่มีสี ซึ่งมีสีเป็นสีสเปกตรัม ขอบบนของวงแหวนไฟแต่ละดวงเป็นสีน้ำเงิน ด้านล่างเป็นสีแดง เมื่อความหนาของฟิล์มลดลง วงแหวนก็ขยายตัวเช่นกัน ค่อยๆ เลื่อนลง รูปร่างวงแหวนของพวกมันอธิบายได้ด้วยรูปร่างวงแหวนของเส้นที่มีความหนาเท่ากัน

ตอบคำถาม:

ทำไมฟองสบู่ถึงมีสีรุ้ง?

แถบสีรุ้งมีรูปร่างอย่างไร?

ทำไมฟองสบู่เปลี่ยนสีตลอดเวลา?

ประสบการณ์ 3 . เช็ดแผ่นกระจกสองแผ่นให้ละเอียด ประกอบเข้าด้วยกันแล้วใช้นิ้วบีบ เนื่องจากพื้นผิวสัมผัสมีรูปร่างไม่เหมาะ ช่องว่างอากาศที่บางที่สุดจึงเกิดขึ้นระหว่างแผ่นเปลือกโลก

คำอธิบาย: พื้นผิวของแผ่นเปลือกโลกไม่สามารถเท่ากันได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงสัมผัสได้เพียงไม่กี่แห่งเท่านั้น รอบ ๆ สถานที่เหล่านี้จะเกิดลิ่มอากาศที่บางที่สุดในรูปร่างต่าง ๆ ทำให้เกิดภาพของการรบกวน ในสภาวะแสงส่องผ่าน สภาวะสูงสุด 2h=kl

ตอบคำถาม:

เหตุใดจึงมีแถบรูปวงแหวนสีรุ้งสดใสหรือมีรูปทรงไม่สม่ำเสมอที่จุดสัมผัสของแผ่นเปลือกโลก

เหตุใดรูปร่างและตำแหน่งของขอบสัญญาณรบกวนจึงเปลี่ยนไปตามแรงกด

ประสบการณ์4. ตรวจสอบอย่างระมัดระวังจากมุมต่างๆ ของพื้นผิวของซีดี (ซึ่งกำลังบันทึก)

คำอธิบาย : ความสว่างของสเปกตรัมการเลี้ยวเบนขึ้นอยู่กับความถี่ของร่องที่สะสมอยู่บนจานและมุมตกกระทบของรังสี รังสีเกือบขนานที่ตกกระทบจากไส้หลอดจะสะท้อนจากส่วนนูนที่อยู่ติดกันระหว่างร่องที่จุด A และ B รังสีที่สะท้อนในมุมเท่ากับมุมตกกระทบจะสร้างภาพของไส้หลอดในรูปของเส้นสีขาว รังสีที่สะท้อนจากมุมอื่นมีความแตกต่างของเส้นทางซึ่งเป็นผลมาจากการเพิ่มคลื่น

คุณกำลังสังเกตอะไร อธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ อธิบายรูปแบบสัญญาณรบกวน

พื้นผิวของซีดีเป็นรอยเกลียวที่มีระยะพิทช์เท่ากับความยาวคลื่นของแสงที่ตามองเห็น บนพื้นผิวที่มีโครงสร้างละเอียด ปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนและการแทรกสอดจะปรากฏขึ้น จุดเด่นของซีดีคือสีรุ้ง

ประสบการณ์ 5. มองผ่านผ้าไนลอนที่เส้นใยของตะเกียงที่กำลังลุกไหม้ เมื่อหมุนผ้าไปรอบแกน จะได้รูปแบบการเลี้ยวเบนที่ชัดเจนในรูปแบบของแถบเลี้ยวเบนสองแถบที่ตัดกันเป็นมุมฉาก

คำอธิบาย : จุดสูงสุดของการเลี้ยวเบนสีขาวปรากฏอยู่ตรงกลางของกากบาท ที่ k=0 ความต่างของเส้นทางคลื่นเท่ากับศูนย์ ดังนั้นค่าสูงสุดตรงกลางจึงเป็นสีขาว ได้ไม้กางเขนเพราะเส้นด้ายของผ้าเป็นตะแกรงกระจายแสงสองอันที่พับเข้าด้วยกันโดยมีช่องตั้งฉากกัน การปรากฏตัวของสีสเปกตรัมนั้นอธิบายได้จากความจริงที่ว่าแสงสีขาวประกอบด้วยคลื่นที่มีความยาวต่างกัน ค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนของแสงสำหรับความยาวคลื่นต่างๆ นั้นหาได้จากตำแหน่งต่างๆ

ร่างกากบาทการเลี้ยวเบนที่สังเกตได้ อธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้

ประสบการณ์ 6.

การเลี้ยวเบนที่รูเล็กๆ

ในการสังเกตการเลี้ยวเบน เราต้องใช้กระดาษหนาหนึ่งแผ่นและเข็มหมุด ใช้หมุดทำรูเล็ก ๆ ในแผ่น จากนั้นเรานำรูมาใกล้ตาและสังเกตแหล่งกำเนิดแสงที่สว่าง ในกรณีนี้ จะมองเห็นการเลี้ยวเบนของแสง

บันทึกผลลัพธ์ ระบุว่าการทดลองของคุณมีการสังเกตปรากฏการณ์การแทรกสอดแบบใด และการเลี้ยวเบนแบบใด . ยกตัวอย่างการแทรกสอดและการเลี้ยวเบนที่คุณพบ

คำถามควบคุม ( นักเรียนแต่ละคนเตรียมคำตอบสำหรับคำถาม ):

แสงคืออะไร?

ใครเป็นคนพิสูจน์ว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า?

แสงในสุญญากาศมีความเร็วเท่าใด

ใครเป็นผู้ค้นพบการแทรกสอดของแสง?

อะไรอธิบายการเกิดสีรุ้งของฟิล์มกรองแสงบาง ๆ ?

คลื่นแสงจากหลอดไส้สองหลอดรบกวนกันได้หรือไม่? ทำไม

ทำไมชั้นน้ำมันหนาจึงไม่มีสีรุ้ง?

ตำแหน่งของค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนหลักขึ้นอยู่กับจำนวนรอยกรีดของตะแกรงหรือไม่?

ทำไมฟิล์มสบู่มีสีรุ้งปรากฏตลอดเวลา?

จุดประสงค์ของบทเรียน:

• สรุปความรู้ในหัวข้อ "การรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง";
• พัฒนาทักษะการทดลองและความสามารถของนักเรียนต่อไป
• นำความรู้ทางทฤษฎีมาอธิบายปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ
• ส่งเสริมการก่อตัวของความสนใจในฟิสิกส์และกระบวนการความรู้ทางวิทยาศาสตร์
• นำไปสู่การขยายขอบเขตอันไกลโพ้นของนักเรียนการพัฒนาความสามารถในการสรุปผลการทดลอง

อุปกรณ์:

• หลอดไส้ตรง (หนึ่งหลอดต่อชั้น);
• วงแหวนลวดพร้อมที่จับ (งานหมายเลข 1,2);
• น้ำสบู่หนึ่งแก้ว (งานที่ 1,2);
• แผ่นกระจก (40 x 60 มม.) ชุดละ 2 ชิ้น (งานที่ 3) (อุปกรณ์ทำที่บ้าน);
• คาลิปเปอร์ (งานที่ 4);
• ผ้าไนลอน (100 x 100 มม., อุปกรณ์ทำที่บ้าน, งานที่ 5);
• บันทึกแผ่นเสียง (4 และ 8 จังหวะต่อ 1 มม., งานที่ 6);
• ซีดี (งานที่ 6);
• ภาพถ่ายแมลงและนก (ผลงานหมายเลข 7)

ความคืบหน้าของบทเรียน

I. การทำให้เป็นจริงของความรู้ในหัวข้อ "การรบกวนของแสง" (การทำซ้ำของเนื้อหาที่ศึกษา)

ครู: ก่อนทำการทดลองเราจะทำซ้ำเนื้อหาหลัก

ปรากฏการณ์ใดที่เรียกว่าปรากฏการณ์ของการแทรกสอด?

คลื่นใดมีลักษณะของการแทรกสอด?

กำหนดคลื่นที่สอดคล้องกัน

เขียนเงื่อนไขสำหรับการแทรกสอดสูงสุดและต่ำสุด

กฎการอนุรักษ์พลังงานถูกสังเกตในปรากฏการณ์การแทรกสอดหรือไม่?

นักเรียน (คำตอบที่แนะนำ):

– การรบกวนเป็นลักษณะปรากฏการณ์ของคลื่นในธรรมชาติ: ทางกล, ทางแม่เหล็กไฟฟ้า “การแทรกสอดของคลื่นคือการเพิ่มในช่องว่างของคลื่นสอง (หรือหลายคลื่น) ซึ่งที่จุดต่างๆ กันคลื่นที่ได้จะขยายหรืออ่อนลง”

– สำหรับการก่อตัวของรูปแบบการรบกวนที่เสถียร จำเป็นต้องมีแหล่งกำเนิดคลื่นที่สอดคล้องกัน (ตรงกัน)

- คลื่นที่เชื่อมโยงกันคือคลื่นที่มีความถี่เท่ากันและมีความต่างเฟสคงที่

บนกระดาน นักเรียนเขียนเงื่อนไขสำหรับค่าสูงสุดและค่าต่ำสุด

แอมพลิจูดของการกระจัดที่เกิดขึ้นที่จุด C ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของเส้นทางของคลื่นในระยะทาง ง 2 – ง 1 .

รูปที่ 1 - เงื่อนไขสูงสุด	รูปที่ 2 - เงื่อนไขขั้นต่ำ
, () โดยที่ k=0; ± 1; ±2; ± 3;… (ผลต่างของเส้นทางของคลื่นเท่ากับจำนวนคู่ของครึ่งคลื่น) คลื่นจากแหล่งกำเนิด S 1 และ S 2 จะมาถึงจุด C ในเฟสเดียวกันและ "ขยายซึ่งกันและกัน" ขั้นตอนของการสั่น ความแตกต่างของเฟส А=2Х max คือแอมพลิจูดของคลื่นผลลัพธ์	, () โดยที่ k=0; ± 1; ±2; ± 3;… (ผลต่างของเส้นทางของคลื่นเท่ากับจำนวนคี่ของครึ่งคลื่น) คลื่นจากแหล่ง S 1 และ S 2 จะมาถึงจุด C ในแอนติเฟสและ "ดับกันเอง" ขั้นตอนของการสั่น ความแตกต่างของเฟส A=0 คือแอมพลิจูดของคลื่นที่เกิด

รูปแบบการแทรกสอดเป็นการสลับพื้นที่ที่มีความเข้มของแสงเพิ่มขึ้นและลดลงอย่างสม่ำเสมอ

- การแทรกสอดของแสง - การกระจายเชิงพื้นที่ของพลังงานการแผ่รังสีของแสงเมื่อคลื่นแสงสองคลื่นขึ้นไปทับซ้อนกัน

ดังนั้นในปรากฏการณ์ของการแทรกสอดและการเลี้ยวเบนของแสง จึงมีการปฏิบัติตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน ในพื้นที่ที่มีการรบกวน พลังงานแสงจะถูกแจกจ่ายเท่านั้นโดยไม่ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานประเภทอื่น การเพิ่มขึ้นของพลังงานในบางจุดของรูปแบบการรบกวนที่สัมพันธ์กับพลังงานแสงทั้งหมดจะถูกชดเชยด้วยการลดลงที่จุดอื่นๆ (พลังงานแสงทั้งหมดคือพลังงานแสงของลำแสงสองลำจากแหล่งกำเนิดอิสระ)

แถบสีอ่อนตรงกับพลังงานสูงสุด แถบสีเข้มตรงกับค่าต่ำสุดของพลังงาน

ครู: ไปที่ส่วนปฏิบัติของบทเรียนกันเถอะ

งานทดลองครั้งที่ 1

“การสังเกตปรากฏการณ์แสงรบกวนบนฟิล์มสบู่”.

อุปกรณ์: แว่นตาพร้อมสบู่, ห่วงลวดพร้อมที่จับขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 มม. ( ดูรูปที่ 3)

นักเรียนสังเกตสิ่งรบกวนในห้องเรียนที่มืดบนฟิล์มสบู่แบบเรียบภายใต้แสงสีเดียว

บนวงแหวนลวดเราจะได้ฟิล์มสบู่แล้ววางในแนวตั้ง

เราสังเกตแถบแนวนอนสีอ่อนและสีเข้มที่เปลี่ยนความกว้างเมื่อความหนาของฟิล์มเปลี่ยนแปลง ( ดูรูปที่ 4).

คำอธิบาย. ลักษณะของแถบแสงและแถบมืดอธิบายได้จากการแทรกสอดของคลื่นแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวฟิล์ม สามเหลี่ยม d = 2h

ความแตกต่างของเส้นทางของคลื่นแสงจะเท่ากับสองเท่าของความหนาของฟิล์ม

เมื่อวางในแนวตั้งฟิล์มจะมีรูปร่างคล้ายลิ่ม ความแตกต่างในเส้นทางของคลื่นแสงในส่วนบนจะน้อยกว่าส่วนล่าง ในสถานที่เหล่านั้นของภาพยนตร์ที่ความแตกต่างของเส้นทางเท่ากับจำนวนครึ่งคลื่นคู่จะสังเกตเห็นแถบสีสดใส และมีจำนวนครึ่งคลื่นเป็นเลขคี่ - แถบสีอ่อน การจัดเรียงแนวนอนของแถบนั้นอธิบายได้จากการจัดเรียงแนวนอนของเส้นที่มีความหนาของฟิล์มเท่ากัน

4. ส่องฟิล์มสบู่ด้วยแสงสีขาว (จากหลอดไฟ)

5. เราสังเกตสีของแถบแสงเป็นสีสเปกตรัม: ที่ด้านบน - สีน้ำเงิน, ที่ด้านล่าง - สีแดง

คำอธิบาย. การให้สีนี้อธิบายได้จากการพึ่งพาตำแหน่งของแถบแสงกับความยาวคลื่นของสีที่ตกกระทบ

6. นอกจากนี้เรายังสังเกตเห็นว่าแถบขยายและรักษารูปร่างไว้เลื่อนลง

คำอธิบาย. นี่เป็นเพราะความหนาของฟิล์มลดลงเนื่องจากสารละลายสบู่ไหลลงมาภายใต้แรงโน้มถ่วง

งานทดลองที่ 2

"การสังเกตการแทรกสอดของแสงบนฟองสบู่".

1. นักเรียนเป่าฟองสบู่ (ดูรูปที่ 5)

2. เราสังเกตการก่อตัวของวงแหวนรบกวนที่ทาสีด้วยสีสเปกตรัมที่ส่วนบนและส่วนล่าง ขอบบนของวงแหวนไฟแต่ละดวงเป็นสีน้ำเงิน ด้านล่างเป็นสีแดง เมื่อความหนาของฟิล์มลดลง วงแหวนก็ขยายตัวเช่นกัน ค่อยๆ เลื่อนลง รูปร่างวงแหวนของพวกมันอธิบายได้ด้วยรูปร่างวงแหวนของเส้นที่มีความหนาเท่ากัน

งานทดลองที่ 3.

“การสังเกตการแทรกสอดของแสงบนฟิล์มกรองอากาศ”

นักเรียนนำแผ่นแก้วที่สะอาดมารวมกันแล้วใช้นิ้วบีบ (ดูรูปที่ 6)

จานจะดูในแสงสะท้อนกับพื้นหลังสีเข้ม

เราสังเกตเห็นแถบรูปร่างวงแหวนสีรุ้งสว่างสดใสหรือปิดเป็นแถบรูปร่างไม่สม่ำเสมอในบางแห่ง

เปลี่ยนแรงกดและสังเกตการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งและรูปร่างของแถบ

ครู: การสังเกตในงานนี้เป็นรายบุคคล ร่างรูปแบบการรบกวนที่คุณสังเกตเห็น

คำอธิบาย: พื้นผิวของแผ่นเปลือกโลกไม่สามารถเท่ากันได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงสัมผัสได้เพียงไม่กี่แห่งเท่านั้น รอบ ๆ สถานที่เหล่านี้จะเกิดลิ่มอากาศที่บางที่สุดในรูปร่างต่าง ๆ ทำให้เกิดภาพของการรบกวน (ภาพที่ 7)

ในสภาวะแสงส่องผ่าน สภาวะสูงสุด 2h=kl

ครู: ปรากฏการณ์ของการรบกวนและโพลาไรซ์ในเทคโนโลยีการก่อสร้างและวิศวกรรมใช้เพื่อศึกษาความเค้นที่เกิดขึ้นในแต่ละโหนดของโครงสร้างและเครื่องจักร วิธีการวิจัยนี้เรียกว่า photoelastic ความเป็นเนื้อเดียวกันของแก้วอินทรีย์จะถูกละเมิด ลักษณะของ รูปแบบการรบกวนจะสะท้อนถึงความเครียดภายในชิ้นส่วน(ภาพที่ 8) .

ครั้งที่สอง การทำให้ความรู้เป็นจริงในหัวข้อ "การเลี้ยวเบนของแสง" (การทำซ้ำของเนื้อหาที่ศึกษา)

ครู: ก่อนทำงานส่วนที่สองเราจะทำซ้ำเนื้อหาหลัก

ปรากฏการณ์ใดที่เรียกว่าปรากฏการณ์การเลี้ยวเบน?

เงื่อนไขสำหรับการรวมตัวของการเลี้ยวเบน

ตะแกรงเลี้ยวเบน ประเภทและคุณสมบัติหลัก

เงื่อนไขสำหรับการสังเกตการเลี้ยวเบนสูงสุด

ทำไมสีม่วงถึงอยู่ใกล้จุดศูนย์กลางของรูปแบบสัญญาณรบกวน

นักเรียน (คำตอบที่แนะนำ):

การเลี้ยวเบนเป็นปรากฏการณ์ของการเบี่ยงเบนของคลื่นจากการแพร่กระจายเป็นเส้นตรงเมื่อผ่านรูเล็ก ๆ และปัดสิ่งกีดขวางขนาดเล็กด้วยคลื่น

เงื่อนไขสำหรับการแสดงการเลี้ยวเบน: ง < , ที่ไหน งคือขนาดของสิ่งกีดขวาง คือความยาวคลื่น ขนาดของสิ่งกีดขวาง (รู) จะต้องเล็กกว่าหรือเท่ากับความยาวคลื่น การมีอยู่ของปรากฏการณ์นี้ (การเลี้ยวเบน) จำกัดขอบเขตของกฎของทัศนศาสตร์ทางเรขาคณิต และเป็นเหตุผลในการจำกัดความละเอียดของเครื่องมือทางแสง

ตะแกรงกระจายแสงเป็นอุปกรณ์ออปติคัลที่เป็นโครงสร้างคาบขององค์ประกอบที่มีระยะห่างสม่ำเสมอจำนวนมากซึ่งแสงจะเลี้ยวเบน สโตรกที่มีโปรไฟล์กำหนดไว้และค่าคงที่สำหรับเกรตติ้งการเลี้ยวเบนที่กำหนดจะถูกทำซ้ำตามช่วงเวลาปกติ ง(ช่วงขัดแตะ). ความสามารถของตะแกรงการเลี้ยวเบนในการแยกลำแสงที่ตกกระทบออกเป็นความยาวคลื่นเป็นคุณสมบัติหลัก มีการเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสงและโปร่งใส ในอุปกรณ์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้การเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสง.

เงื่อนไขสำหรับการสังเกตการเลี้ยวเบนสูงสุด:

งานทดลองที่ 4.

“การสังเกตการเลี้ยวเบนของแสงด้วยสลิตแคบ”

อุปกรณ์: (ซม ภาพวาดหมายเลข 9)

1. เราเลื่อนแถบเลื่อนของคาลิปเปอร์จนกระทั่งมีช่องว่างกว้าง 0.5 มม. ระหว่างขากรรไกร
2. เราวางส่วนที่เป็นมุมของฟองน้ำใกล้กับดวงตา (วางเปลือกในแนวตั้ง)
3. ผ่านช่องว่างนี้เราจะดูด้ายที่อยู่ในแนวตั้งของหลอดไฟที่กำลังลุกไหม้
4. เราสังเกตเห็นแถบสีรุ้งขนานกับด้ายทั้งสองด้าน
5. เราเปลี่ยนความกว้างของช่องในช่วง 0.05 - 0.8 มม. เมื่อผ่านไปยังรอยแยกที่แคบลง แถบจะเคลื่อนออกจากกัน กว้างขึ้น และสร้างสเปกตรัมที่แตกต่างกัน เมื่อมองผ่านร่องที่กว้างที่สุด ขอบจะแคบมากและอยู่ใกล้กัน
6. นักเรียนวาดสิ่งที่พวกเขาเห็นในสมุดบันทึก

งานทดลองที่ 5.

“การสังเกตการเลี้ยวเบนของแสงบนผ้าไนลอน”.

อุปกรณ์ : โคมไส้ตรง ผ้าไนลอน ขนาด 100x100 มม. (รูปที่ 10)

1. เรามองผ่านผ้าไนลอนที่ด้ายของตะเกียงที่ลุกไหม้
2. เราสังเกตเห็น "การเลี้ยวเบนข้าม" (รูปแบบในรูปแบบของแถบการเลี้ยวเบนสองแถบที่ตัดกันเป็นมุมฉาก)
3. นักเรียนวาดรูปที่พวกเขาเห็นในสมุดบันทึก (การเลี้ยวเบนข้าม)

คำอธิบาย: มีจุดพีคของการเลี้ยวเบนสีขาวที่ใจกลางของเปลือกโลก ที่ k=0 ความต่างของเส้นทางคลื่นเท่ากับศูนย์ ดังนั้นค่าสูงสุดตรงกลางจึงเป็นสีขาว

ได้ไม้กางเขนเพราะเส้นด้ายของผ้าเป็นตะแกรงกระจายแสงสองอันที่พับเข้าด้วยกันโดยมีช่องตั้งฉากกัน การปรากฏตัวของสีสเปกตรัมนั้นอธิบายได้จากความจริงที่ว่าแสงสีขาวประกอบด้วยคลื่นที่มีความยาวต่างกัน ค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนของแสงสำหรับความยาวคลื่นต่างๆ นั้นหาได้จากตำแหน่งต่างๆ

งานทดลองที่ 6.

“การสังเกตการเลี้ยวเบนของแสงบนแผ่นเสียงและเลเซอร์ดิสก์”.

อุปกรณ์: หลอดไส้ตรง แผ่นเสียง (ดูรูปที่ 11)

แผ่นเสียงเป็นตะแกรงการเลี้ยวเบนที่ดี

1. เราวางตำแหน่งแผ่นเสียงเพื่อให้ร่องขนานกับไส้หลอดไฟ และสังเกตการเลี้ยวเบนของแสงสะท้อน
2. เราสังเกตสเปกตรัมการเลี้ยวเบนที่สว่างของคำสั่งต่างๆ

คำอธิบาย: ความสว่างของสเปกตรัมการเลี้ยวเบนขึ้นอยู่กับความถี่ของร่องที่ใช้กับบันทึกและมุมตกกระทบของรังสี (ดูรูปที่ 12)

รังสีเกือบขนานที่ตกกระทบจากไส้หลอดจะสะท้อนจากส่วนนูนที่อยู่ติดกันระหว่างร่องที่จุด A และ B รังสีที่สะท้อนในมุมเท่ากับมุมตกกระทบจะสร้างภาพของไส้หลอดในรูปของเส้นสีขาว รังสีที่สะท้อนจากมุมอื่นมีความแตกต่างของเส้นทางซึ่งเป็นผลมาจากการเพิ่มคลื่น

ให้เราสังเกตการเลี้ยวเบนของเลเซอร์ดิสก์ในลักษณะเดียวกัน (ดูรูปที่ 13)

พื้นผิวของซีดีเป็นรอยเกลียวที่มีขั้นบันไดเทียบได้กับความยาวคลื่นของแสงที่ตามองเห็น ปรากฏการณ์ การเลี้ยวเบนและการแทรกสอดจะปรากฏบนพื้นผิวที่มีเนื้อละเอียด จุดเด่นของซีดีคือสีรุ้ง

งานทดลองที่ 7.

“การสังเกตการเลี้ยวเบนของสีของแมลงจากภาพถ่าย”.

อุปกรณ์: (ดูภาพวาดหมายเลข 14, 15, 16)

ครู: การเลี้ยวเบนของสีของนก ผีเสื้อ และด้วงเป็นเรื่องปกติมากในธรรมชาติ ความหลากหลายของเฉดสีที่เลี้ยวเบนเป็นลักษณะของนกยูง ไก่ฟ้า นกกระสาดำ นกฮัมมิงเบิร์ด และผีเสื้อ สีของสัตว์ไม่ได้ถูกศึกษาโดยนักชีววิทยาเท่านั้น แต่ยังรวมถึงนักฟิสิกส์ด้วย

นักเรียนดูรูปถ่าย

คำอธิบาย: พื้นผิวด้านนอกของขนนกของนกหลายชนิดและลำตัวส่วนบนของผีเสื้อและแมลงปีกแข็งมีลักษณะเป็นองค์ประกอบโครงสร้างซ้ำๆ กันเป็นประจำโดยมีระยะเวลาตั้งแต่หนึ่งถึงหลายไมครอน ก่อตัวเป็นตะแกรงการเลี้ยวเบน ตัวอย่างเช่น โครงสร้างของดวงตาตรงกลางของหางนกยูงสามารถเห็นได้ในรูปที่ 14 สีของดวงตาจะเปลี่ยนไปตามแสงที่ตกกระทบในมุมที่เรามอง

คำถามควบคุม (นักเรียนแต่ละคนได้รับการ์ดพร้อมงาน - ตอบคำถามเป็นลายลักษณ์อักษร ):

1. แสงคืออะไร?
2. ใครเป็นคนพิสูจน์ว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า?
3. แสงในสุญญากาศมีความเร็วเท่าใด
4. ใครเป็นผู้ค้นพบการแทรกสอดของแสง?
5. อะไรอธิบายการเกิดสีรุ้งของฟิล์มกรองแสงบาง ๆ ?
6. คลื่นแสงจากหลอดไส้สองหลอดรบกวนกันได้หรือไม่? ทำไม
7. ทำไมชั้นน้ำมันหนาจึงไม่มีสีรุ้ง?
8. ตำแหน่งของค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนหลักขึ้นอยู่กับจำนวนรอยกรีดของตะแกรงหรือไม่?
9. ทำไมฟิล์มสบู่มีสีรุ้งปรากฏตลอดเวลา?

การบ้าน (เป็นกลุ่มโดยคำนึงถึงคุณลักษณะส่วนบุคคลของนักเรียน)

– เตรียมรายงานในหัวข้อ "Vavilov's Paradox"

– เขียนปริศนาอักษรไขว้ด้วยคำหลัก “การรบกวน”, “การเลี้ยวเบน”

วรรณกรรม:

1. อาราบาดจิ V.I. การเลี้ยวเบนสีของแมลง / “ควอนตัม” ฉบับที่ 2, 1975
2. วอลคอฟ วี.เอ. การพัฒนาบทเรียนสากลในวิชาฟิสิกส์ เกรด 11 - ม.: VAKO, 2549
3. Kozlov S.A. เกี่ยวกับคุณสมบัติทางแสงบางอย่างของซีดี / “ฟิสิกส์ที่โรงเรียน” ครั้งที่ 1, 2549
4. ซีดี / “ฟิสิกส์ที่โรงเรียน” ครั้งที่ 1, 2549
5. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B. ฟิสิกส์: Proc. สำหรับ 11 เซลล์ เฉลี่ย โรงเรียน - ม.: การศึกษา, 2543
6. Fabrikant V.A. ความขัดแย้งของ Vavilov / "Quantum" No. 2, 1971
7. ฟิสิกส์: Proc. สำหรับ 11 เซลล์ เฉลี่ย โรงเรียน / N.M. Shakhmaev, S.N. Shakhmaev, D.Sh. Shodiev - ม.: การศึกษา, 2534.
8. พจนานุกรมสารานุกรมกายภาพ / "สารานุกรมโซเวียต", 2526
9. ชั้นเรียนห้องปฏิบัติการส่วนหน้าในวิชาฟิสิกส์ในเกรด 7 - 11 ของสถาบันการศึกษา: หนังสือ สำหรับครู / V.A. Burov, Yu.I. Dik, B.S. Zworykin และอื่น ๆ ; เอ็ด V.A. Burova, G.G. Nikiforova - ม.: การศึกษา: ป. สว่าง 2539

แล็บ #13

เรื่อง: "การสังเกตการแทรกสอดและการเลี้ยวเบนของแสง"

เป้าหมายของงาน:ทดลองศึกษาปรากฏการณ์การแทรกสอดและการเลี้ยวเบน

อุปกรณ์:หลอดไฟฟ้าที่มีไส้หลอดแบบตรง (หนึ่งชิ้นต่อชั้น), แผ่นแก้วสองแผ่น, หลอดแก้ว, แก้วที่มีสารละลายสบู่, วงแหวนลวดพร้อมที่จับที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 มม., ซีดี, คาลิปเปอร์, ผ้าไนลอน

ทฤษฎี:

การรบกวนเป็นลักษณะปรากฏการณ์ของคลื่นในลักษณะใด ๆ : ทางกล, ทางแม่เหล็กไฟฟ้า

การรบกวนของคลื่น – นอกจากนี้ในพื้นที่ของคลื่นสอง (หรือหลายคลื่น) ซึ่งได้รับการขยายหรือการลดทอนของคลื่นที่เกิดขึ้น ณ จุดต่างๆ.

โดยปกติแล้ว การรบกวนจะสังเกตได้เมื่อการซ้อนทับของคลื่นที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงเดียวกัน ซึ่งมาถึงจุดที่กำหนดด้วยวิธีต่างๆ เป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับรูปแบบการรบกวนจากสองแหล่งที่เป็นอิสระจากกัน เนื่องจาก โมเลกุลหรืออะตอมเปล่งแสงเป็นขบวนคลื่นแยกกัน เป็นอิสระจากกัน อะตอมปล่อยเศษคลื่นแสง (รถไฟ) ซึ่งเฟสของการแกว่งเป็นแบบสุ่ม Tsugi มีความยาวประมาณ 1 เมตร ขบวนคลื่นของอะตอมต่างๆ ซ้อนทับกัน แอมพลิจูดของการสั่นที่เกิดขึ้นจะเปลี่ยนไปตามกาลเวลาอย่างรวดเร็วจนตาไม่มีเวลารู้สึกถึงการเปลี่ยนแปลงของภาพ ดังนั้นบุคคลจึงเห็นพื้นที่สว่างเท่ากัน เพื่อสร้างรูปแบบการรบกวนที่เสถียร จำเป็นต้องมีแหล่งกำเนิดคลื่นที่สอดคล้องกัน (ตรงกัน)

เชื่อมโยงกัน เรียกว่าคลื่นที่มีความถี่เท่ากันและต่างเฟสคงที่

แอมพลิจูดของการกระจัดที่เกิดขึ้นที่จุด C ขึ้นอยู่กับความแตกต่างในเส้นทางของคลื่นที่ระยะ d2 – d1

สภาพสูงสุด

, (Δd=d 2 -d 1 )

ที่ไหน k=0; ± 1; ±2; ± 3 ;…

(ผลต่างของเส้นทางของคลื่นเท่ากับจำนวนคู่ของครึ่งคลื่น)

คลื่นจากแหล่งกำเนิด A และ B จะมาถึงจุด C ในเฟสเดียวกันและ "ขยายซึ่งกันและกัน"

φ A \u003d φ B - เฟสของการสั่น

Δφ=0 - ความแตกต่างของเฟส

A=2X สูงสุด

เงื่อนไขขั้นต่ำ

, (Δd=d 2 -d 1)

ที่ไหน k=0; ± 1; ±2; ± 3;…

(ผลต่างของเส้นทางของคลื่นเท่ากับจำนวนคี่ของครึ่งคลื่น)

คลื่นจากแหล่งกำเนิด A และ B จะมาที่จุด C ในเฟสตรงข้ามและ "ดับกันเอง"

φ A ≠φ B - เฟสการสั่น

Δφ=π - ความแตกต่างของเฟส

เอ=0 คือแอมพลิจูดของคลื่นที่เกิด

รูปแบบการรบกวน– การสลับพื้นที่ที่มีความเข้มของแสงสูงและต่ำอย่างสม่ำเสมอ

การรบกวนของแสง- การกระจายพลังงานของรังสีแสงเชิงพื้นที่เมื่อมีการซ้อนทับของคลื่นแสงสองคลื่นขึ้นไป

เนื่องจากการเลี้ยวเบน แสงจึงเบี่ยงเบนไปจากการแพร่กระจายเป็นเส้นตรง (เช่น ใกล้ขอบของสิ่งกีดขวาง)

การเลี้ยวเบน – ปรากฏการณ์การเบี่ยงเบนของคลื่นจากการแพร่กระจายคลื่นเป็นเส้นตรงเมื่อผ่านรูเล็ก ๆ และปัดสิ่งกีดขวางขนาดเล็กด้วยคลื่น.

เงื่อนไขการสำแดงการเลี้ยวเบน: ง< λ , ที่ไหน ง- ขนาดของสิ่งกีดขวาง λ - ความยาวคลื่น ขนาดของสิ่งกีดขวาง (รู) จะต้องเล็กกว่าหรือเท่ากับความยาวคลื่น

การมีอยู่ของปรากฏการณ์นี้ (การเลี้ยวเบน) จำกัดขอบเขตของกฎของทัศนศาสตร์ทางเรขาคณิต และเป็นเหตุผลในการจำกัดความละเอียดของเครื่องมือทางแสง

ตะแกรงเลี้ยวเบน- อุปกรณ์ออพติคัลซึ่งเป็นโครงสร้างเป็นระยะขององค์ประกอบที่จัดเรียงเป็นประจำจำนวนมากซึ่งมีการเลี้ยวเบนของแสง สโตรกที่มีโปรไฟล์กำหนดไว้และค่าคงที่สำหรับเกรตติ้งการเลี้ยวเบนที่กำหนดจะถูกทำซ้ำตามช่วงเวลาปกติ ง(ช่วงขัดแตะ). ความสามารถของตะแกรงการเลี้ยวเบนในการแยกลำแสงที่ตกกระทบออกเป็นความยาวคลื่นเป็นคุณสมบัติหลัก มีการเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสงและโปร่งใส ในอุปกรณ์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้การเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสง.

เงื่อนไขสำหรับการสังเกตการเลี้ยวเบนสูงสุด:

d sinφ=k λ, ที่ไหน k=0; ± 1; ±2; ± 3; ง- ช่วงตะแกรง , φ - มุมที่สังเกตจุดสูงสุด และ λ - ความยาวคลื่น.

จากเงื่อนไขสูงสุดจะเป็นดังนี้ sinφ=(k λ)/d.

ให้ k=1 แล้ว บาปφ cr = λ cr /dและ บาปφ ฉ = λ ฉ /d

เป็นที่รู้จักกันว่า λ cr > λ ฉเพราะฉะนั้น sinφ cr>sinφ ฉ. เพราะ y= sinφ ฉ - ฟังก์ชั่นเพิ่มขึ้นแล้ว φ cr >φ ฉ

ดังนั้นสีม่วงในสเปกตรัมการเลี้ยวเบนจึงอยู่ใกล้จุดศูนย์กลางมากขึ้น

ในปรากฏการณ์ของการแทรกสอดและการเลี้ยวเบนของแสง กฎการอนุรักษ์พลังงานถูกปฏิบัติตาม. ในพื้นที่ที่มีการรบกวน พลังงานแสงจะถูกแจกจ่ายเท่านั้นโดยไม่ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานประเภทอื่น การเพิ่มขึ้นของพลังงานในบางจุดของรูปแบบการรบกวนที่สัมพันธ์กับพลังงานแสงทั้งหมดจะถูกชดเชยด้วยการลดลงที่จุดอื่นๆ (พลังงานแสงทั้งหมดคือพลังงานแสงของลำแสงสองลำจากแหล่งกำเนิดอิสระ) แถบสีอ่อนตรงกับพลังงานสูงสุด แถบสีเข้มตรงกับค่าต่ำสุดของพลังงาน

ความคืบหน้า:

ประสบการณ์ 1.จุ่มวงแหวนลวดลงในสารละลายสบู่ ฟิล์มสบู่ถูกสร้างขึ้นบนวงแหวนลวด

วางตำแหน่งในแนวตั้ง เราสังเกตแถบแนวนอนสีอ่อนและสีเข้มที่เปลี่ยนความกว้างตามความหนาของฟิล์มที่เปลี่ยนไป

คำอธิบาย.ลักษณะของแถบแสงและแถบมืดอธิบายได้จากการแทรกสอดของคลื่นแสงที่สะท้อนจากพื้นผิวฟิล์ม สามเหลี่ยม d = 2h. ความแตกต่างของเส้นทางของคลื่นแสงจะเท่ากับสองเท่าของความหนาของฟิล์มเมื่อวางในแนวตั้งฟิล์มจะมีรูปร่างคล้ายลิ่ม ความแตกต่างในเส้นทางของคลื่นแสงในส่วนบนจะน้อยกว่าส่วนล่าง ในสถานที่เหล่านั้นของภาพยนตร์ที่ความแตกต่างของเส้นทางเท่ากับจำนวนครึ่งคลื่นคู่จะสังเกตเห็นแถบสีสดใส และด้วยครึ่งคลื่นจำนวนคี่ - แถบสีเข้ม การจัดเรียงแนวนอนของแถบนั้นอธิบายได้จากการจัดเรียงแนวนอนของเส้นที่มีความหนาของฟิล์มเท่ากัน

เราส่องฟิล์มสบู่ด้วยแสงสีขาว (จากหลอดไฟ) เราสังเกตสีของแถบแสงเป็นสีสเปกตรัม: ที่ด้านบน - สีน้ำเงิน, ที่ด้านล่าง - สีแดง

คำอธิบาย.การให้สีนี้อธิบายได้จากการพึ่งพาตำแหน่งของแถบแสงกับความยาวคลื่นของสีที่ตกกระทบ

นอกจากนี้เรายังสังเกตเห็นว่าแถบขยายและรักษารูปร่างไว้ได้เลื่อนลง

คำอธิบาย.นี่เป็นเพราะความหนาของฟิล์มลดลงเนื่องจากสารละลายสบู่ไหลลงมาภายใต้แรงโน้มถ่วง

ประสบการณ์ 2 เป่าฟองสบู่ด้วยหลอดแก้วและตรวจสอบอย่างละเอียดเมื่อส่องสว่างด้วยแสงสีขาว ให้สังเกตการก่อตัวของวงแหวนรบกวนที่มีสี ซึ่งมีสีเป็นสีสเปกตรัม ขอบบนของวงแหวนไฟแต่ละดวงเป็นสีน้ำเงิน ด้านล่างเป็นสีแดง เมื่อความหนาของฟิล์มลดลง วงแหวนก็ขยายตัวเช่นกัน ค่อยๆ เลื่อนลง รูปร่างวงแหวนของพวกมันอธิบายได้ด้วยรูปร่างวงแหวนของเส้นที่มีความหนาเท่ากัน

ตอบคำถาม:

1. ทำไมฟองสบู่ถึงมีสีรุ้ง?
2. แถบสีรุ้งมีรูปร่างอย่างไร?
3. ทำไมฟองสบู่เปลี่ยนสีตลอดเวลา?

ประสบการณ์ 3.เช็ดแผ่นกระจกสองแผ่นให้ละเอียด ประกอบเข้าด้วยกันแล้วใช้นิ้วบีบ เนื่องจากพื้นผิวสัมผัสมีรูปร่างไม่เหมาะ ช่องว่างอากาศที่บางที่สุดจึงเกิดขึ้นระหว่างแผ่นเปลือกโลก

เมื่อแสงสะท้อนจากพื้นผิวของแผ่นเปลือกโลกที่ก่อตัวเป็นช่องว่าง แถบสีรุ้งสดใสจะปรากฏขึ้น - มีรูปร่างเป็นวงแหวนหรือมีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ เมื่อแรงที่บีบอัดเพลตเปลี่ยนไป การจัดเรียงและรูปร่างของแถบจะเปลี่ยนไป วาดภาพที่คุณเห็น

คำอธิบาย:พื้นผิวของแผ่นเปลือกโลกไม่สามารถเท่ากันได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงสัมผัสได้เพียงไม่กี่แห่งเท่านั้น รอบ ๆ สถานที่เหล่านี้จะเกิดลิ่มอากาศที่บางที่สุดในรูปร่างต่าง ๆ ทำให้เกิดภาพของการรบกวน ในสภาวะแสงส่องผ่าน สภาวะสูงสุด 2h=kl

ตอบคำถาม:

1. เหตุใดจึงมีแถบรูปวงแหวนสีรุ้งสดใสหรือมีรูปทรงไม่สม่ำเสมอที่จุดสัมผัสของแผ่นเปลือกโลก
2. เหตุใดรูปร่างและตำแหน่งของขอบสัญญาณรบกวนจึงเปลี่ยนไปตามแรงกด

ประสบการณ์4.ตรวจสอบอย่างระมัดระวังจากมุมต่างๆ ของพื้นผิวของซีดี (ซึ่งกำลังบันทึก)

คำอธิบาย: ความสว่างของสเปกตรัมการเลี้ยวเบนขึ้นอยู่กับความถี่ของร่องที่สะสมอยู่บนจานและมุมตกกระทบของรังสี รังสีเกือบขนานที่ตกกระทบจากไส้หลอดจะสะท้อนจากส่วนนูนที่อยู่ติดกันระหว่างร่องที่จุด A และ B รังสีที่สะท้อนในมุมเท่ากับมุมตกกระทบจะสร้างภาพของไส้หลอดในรูปของเส้นสีขาว รังสีที่สะท้อนจากมุมอื่นมีความแตกต่างของเส้นทางซึ่งเป็นผลมาจากการเพิ่มคลื่น

คุณกำลังสังเกตอะไร อธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ อธิบายรูปแบบสัญญาณรบกวน

พื้นผิวของซีดีเป็นรอยเกลียวที่มีระยะพิทช์เท่ากับความยาวคลื่นของแสงที่ตามองเห็น บนพื้นผิวที่มีโครงสร้างละเอียด ปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนและการแทรกสอดจะปรากฏขึ้น จุดเด่นของซีดีคือสีรุ้ง

ประสบการณ์ 5.เราเลื่อนแถบเลื่อนของคาลิปเปอร์จนกระทั่งมีช่องว่างกว้าง 0.5 มม. ระหว่างขากรรไกร

เราวางส่วนที่เอียงของฟองน้ำใกล้กับดวงตา (วางช่องว่างในแนวตั้ง) ผ่านช่องว่างนี้เราจะดูด้ายที่อยู่ในแนวตั้งของหลอดไฟที่กำลังลุกไหม้ เราสังเกตเห็นแถบสีรุ้งขนานกับทั้งสองด้านของด้าย เราเปลี่ยนความกว้างของช่องในช่วง 0.05 - 0.8 มม. เมื่อผ่านไปยังรอยแยกที่แคบลง แถบจะเคลื่อนออกจากกัน กว้างขึ้น และสร้างสเปกตรัมที่แตกต่างกัน เมื่อมองผ่านร่องที่กว้างที่สุด ขอบจะแคบมากและอยู่ใกล้กัน วาดภาพที่คุณเห็นในสมุดบันทึกของคุณ อธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้.

ประสบการณ์ 6.มองผ่านผ้าไนลอนที่เส้นใยของตะเกียงที่กำลังลุกไหม้ เมื่อหมุนผ้าไปรอบแกน จะได้รูปแบบการเลี้ยวเบนที่ชัดเจนในรูปแบบของแถบเลี้ยวเบนสองแถบที่ตัดกันเป็นมุมฉาก

คำอธิบาย: มีจุดพีคของการเลี้ยวเบนสีขาวที่ใจกลางของเปลือกโลก ที่ k=0 ความต่างของเส้นทางคลื่นเท่ากับศูนย์ ดังนั้นค่าสูงสุดตรงกลางจึงเป็นสีขาว ได้ไม้กางเขนเพราะเส้นด้ายของผ้าเป็นตะแกรงกระจายแสงสองอันที่พับเข้าด้วยกันโดยมีช่องตั้งฉากกัน การปรากฏตัวของสีสเปกตรัมนั้นอธิบายได้จากความจริงที่ว่าแสงสีขาวประกอบด้วยคลื่นที่มีความยาวต่างกัน ค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนของแสงสำหรับความยาวคลื่นต่างๆ นั้นหาได้จากตำแหน่งต่างๆ

ร่างกากบาทการเลี้ยวเบนที่สังเกตได้ อธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้

บันทึกผลลัพธ์ ระบุว่าการทดลองของคุณมีการสังเกตปรากฏการณ์การแทรกสอดแบบใด และการเลี้ยวเบนแบบใด.

คำถามควบคุม:

1. แสงคืออะไร?
2. ใครเป็นคนพิสูจน์ว่าแสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า?
3. การรบกวนของแสงเรียกว่าอะไร? เงื่อนไขสูงสุดและต่ำสุดสำหรับการรบกวนคืออะไร?
4. คลื่นแสงจากหลอดไส้สองหลอดรบกวนกันได้หรือไม่? ทำไม
5. การเลี้ยวเบนของแสงคืออะไร?
6. ตำแหน่งของค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนหลักขึ้นอยู่กับจำนวนรอยกรีดของตะแกรงหรือไม่?

เรื่อง: การสังเกตปรากฏการณ์การแทรกสอดและการเลี้ยวเบนของแสง

เป้าหมายของงาน: ทดลองศึกษาปรากฏการณ์การแทรกสอดและการเลี้ยวเบน

อุปกรณ์:

• แว่นตาด้วยสารละลายสบู่
• วงแหวนลวดพร้อมที่จับ
• ผ้าไนลอน
• ซีดี;
• หลอดไฟฟ้า;
• เครื่องวัดเส้นผ่าศูนย์กลาง;
• แผ่นกระจกสองแผ่น
• ใบมีด;
• แหนบ;
• ผ้าไนลอน

ส่วนทางทฤษฎี

การรบกวนเป็นลักษณะปรากฏการณ์ของคลื่นในลักษณะใด ๆ : ทางกล, ทางแม่เหล็กไฟฟ้า การแทรกสอดของคลื่นคือการเพิ่มของคลื่นสอง (หรือหลายคลื่น) ในอวกาศ ซึ่ง ณ จุดต่างๆ ของมันจะได้รับการขยายหรือลดลงของคลื่นที่เกิดขึ้น เพื่อสร้างรูปแบบการรบกวนที่เสถียร จำเป็นต้องมีแหล่งกำเนิดคลื่นที่สอดคล้องกัน (ตรงกัน) คลื่นที่เชื่อมโยงกันคือคลื่นที่มีความถี่เท่ากันและมีความต่างเฟสคงที่

เงื่อนไขสูงสุด Δd = ±kλ,เงื่อนไขขั้นต่ำ, Δd = ± (2k + 1)λ/2โดยที่เค =0; ± 1; ±2; ± 3;...(ความแตกต่างของเส้นทางของคลื่นเท่ากับจำนวนคู่ของครึ่งคลื่น

รูปแบบการแทรกสอดเป็นการสลับพื้นที่ที่มีความเข้มของแสงเพิ่มขึ้นและลดลงอย่างสม่ำเสมอ การแทรกสอดของแสงคือการกระจายพลังงานของการแผ่รังสีของแสงเชิงพื้นที่ เมื่อคลื่นแสงสองคลื่นหรือมากกว่าซ้อนทับกัน ดังนั้นในปรากฏการณ์ของการแทรกสอดและการเลี้ยวเบนของแสง จึงมีการปฏิบัติตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน ในพื้นที่ที่มีการรบกวน พลังงานแสงจะถูกแจกจ่ายเท่านั้นโดยไม่ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานประเภทอื่น การเพิ่มขึ้นของพลังงานในบางจุดของรูปแบบการรบกวนที่สัมพันธ์กับพลังงานแสงทั้งหมดจะถูกชดเชยด้วยการลดลงที่จุดอื่นๆ (พลังงานแสงทั้งหมดคือพลังงานแสงของลำแสงสองลำจากแหล่งกำเนิดอิสระ)
แถบสีอ่อนตรงกับพลังงานสูงสุด แถบสีเข้มตรงกับค่าต่ำสุดของพลังงาน

การเลี้ยวเบนเป็นปรากฏการณ์ของการเบี่ยงเบนของคลื่นจากการแพร่กระจายเป็นเส้นตรงเมื่อผ่านรูเล็ก ๆ และปัดสิ่งกีดขวางขนาดเล็กด้วยคลื่น เงื่อนไขสำหรับการแสดงการเลี้ยวเบน: ง< λ, ที่ไหน ง- ขนาดของสิ่งกีดขวาง λ - ความยาวคลื่น ขนาดของสิ่งกีดขวาง (รู) จะต้องเล็กกว่าหรือเท่ากับความยาวคลื่น การมีอยู่ของปรากฏการณ์นี้ (การเลี้ยวเบน) จำกัดขอบเขตของกฎของทัศนศาสตร์ทางเรขาคณิต และเป็นเหตุผลในการจำกัดความละเอียดของเครื่องมือทางแสง ตะแกรงกระจายแสงเป็นอุปกรณ์ออปติกที่เป็นโครงสร้างคาบขององค์ประกอบที่จัดเรียงเป็นประจำจำนวนมากซึ่งแสงถูกเบี่ยงเบน สโตรกที่มีโปรไฟล์กำหนดไว้และค่าคงที่สำหรับเกรตติ้งการเลี้ยวเบนที่กำหนดจะถูกทำซ้ำตามช่วงเวลาปกติ ง(ช่วงขัดแตะ). ความสามารถของตะแกรงการเลี้ยวเบนในการแยกลำแสงที่ตกกระทบออกเป็นความยาวคลื่นเป็นคุณสมบัติหลัก มีการเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสงและโปร่งใส ในอุปกรณ์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้การเลี้ยวเบนแบบสะท้อนแสง เงื่อนไขสำหรับการสังเกตการเลี้ยวเบนสูงสุด: d บาป(φ) = ± kλ

คำแนะนำในการทำงาน

1. จุ่มโครงลวดลงในสารละลายสบู่ สังเกตและวาดลวดลายการแทรกสอดในฟิล์มสบู่ เมื่อฟิล์มส่องสว่างด้วยแสงสีขาว (จากหน้าต่างหรือหลอดไฟ) แถบแสงจะมีสี: ที่ด้านบน - สีน้ำเงินที่ด้านล่าง - สีแดง ใช้หลอดแก้วเป่าฟองสบู่ ดูเขา เมื่อส่องสว่างด้วยแสงสีขาว จะสังเกตการก่อตัวของวงแหวนรบกวนที่มีสี เมื่อความหนาของฟิล์มลดลง วงแหวนจะขยายและเลื่อนลง

ตอบคำถาม:

1. ทำไมฟองสบู่ถึงมีสีรุ้ง?
2. แถบสีรุ้งมีรูปร่างอย่างไร?
3. ทำไมฟองสบู่เปลี่ยนสีตลอดเวลา?

2. เช็ดแผ่นกระจกให้ทั่ว ประกอบเข้าด้วยกันแล้วใช้นิ้วบีบ เนื่องจากพื้นผิวสัมผัสมีรูปร่างไม่เหมาะ ช่องว่างอากาศที่บางที่สุดจึงเกิดขึ้นระหว่างแผ่นเปลือกโลก ทำให้เกิดแถบรูปวงแหวนสีรุ้งสดใสหรือปิดเป็นแถบรูปร่างไม่สม่ำเสมอ เมื่อแรงที่บีบอัดเพลตเปลี่ยนไป ตำแหน่งและรูปร่างของแถบจะเปลี่ยนไปทั้งในแสงสะท้อนและแสงส่องผ่าน วาดภาพที่คุณเห็น

ตอบคำถาม:

1. เหตุใดจึงสังเกตเห็นแถบรูปวงแหวนสีรุ้งสีรุ้งหรือแถบรูปร่างไม่สม่ำเสมอในตำแหน่งที่สัมผัสกันระหว่างแผ่นเปลือกโลก
2. เหตุใดรูปร่างและตำแหน่งของขอบสัญญาณรบกวนที่ได้รับจึงเปลี่ยนไปตามการเปลี่ยนแปลงของความดัน

3. วางแผ่นซีดีในแนวนอนในระดับสายตา คุณกำลังสังเกตอะไร อธิบายปรากฏการณ์ที่สังเกตได้ อธิบายรูปแบบสัญญาณรบกวน

4. มองผ่านผ้าไนลอนที่ไส้ตะเกียง เมื่อหมุนผ้าไปรอบแกน จะได้รูปแบบการเลี้ยวเบนที่ชัดเจนในรูปแบบของแถบเลี้ยวเบนสองแถบที่ตัดกันเป็นมุมฉาก ร่างกากบาทการเลี้ยวเบนที่สังเกตได้

5. สังเกตรูปแบบการเลี้ยวเบนสองแบบเมื่อตรวจสอบไส้หลอดของหลอดไฟที่กำลังลุกไหม้ผ่านรอยกรีดที่เกิดจากขากรรไกรของคาลิปเปอร์ (ที่มีความกว้างของร่อง 0.05 มม. และ 0.8 มม.) อธิบายการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของรูปแบบการรบกวนเมื่อคาลิปเปอร์หมุนรอบแกนแนวตั้งอย่างราบรื่น (โดยมีความกว้างของร่อง 0.8 มม.) ทำซ้ำการทดลองนี้โดยใช้ใบมีดสองอันกดเข้าหากัน อธิบายลักษณะของรูปแบบสัญญาณรบกวน

บันทึกสิ่งที่คุณค้นพบ ระบุว่าการทดลองใดของคุณมีการสังเกตปรากฏการณ์การรบกวน? การเลี้ยวเบน?