ნეილონის ქსოვილის ფიგურაზე სინათლის დიფრაქციის დაკვირვება. სამუშაო პროცედურა

თემა: ოპტიკა

გაკვეთილი: Პრაქტიკული სამუშაოთემაზე "დაკვირვება ჩარევაზე და სინათლის დიფრაქციაზე"

სახელი:„შუქის ჩარევაზე და დიფრაქციაზე დაკვირვება“.

სამიზნე:ექსპერიმენტულად შეისწავლეთ სინათლის ჩარევა და დიფრაქცია.

აღჭურვილობა:სწორი ძაფის ნათურა, 2 მინის ფირფიტა, მავთულის ჩარჩო, საპნის ხსნარი, კალიპერი, სქელი ქაღალდი, კამბრიკის ნაჭერი, ნეილონის ძაფი, სამაგრი.

გამოცდილება 1

ჩარევის ნიმუშის დაკვირვება მინის ფირფიტების გამოყენებით.

ვიღებთ ორ შუშის თეფშს, სანამ ამას გააკეთებთ, კარგად ვიწმენდთ, შემდეგ მჭიდროდ ვკეცავთ და შევკუმშავთ. ჩარევის ნიმუში, რომელსაც ჩვენ ვხედავთ ფირფიტებზე, უნდა დახაზოთ.

სურათის ცვლილების სანახავად შუშის შეკუმშვის ხარისხიდან გამომდინარე, უნდა აიღოთ სამაგრი მოწყობილობა და გამოიყენოთ ხრახნები ფირფიტების შეკუმშვისთვის. შედეგად, ჩარევის ნიმუში იცვლება.

გამოცდილება 2

ჩარევა თხელ ფილმებზე.

ამ ექსპერიმენტის დასაკვირვებლად აიღეთ საპნიანი წყალი და მავთულის ჩარჩო, შემდეგ ნახეთ, როგორ იქმნება თხელი ფილმი. თუ ჩარჩო ჩაშვებულია საპნიან წყალში, მაშინ მისი აწევის შემდეგ გამოჩნდება საპნის ფილმი. ამ ფილმზე არეკლილი სინათლეზე დაკვირვებით, ჩარევის ზღურბლები ჩანს.

გამოცდილება 3

ჩარევა საპნის ბუშტებზე.

დასაკვირვებლად გამოვიყენებთ საპნის ხსნარს. საპნის ბუშტების აფეთქება. ბუშტების ციმციმის გზა სინათლის ჩარევაა (იხ. სურ. 1).

ბრინჯი. 1. სინათლის ჩარევა ბუშტებში

სურათი, რომელსაც ჩვენ ვხედავთ, შეიძლება ასე გამოიყურებოდეს (იხ. სურათი 2).

ბრინჯი. 2. ჩარევის ნიმუში

ეს არის თეთრი სინათლის ჩარევა, როდესაც ლინზას ვდებთ მინაზე და ვანათებთ მას უბრალო თეთრი შუქით.

თუ იყენებთ სინათლის ფილტრებს და ანათებთ მონოქრომატული შუქით, იცვლება ჩარევის ნიმუში (სიბნელის მონაცვლეობა და მსუბუქი ზოლები) (იხ. სურ. 3).

ბრინჯი. 3. ფილტრების გამოყენება

ახლა გადავიდეთ დიფრაქციის დაკვირვებაზე.

დიფრაქცია არის ყველა ტალღისთვის დამახასიათებელი ტალღის ფენომენი, რომელიც შეინიშნება ნებისმიერი ობიექტის კიდეზე.

გამოცდილება 4

სინათლის დიფრაქცია მცირე ვიწრო ჭრილით.

მოდით შევქმნათ უფსკრული კალიბრის ყბებს შორის მისი ნაწილების გადაადგილებით ხრახნების გამოყენებით. სინათლის დიფრაქციის დასაკვირვებლად, ჩვენ ვამაგრებთ ქაღალდის ფურცელს კალიბრის ყბებს შორის, რათა შემდეგ ეს ფურცელი გამოვიდეს. ამის შემდეგ ამ ვიწრო ჭრილს პერპენდიკულარულად მივაქვთ თვალთან. კაშკაშა სინათლის წყაროზე (ინკანდესენტური ნათურა) ჭრილში დაკვირვებით, თქვენ ხედავთ სინათლის დიფრაქციას (იხ. სურ. 4).

ბრინჯი. 4. სინათლის დიფრაქცია თხელი ჭრილით

გამოცდილება 5

დიფრაქცია სქელ ქაღალდზე

თუ აიღებთ სქელ ფურცელს და მოაჭრით საპარსით, მაშინ ამ ქაღალდის თვალთან მიახლოებით და მიმდებარე ორი ფურცლის მდებარეობის შეცვლით შეგიძლიათ დააკვირდეთ სინათლის დიფრაქციას.

გამოცდილება 6

მცირე დიაფრაგმის დიფრაქცია

ასეთი დიფრაქციის დასაკვირვებლად ჩვენ გვჭირდება სქელი ფურცელი და ქინძისთავი. ქინძისთავით, გააკეთეთ პატარა ხვრელი ფურცელზე. შემდეგ ნახვრეტს მივახლოვებთ თვალთან და ვაკვირდებით კაშკაშა სინათლის წყაროს. ამ შემთხვევაში სინათლის დიფრაქცია ჩანს (იხ. სურ. 5).

შეცვლა დიფრაქციული ნიმუშები s დამოკიდებულია ხვრელის ზომაზე.

ბრინჯი. 5. სინათლის დიფრაქცია მცირე დიაფრაგმით

გამოცდილება 7

სინათლის დიფრაქცია მკვრივი გამჭვირვალე ქსოვილის ნაჭერზე (ნეილონი, კამბრიკა).

ავიღოთ კამბრიკული ლენტი და, თვალებიდან მცირე მანძილზე განვათავსოთ, ფირზე გადავხედოთ კაშკაშა სინათლის წყაროს. დავინახავთ დიფრაქციას, ე.ი. მრავალფერადი ზოლები და ნათელი ჯვარი, რომელიც შედგება დიფრაქციული სპექტრის ხაზებისგან.

ნახატზე ნაჩვენებია დიფრაქციის ფოტოები, რომელსაც ჩვენ ვაკვირდებით (იხ. სურ. 6).

ბრინჯი. 6. სინათლის დიფრაქცია

მოხსენება:მან უნდა წარმოადგინოს ჩარევისა და დიფრაქციული შაბლონები, რომლებიც დაფიქსირდა სამუშაოს დროს.

ხაზების ცვლილება ახასიათებს, თუ როგორ ხდება ტალღების გარდატეხის და დამატების (გამოკლების) კონკრეტული პროცედურა.

ჭრილიდან მიღებული დიფრაქციული ნიმუშის საფუძველზე შეიქმნა სპეციალური მოწყობილობა - დიფრაქციული ბადე. ეს არის ნაპრალების ნაკრები, რომლებშიც სინათლე გადის. ეს მოწყობილობა საჭიროა სინათლის დეტალური შესწავლის ჩასატარებლად. მაგალითად, დიფრაქციული ბადე შეიძლება გამოყენებულ იქნას სინათლის ტალღის სიგრძის დასადგენად.

1. ფიზიკა ().
2. პირველი სექტემბერი. საგანმანათლებლო და მეთოდური გაზეთი ().

ამოცანა 1. სინათლის ჩარევაზე დაკვირვება ჰაერის ფილაზე.

1. შუშის ფირფიტები კარგად გაწმინდეთ, გადაკეცეთ და თითებით გაწურეთ.

2. დაათვალიერეთ ფირფიტები არეკლილი სინათლეზე მუქ ფონზე (ისინი უნდა იყოს განლაგებული ისე, რომ ფანჯრებიდან ან თეთრი კედლებიდან ზედმეტად კაშკაშა სიკაშკაშე არ წარმოიქმნას შუშის ზედაპირზე).

3. ზოგიერთ ადგილას, სადაც ფირფიტები ეხება, დააკვირდით ცისარტყელას ფერის რგოლების ფორმის ან არარეგულარული ფორმის ზოლებს.

4. დააკვირდით ცვლილებებს წარმოქმნილი ჩარევის ფრაგმენტების ფორმასა და მდებარეობაში წნევის ცვლილებით.

5. შეეცადეთ დაინახოთ ჩარევის ნიმუში გადაცემულ სინათლეში.

6. დახაზეთ სურათები, რომლებსაც ხედავთ.

Უპასუხე კითხვებს:

ა)რატომ შეიმჩნევა კაშკაშა ცისარტყელას ფერის რგოლისებრი ან არარეგულარული ფორმის ზოლები გარკვეულ ადგილებში, სადაც ფირფიტები ეხება?

ბ)რატომ იცვლება წარმოქმნილი ჩარევის ფარდების ფორმა და მდებარეობა წნევის ცვლილებით?

დავალება 2. საპნის ფილაზე სინათლის ჩარევაზე დაკვირვება.

1. გააკეთეთ საპნის ხსნარი.

2. მიიღეთ საპნის ფილმი მავთულის რგოლზე და განათავსეთ იგი ვერტიკალურად.

3. ჩაბნელებულ კლასში დააკვირდით ფილმზე ღია და მუქი ზოლების გამოჩენას.

4. განათეთ საპნის ფილმი ნათურის ან ფანრის შუქით.

5. დააკვირდით ღია ზოლების შეფერილობას სპექტრულ ფერებში.

6. დათვალეთ იმავე ფერის ზოლების რაოდენობა, რომლებიც ერთდროულად შეინიშნება ფილმზე.

7. დაადგინეთ, იცვლება თუ არა ზოლების ორიენტაცია და ფორმა, როდესაც ჩარჩო ბრუნავს ვერტიკალურ სიბრტყეში.

8. დახაზეთ სურათები, რომლებსაც ხედავთ.

Უპასუხე კითხვებს:

ა)რა ხსნის ღია და მუქი ზოლების არსებობას ექსპერიმენტის დასაწყისში?

ბ)რატომ გამოჩნდა სპექტრული ფერები, როდესაც ფილმი განათდა შუქით?

გ)რატომ მიედინება ქვემოთ ზოლები, რომლებიც ფართოვდებიან და ინარჩუნებენ ფორმას?

დავალება 3. საპნის ბუშტზე სინათლის ჩარევაზე დაკვირვება.

1. Აფეთქება საპნის ბუშტი.

2. თეთრი შუქით განათებისას დააკვირდით ფერადი ჩარევის რგოლების ფორმირებას.

Უპასუხე კითხვებს:

ა)რატომ არის საპნის ბუშტები ცისარტყელის ფერის?

ბ)რატომ იცვლება ბუშტის ფერი მუდმივად?

გ)რა ფორმა აქვს ცისარტყელას ზოლებს?

დავალება 4. ფერების შეფერილობა.

1. გამოიყენეთ პინცეტი, რომ აიღოთ დამცავი საპარსი და გაათბეთ იგი სანთურის ცეცხლზე.

2. დაკვირვებული სურათის დახაზვა.

Უპასუხე კითხვებს:

ა)რა ფენომენს დააკვირდით?

ბ)როგორ შეიძლება ამის ახსნა?

გ)რა ფერები და რა თანმიმდევრობით გამოჩნდა დანაზე გაცხელებისას?

სინათლის დიფრაქციის შესწავლა.

ამოცანა 1. სინათლის დიფრაქციაზე დაკვირვება ვიწრო ჭრილით.

1. მოათავსეთ 0,5 მმ სიგანის უფსკრული კალიბრის ყბებს შორის.

2. მოათავსეთ ჭრილი თვალთან ახლოს, განათავსეთ იგი ვერტიკალურად.

3. ვერტიკალურად განლაგებული მანათობელი ნათურის ძაფის ნაპრალში შეხედეთ, დააკვირდით ცისარტყელას ზოლებს (დიფრაქციული სპექტრები) ძაფის ორივე მხარეს.

4. ჭრილის სიგანის შეცვლით 0,5-დან 0,8 მმ-მდე, შენიშნეთ, როგორ მოქმედებს ეს ცვლილება დიფრაქციულ სპექტრებზე.

5. დახატეთ რვეულში ნანახი სურათი.

დავალება 2. დიფრაქციის დაკვირვება ნეილონის ქსოვილზე.

1. შეხედეთ ნეილონის ქსოვილს დამწვარი ნათურის ძაფს.

2. ქსოვილის ღერძის გარშემო ბრუნვით, მიაღწიეთ მკაფიო დიფრაქციის შაბლონს მარჯვენა კუთხით გადაკვეთილი ორი დიფრაქციული ზოლის სახით.

3. დახაზეთ დაკვირვებული დიფრაქციული ჯვარი.

Უპასუხე კითხვებს:

ა)რატომ მიიღეთ ეს დიფრაქციული ჯვარი?

ბ)რა ხსნის სპექტრული ფერების გარეგნობას?

ამოცანა 3. სინათლის დიფრაქციის დაკვირვება ლაზერულ დისკზე.

1. მოათავსეთ CD ჰორიზონტალურად თვალის დონეზე.

2. დახატე ეს სურათი.

Უპასუხე კითხვებს:

ა)რა შეიმჩნევა დისკზე?

ბ)რა ფენომენებს დააკვირდით?

აპლიკაცია

სინათლის დიფრაქცია- ეს არის სინათლის სხივების გადახრა სწორხაზოვანი გავრცელებისგან გავლისას ვიწრო ხარვეზები, პატარა ღიობები ან მცირე დაბრკოლებების გარშემო ტრიალისას.
სინათლის დიფრაქციის ფენომენი ადასტურებს, რომ სინათლეს აქვს ტალღური თვისებები. დიფრაქციის დასაკვირვებლად შეგიძლიათ:

წყაროდან შუქი გადაიტანეთ ძალიან პატარა ხვრელში ან მოათავსეთ ეკრანი ხვრელიდან დიდ მანძილზე. შემდეგ ეკრანზე შეიმჩნევა მსუბუქი და მუქი კონცენტრული რგოლების რთული ნიმუში.

ან გადაიტანეთ შუქი თხელ მავთულზე, შემდეგ ეკრანზე შეინიშნება ღია და მუქი ზოლები, ხოლო თეთრი სინათლის შემთხვევაში ცისარტყელას ზოლი.

დიფრაქციული ბადეარის ოპტიკური ინსტრუმენტი სინათლის ტალღის სიგრძის გასაზომად.

დიფრაქციული ბადე არის კოლექცია დიდი რიცხვიძალიან ვიწრო ჭრილები გამოყოფილი გაუმჭვირვალე სივრცეებით.

თუ მონოქრომატული ტალღა ეცემა ბადეზე, მაშინ ჭრილები (მეორადი წყაროები) ქმნიან თანმიმდევრულ ტალღებს. გრილის უკან მოთავსებულია შემგროვებელი ლინზა, რასაც მოჰყვება ეკრანი. ბადეების სხვადასხვა ჭრილებიდან შუქის ჩარევის შედეგად ეკრანზე შეიმჩნევა მაქსიმალური და მინიმუმების სისტემა.

ბილიკის განსხვავება ტალღებს შორის მიმდებარე ჭრილების კიდეებიდან უდრის AC სეგმენტის სიგრძეს. თუ ეს სეგმენტი შეიცავს ტალღის სიგრძის მთელ რიცხვს, მაშინ ტალღები ყველა ჭრილიდან ერთმანეთს გააძლიერებენ. თეთრი სინათლის გამოყენებისას ყველა მაქსიმუმს (ცენტრალურის გარდა) აქვს ცისარტყელას ფერი.

d = a + b - დიფრაქციული ბადეების პერიოდი

a არის ჭრილის სიგანე; ბ - სიგრძე

d = 1/N არის დიფრაქციის ბადე მუდმივა.

N - დარტყმების რაოდენობა.

φ - დიფრაქციის გამო სინათლის ტალღების გადახრის კუთხე

φ = kλ - დიფრაქციული ფორმულა.

k - მაქსიმალური შეკვეთა (0, ±1, ±2, ...)

λ = - ტალღის სიგრძე

სინათლის ჩარევა- სინათლის ნაკადის სივრცითი გადანაწილება, როდესაც ორი (ან რამდენიმე) თანმიმდევრული სინათლის ტალღა თავსდება, რაც იწვევს ინტენსივობის მაქსიმუმს ზოგიერთ ადგილას და მინიმალურს ზოგიერთ ადგილას (ინტერფერენციის ნიმუში).

მაქსიმალური მდგომარეობა: მინიმალური მდგომარეობა:

სინათლის ჩარევის გამოყენება:

1. სიგრძის გაზომვა ძალიან მაღალი სიზუსტით; ამან შესაძლებელი გახადა სიგრძის ერთეულის - მეტრის ადვილად რეპროდუცირებადი და საკმაოდ ზუსტი განმარტება, კრიპტონის ნარინჯისფერი ხაზის ტალღის სიგრძის მიხედვით. ჩარევის შედარებები საშუალებას გაძლევთ შეადაროთ ზომები 1 მეტრამდე სიზუსტით 0,05 მიკრონი; უფრო მცირე ზომის გაზომვა შესაძლებელია კიდევ უფრო დიდი სიზუსტით. ასეთი მაღალი სიზუსტე განპირობებულია იმით, რომ ბილიკის სხვაობის შეცვლა ტალღის სიგრძის მეათედით შესამჩნევად ცვლის ჩარევის ზღვრებს.

2. ოპტიკური მოწყობილობების დიდი რაოდენობის ეფექტი ქვეშ საერთო სახელი ინტერფერომეტრები, რომლებიც გამოიყენება სხვადასხვა გაზომვისთვის. ოპტიკურ-მექანიკურ ინდუსტრიაში ინტერფერომეტრები გამოიყენება ოპტიკური სისტემების ხარისხის გასაკონტროლებლად და ცალკეული ოპტიკური ნაწილების ზედაპირის გასაკონტროლებლად. ლითონის დამუშავების მრეწველობაში - ლითონის ზედაპირების დამუშავების სისუფთავის კონტროლი. სარკის ზედაპირის გასაპრიალებელი ზედაპირის შესწავლა და კონტროლი ხორციელდება ტალღის სიგრძის მეასედი სიზუსტით.

3. ინტერფერენციის ფენომენის გამოყენებით განისაზღვრება ნივთიერებების დამახასიათებელი რიგი მნიშვნელოვანი რაოდენობა: გაფართოების კოეფიციენტი. მყარი(დილატომეტრები), აირისებრი, თხევადი და მყარი სხეულების გარდატეხის მაჩვენებელი (რეფრაქტომეტრები) და სხვ. ინტერფერენციული დილატომეტრები შესაძლებელს ხდის ნიმუშის დრეკადობის დაფიქსირებას 0,02 მკმ-ით.

4. ინტერფერენციული სპექტროსკოპი ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ნივთიერებიდან გამოსხივების სპექტრული შემადგენლობის შესასწავლად.

5. პოლარიზებული სხივების ჩარევის საშუალებით დგინდება შიდა ძაბვის მნიშვნელობები სხვადასხვა ნაწილში (ფოტოელასტიურობის მეთოდი).

პირველი ექსპერიმენტი, რომელიც დააკვირდა სინათლის ჩარევას ლაბორატორიულ პირობებში, ეკუთვნის ი.ნიუტონს. მან დააფიქსირა ჩარევის ნიმუში, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც სინათლე აირეკლება თხელ ჰაერის ფენაში ბინას შორის მინის ფირფიტადა პლანო-ამოზნექილი ლინზა გამრუდების დიდი რადიუსით. ინტერფერენციულმა შაბლონმა მიიღო კონცენტრული რგოლების ფორმა, რომელსაც ნიუტონის რგოლები ეწოდება.

შეფერილი ფერები.

Tarnish არის ცისარტყელას ფერი, რომელიც ჩნდება გაცხელებული ფოლადის სუფთა ზედაპირზე, მასზე თხელი ოქსიდის ფირის წარმოქმნის შედეგად. ფირის სისქე დამოკიდებულია ფოლადის გაცხელების ტემპერატურაზე: სხვადასხვა სისქის ფილმები განსხვავებულად ასახავს სინათლის სხივებს, რაც განსაზღვრავს შეფერილობის სხვადასხვა ფერს (იხ. ცხრილი). შენადნობ ფოლადებზე (რომლებიც შეიცავენ სხვა ლითონებს გარკვეული თვისებების მისაცემად) ფოლადებზე, იგივე შეფერილობის ფერები ჩნდება მაღალ ტემპერატურაზე.

ლაბორატორიული სამუშაო No13

თემა: "შუქის ჩარევაზე და დიფრაქციაზე დაკვირვება"

სამუშაოს მიზანი:ექსპერიმენტულად შეისწავლეთ ინტერფერენციის და დიფრაქციის ფენომენი.

აღჭურვილობა:ელექტრო ნათურა სწორი ძაფით (ერთი კლასში), ორი მინის ფირფიტა, მინის მილი, ჭიქა საპნის ხსნარით, მავთულის რგოლი სახელურით 30 მმ დიამეტრის, CD, კალიპერი, ნეილონის ქსოვილი.

თეორია:

ჩარევა არის ნებისმიერი ბუნების ტალღებისთვის დამახასიათებელი ფენომენი: მექანიკური, ელექტრომაგნიტური.

ტალღის ჩარევა – ორი (ან რამდენიმე) ტალღის სივრცეში დამატება, რომელშიც სხვადასხვა წერტილში მიღებული ტალღა ძლიერდება ან სუსტდება.

ჩარევა ჩვეულებრივ შეინიშნება, როდესაც ერთი და იგივე სინათლის წყაროს მიერ გამოსხივებული ტალღები ერთმანეთს ემთხვევა და მიდის მოცემულ წერტილში. სხვადასხვა გზით. შეუძლებელია ჩარევის ნიმუშის მიღება ორი დამოუკიდებელი წყაროდან, რადგან მოლეკულები ან ატომები ასხივებენ შუქს ტალღების ცალკეულ მატარებლებში, ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად. ატომები ასხივებენ სინათლის ტალღების ფრაგმენტებს (მატარებლები), რომლებშიც რხევის ფაზები შემთხვევითია. მატარებლების სიგრძე დაახლოებით 1 მეტრია. სხვადასხვა ატომების ტალღური მატარებლები ერთმანეთს ეფარება. შედეგად მიღებული რხევების ამპლიტუდა დროთა განმავლობაში ქაოტურად იცვლება ისე სწრაფად, რომ თვალს არ აქვს დრო, შეიგრძნოს ეს ცვლილება შაბლონებში. ამიტომ ადამიანი ხედავს სივრცეს ერთნაირად განათებულს. სტაბილური ჩარევის ნიმუშის შესაქმნელად საჭიროა თანმიმდევრული (შესაბამისი) ტალღის წყაროები.

თანმიმდევრული ტალღებს, რომლებსაც აქვთ იგივე სიხშირე და მუდმივი ფაზის სხვაობა, ეწოდება.

C წერტილში მიღებული გადაადგილების ამპლიტუდა დამოკიდებულია ტალღის ბილიკების განსხვავებაზე d2 – d1 მანძილზე.

მაქსიმალური მდგომარეობა

, (Δd=d 2 -d 1 )

სად k=0; ± 1; ± 2; ± 3 ;…

(ტალღის ბილიკების განსხვავება ტოლია ნახევარტალღების ლუწი რიცხვისა)

A და B წყაროებიდან ტალღები ერთსა და იმავე ფაზებში C წერტილში ჩავლენ და „აძლიერებენ ერთმანეთს“.

φ A =φ B - რხევის ფაზები

Δφ=0 - ფაზის სხვაობა

A=2X მაქს

მინიმალური მდგომარეობა

, (Δd=d 2 -d 1)

სად k=0; ± 1; ± 2; ± 3;…

(ტალღის გზის სხვაობა ტოლია ნახევრად ტალღების კენტი რაოდენობის)

ტალღები A და B წყაროებიდან მივა C წერტილში ანტიფაზაში და „აუქმებს ერთმანეთს“.

φ A ≠φ B - რხევის ფაზები

Δφ=π - ფაზის სხვაობა

A=0 - შედეგად მიღებული ტალღის ამპლიტუდა.

ჩარევის ნიმუში- გაზრდილი და შემცირებული სინათლის ინტენსივობის სფეროების რეგულარული მონაცვლეობა.

სინათლის ჩარევა- სინათლის გამოსხივების ენერგიის სივრცითი გადანაწილება, როდესაც ორი ან მეტი სინათლის ტალღა გადანაწილებულია.

დიფრაქციის გამო სინათლე გადახრილია მისი წრფივი გავრცელებისგან (მაგალითად, დაბრკოლებების კიდეებთან).

დიფრაქცია – ტალღის გადახრის ფენომენი სწორხაზოვანი გავრცელებისგან, როდესაც გადის პატარა ხვრელებს და ტალღა იხრება პატარა დაბრკოლებებზე.

დიფრაქციული მდგომარეობა: დ< λ , სად დ- დაბრკოლების ზომა, λ - ტალღის სიგრძე. დაბრკოლებების (ხვრელების) ზომები უნდა იყოს უფრო მცირე ან ტალღის სიგრძესთან შედარებით.

ამ ფენომენის (დიფრაქციის) არსებობა ზღუდავს გეომეტრიული ოპტიკის კანონების გამოყენების ფარგლებს და არის ოპტიკური ინსტრუმენტების გარჩევადობის ლიმიტის მიზეზი.

დიფრაქციული ბადე- ოპტიკური მოწყობილობა, რომელიც წარმოადგენს რეგულარულად მოწყობილი ელემენტების დიდი რაოდენობის პერიოდულ სტრუქტურას, რომლებზეც ხდება სინათლის დიფრაქცია. კონკრეტული და მუდმივი პროფილის დარტყმები მოცემული დიფრაქციული ბადეზე მეორდება იმავე ინტერვალში დ(გისოსის პერიოდი). დიფრაქციული ბადეების უნარი, გამოყოს მასზე მოხვედრილი სინათლის სხივი ტალღის სიგრძის მიხედვით, მისი მთავარი თვისებაა. არსებობს ამრეკლავი და გამჭვირვალე დიფრაქციული ბადეები. IN თანამედროვე მოწყობილობებიძირითადად გამოიყენება ამრეკლავი დიფრაქციული ბადეები.

დიფრაქციის მაქსიმუმის დაკვირვების პირობა:

d·sinφ=k·λ, სად k=0; ± 1; ± 2; ± 3; დ- გისოსების პერიოდი , φ - კუთხე, რომელზედაც დაფიქსირდა მაქსიმუმი და λ - ტალღის სიგრძე.

მაქსიმალური მდგომარეობიდან გამომდინარეობს sinφ=(k λ)/d.

მოდით k=1, მაშინ sinφcr =λcr/dდა sinφ f =λ f /d.

ცნობილია, რომ λ cr >λ f,აქედან გამომდინარე sinφ კრ>sinφ f. იმიტომ რომ y= sinφ f - ფუნქცია იზრდება მაშინ φ cr >φ f

Ამიტომაც მეწამულიდიფრაქციულ სპექტრში მდებარეობს ცენტრთან უფრო ახლოს.

სინათლის ჩარევისა და დიფრაქციის ფენომენებში დაცულია ენერგიის შენარჩუნების კანონი. ჩარევის რეგიონში სინათლის ენერგია გადანაწილდება მხოლოდ სხვა სახის ენერგიად გარდაქმნის გარეშე. ენერგიის ზრდა ჩარევის ნიმუშის ზოგიერთ წერტილში მთლიან სინათლის ენერგიასთან შედარებით კომპენსირდება მისი შემცირებით სხვა წერტილებში (მთლიანი სინათლის ენერგია არის ორი სინათლის სხივის მსუბუქი ენერგია დამოუკიდებელი წყაროებიდან). მსუბუქი ზოლები შეესაბამება ენერგიის მაქსიმუმებს, მუქი ზოლები ენერგეტიკულ მინიმუმებს.

პროგრესი:

გამოცდილება 1.ჩაყარეთ მავთულის რგოლი საპნის ხსნარში. მავთულის რგოლზე იქმნება საპნის ფილმი.

განათავსეთ იგი ვერტიკალურად. ჩვენ ვაკვირდებით ღია და მუქ ჰორიზონტალურ ზოლებს, რომლებიც იცვლებიან სიგანეში ფილმის სისქის ცვლილებისას.

ახსნა.ღია და მუქი ზოლების გამოჩენა აიხსნება ფილმის ზედაპირიდან არეკლილი სინათლის ტალღების ჩარევით. სამკუთხედი d = 2სთ. სინათლის ტალღების გზაზე განსხვავება ტოლია ფილმის სისქეზე ორჯერ.ვერტიკალურად განლაგებისას ფილმს აქვს სოლი ფორმის. მის ზედა ნაწილში სინათლის ტალღების გზაზე სხვაობა ნაკლები იქნება, ვიდრე ქვედა ნაწილში. ფილმის იმ ადგილებში, სადაც ბილიკის სხვაობა ტოლია ნახევრად ტალღების ლუწი რაოდენობისა, შეინიშნება მსუბუქი ზოლები. ხოლო ნახევრად ტალღების კენტი რაოდენობით - მუქი ზოლები. ზოლების ჰორიზონტალური განლაგება აიხსნება ფირის თანაბარი სისქის ხაზების ჰორიზონტალური განლაგებით.

ჩვენ ვანათებთ საპნის ფილმს თეთრი შუქით (ნათურიდან). ჩვენ ვაკვირდებით, რომ სინათლის ზოლები სპექტრულ ფერებშია შეღებილი: ზევით ლურჯი, ქვევით წითელი.

ახსნა.ეს შეღებვა აიხსნება სინათლის ზოლების პოზიციის დამოკიდებულებით შემხვედრი ფერის ტალღის სიგრძეზე.

ჩვენ ასევე ვაკვირდებით, რომ ზოლები, ფართოვდება და ინარჩუნებს ფორმას, მოძრაობს ქვევით.

ახსნა.ეს აიხსნება ფირის სისქის შემცირებით, რადგან საპნის ხსნარი მიედინება ქვემოთ გრავიტაციის გავლენის ქვეშ.

გამოცდილება 2. მინის მილის გამოყენებით ააფეთქეთ საპნის ბუშტი და ყურადღებით შეისწავლეთ იგი.თეთრი შუქით განათებისას დააკვირდით სპექტრულ ფერებში შეღებილი ფერადი ჩარევის რგოლების წარმოქმნას. თითოეული მსუბუქი რგოლის ზედა კიდე აქვს ლურჯი ფერი, ქვედა წითელია. როგორც ფილმის სისქე მცირდება, რგოლები, რომლებიც ასევე ფართოვდებიან, ნელა მოძრაობენ ქვევით. მათი რგოლისებრი ფორმა აიხსნება თანაბარი სისქის რგოლისებრი ხაზებით.

Უპასუხე კითხვებს:

1. რატომ არის საპნის ბუშტები ცისარტყელის ფერის?
2. რა ფორმა აქვს ცისარტყელას ზოლებს?
3. რატომ იცვლება ბუშტის ფერი მუდმივად?

გამოცდილება 3.ორი შუშის ფირფიტა კარგად გაწურეთ, მოათავსეთ ერთმანეთთან და დააჭირეთ თითებით. კონტაქტური ზედაპირების არასრულყოფილი ფორმის გამო, ფირფიტებს შორის იქმნება თხელი ჰაერის სიცარიელეები.

როდესაც სინათლე აირეკლება ფირფიტების ზედაპირებიდან, რომლებიც ქმნიან უფსკრული, ჩნდება ცისარტყელას ნათელი ზოლები - რგოლის ფორმის ან არარეგულარული ფორმის. როდესაც იცვლება ფირფიტების შეკუმშვის ძალა, იცვლება ზოლების მდებარეობა და ფორმა. დახაზეთ სურათები, რომლებსაც ხედავთ.

ახსნა:ფირფიტების ზედაპირები არ შეიძლება იყოს მთლიანად ბრტყელი, ამიტომ ისინი მხოლოდ რამდენიმე ადგილას ეხებიან. ამ ადგილების ირგვლივ იქმნება უწვრილესი ჰაერის სოლი სხვადასხვა ფორმებიჩარევის ნიმუშის მიცემა. გადამცემ სინათლეში მაქსიმალური მდგომარეობაა 2h=kl

Უპასუხე კითხვებს:

1. რატომ შეიმჩნევა კაშკაშა ცისარტყელას რგოლისებრი ან უსწორმასწორო ფორმის ზოლები იმ ადგილებში, სადაც ფირფიტები ეხება?
2. რატომ იცვლება ჩარევის ფარდების ფორმა და მდებარეობა წნევის ცვლილებით?

გამოცდილება 4.ყურადღებით დააკვირდით ქვემოთ სხვადასხვა კუთხითდისკის ზედაპირი (რომელზეც კეთდება ჩანაწერი).

ახსნა: დიფრაქციული სპექტრების სიკაშკაშე დამოკიდებულია დისკზე გამოყენებული ღარების სიხშირეზე და სხივების დაცემის კუთხეზე. ნათურის ძაფიდან მოხვედრილი თითქმის პარალელური სხივები აისახება A და B წერტილებში ღარებს შორის მიმდებარე ამოზნექილებიდან. დაცემის კუთხის ტოლი კუთხით არეკლილი სხივები ქმნიან ნათურის ძაფის გამოსახულებას თეთრი ხაზის სახით. სხვა კუთხით ასახულ სხივებს აქვთ გარკვეული ბილიკის განსხვავება, რის შედეგადაც ხდება ტალღის დამატება.

რას აკვირდები? ახსენით დაკვირვებული მოვლენები. აღწერეთ ჩარევის ნიმუში.

CD-ის ზედაპირი არის სპირალური ბილიკი, რომლის სიმაღლე ტალღის სიგრძის პროპორციულია ხილული სინათლე. დიფრაქციისა და ჩარევის ფენომენები ჩნდება წვრილ სტრუქტურულ ზედაპირზე. დისკების სიკაშკაშეს ცისარტყელას ფერი აქვს.

გამოცდილება 5.კალიბრის სლაიდერს ვამოძრავებთ მანამ, სანამ ყბებს შორის არ ჩამოყალიბდება 0,5 მმ სიგანის უფსკრული.

ღრუბლების დახრილ ნაწილს ვათავსებთ თვალთან ახლოს (ნაპრალის განლაგება ვერტიკალურად). ამ უფსკრულიდან ჩვენ ვუყურებთ დამწვარი ნათურის ვერტიკალურ ძაფს. მის პარალელურად ცისარტყელას ზოლებს ვაკვირდებით ძაფის ორივე მხარეს. ჩვენ ვცვლით ჭრილის სიგანეს 0,05 - 0,8 მმ ფარგლებში. ვიწრო ჭრილებზე გადასვლისას ზოლები ერთმანეთისგან შორდებიან, ფართოვდებიან და ქმნიან განსხვავებულ სპექტრებს. ყველაზე ფართო ჭრილში დაკვირვებისას, ზოლები ძალიან ვიწროა და ერთმანეთთან ახლოს მდებარეობს. დახატეთ რვეულში ნანახი სურათი. ახსენით დაკვირვებული მოვლენები.

გამოცდილება 6.შეხედეთ ნეილონის ქსოვილს დამწვარი ნათურის ძაფს. ქსოვილის ღერძის გარშემო ბრუნვით, მიაღწიეთ მკაფიო დიფრაქციის შაბლონს მარჯვენა კუთხით გადაკვეთილი ორი დიფრაქციული ზოლის სახით.

ახსნა: დიფრაქციული მაქსიმუმი ჩანს ქერქის ცენტრში თეთრი. k=0-ზე ტალღის ბილიკებში სხვაობა ნულია, ამიტომ ცენტრალური მაქსიმუმი თეთრია. ჯვარი იქმნება იმის გამო, რომ ქსოვილის ძაფები არის ორი დიფრაქციული ბადე, რომლებიც დაკეცილი არიან ერთმანეთის პერპენდიკულარული ჭრილებით. სპექტრული ფერების გამოჩენა აიხსნება იმით, რომ თეთრი ნათებაშედგება სხვადასხვა სიგრძის ტალღებისგან. სინათლის დიფრაქციის მაქსიმუმი სხვადასხვა ტალღის სიგრძისთვის მიიღება სხვადასხვა ადგილას.

დახაზეთ დაკვირვებული დიფრაქციული ჯვარი. ახსენით დაკვირვებული მოვლენები.

ჩაწერეთ დასკვნა. მიუთითეთ, რომელ ექსპერიმენტში ჩაატარეთ დაფიქსირდა ჩარევის ფენომენი და რომელ დიფრაქციაში.

საკონტროლო კითხვები:

1. რა არის სინათლე?
2. ვინ დაამტკიცა, რომ სინათლე ელექტრომაგნიტური ტალღაა?
3. რას ჰქვია სინათლის ჩარევა? როგორია ჩარევის მაქსიმალური და მინიმალური პირობები?
4. შეიძლება თუ არა ორი ინკანდესენტური ელექტრო ნათურის სინათლის ტალღების ჩარევა? რატომ?
5. რა არის სინათლის დიფრაქცია?
6. დამოკიდებულია თუ არა ძირითადი დიფრაქციის მაქსიმუმების პოზიცია ღეროების ჭრილების რაოდენობაზე?

თემა: Სწავლაძაფის (ზამბარის) ქანქარის რხევის პერიოდის დამოკიდებულება ძაფის სიგრძეზე და დატვირთვის მასაზე

სამუშაოს მიზანი:გამოიკვლიეთ ძაფის ქანქარის რხევის პერიოდის დამოკიდებულება ძაფის სიგრძეზე და ზამბარის ქანქარის დატვირთვის მასაზე.

აღჭურვილობა:სამფეხა, სახაზავი, წონა სიმაზე, წონების ნაკრები, წამზომი, ზამბარა.

ახსნა სამუშაოსთვის

ძაფის ქანქარა შედგება m მასისგან, რომელიც დაკიდულია სიგრძის უწონად გაუწელვებელ ძაფზე. ლ. გამოიხატება ძაფის ქანქარის რხევის პერიოდის დამოკიდებულება ძაფის სიგრძეზე.

ფორმულა:.

ზამბარის ქანქარა შედგება m მასის მასისგან, რომელიც შეჩერებულია k სიხისტის ზამბარისგან. ზამბარის ქანქარის რხევის პერიოდის დამოკიდებულება დატვირთვის მასაზე გამოიხატება ფორმულით: .
Დავალებები

1. 
   
2. 
   აკრიფეთ სიმებიანი გულსაკიდი.
3. 
   დახაზეთ ექსპერიმენტის დიაგრამა.
4. 
   გაზომეთ 15-20 რხევის დრო (რხევების რაოდენობა ყველა ექსპერიმენტში ერთნაირი უნდა იყოს).
5. 
   ძაფის სიგრძის შეცვლით (მხოლოდ მატება ან მხოლოდ კლება), გაზომეთ რხევის დრო კიდევ 4-ჯერ.
6. 
   
7. 
   შეავსეთ გაზომვისა და გამოთვლის შედეგების ცხრილი 1:

ცხრილი 1

გამოცდილება არა.	ძაფის სიგრძე, ლ, მ	დროის ინტერვალი, t, s	რხევის პერიოდი	რხევის პერიოდი
1
2
3
4
5

7. შეამოწმეთ თქვენი გამოთვლები ფორმულის გამოყენებით: .

1. 
   დახაზეთ ძაფის ქანქარის რხევის პერიოდის გრაფიკი ძაფის სიგრძის მიხედვით.
2. 
   აკრიფეთ ზამბარის ქანქარა.
3. 
   დახაზეთ ექსპერიმენტის დიაგრამა.
4. 
   ზამბარის სიხისტის განსაზღვრა:

ა) დაამაგრეთ დინამომეტრი შტატივში;

ბ) განსაზღვრეთ ძალა F , და ასევე გაზომეთ შესაბამისი ზამბარის გაფართოება X;

გ) გამოთვალეთ ზამბარის სიმყარის კოეფიციენტი ფორმულის გამოყენებით: .

1. 
   გაზომეთ 10-15 რხევის დრო (რხევების რაოდენობა ყველა ექსპერიმენტში ერთნაირი უნდა იყოს).
2. 
   დატვირთვის მასის შეცვლით (მხოლოდ გაზრდა ან მხოლოდ კლება), გაზომეთ რხევის დრო კიდევ 4-ჯერ.
3. 
   განსაზღვრეთ ქანქარის რხევის პერიოდი თითოეულ ექსპერიმენტში ფორმულის გამოყენებით: T=t/N.
4. 
   შეავსეთ გაზომვისა და გამოთვლის შედეგების ცხრილი 2:

მაგიდა 2

გამოცდილება არა.	ტვირთის წონა, მ, კგ	დროის ინტერვალი, t, s	რხევის პერიოდი	რხევის პერიოდი
1
2
3
4
5

საკონტროლო კითხვები

1. 
   რა ვიბრაციას უწოდებენ თავისუფალს?
2. 
   როგორ არის დაკავშირებული რხევის პერიოდი სიხშირესთან?
3. 
   შეიცვლება თუ არა რომელიმე სხეულის რხევის პერიოდი, თუ იგი მოთავსდება ჰაერიდან წყალში?
4. 
   რა არის რხევის ფაზის ფიზიკური მნიშვნელობა?

ლიტერატურა

1. 
   
2. 
   
3. 
   

სამუშაო გრძელდება 2 საათი

ლაბორატორიული სამუშაო No11

თემა: ფენომენების კვლევასინათლის ჩარევა და დიფრაქცია

სამუშაოს მიზანი:სწავლა მახასიათებლებისინათლის ჩარევა და დიფრაქცია.

აღჭურვილობა:ასანთი, ალკოჰოლური ნათურა, ბამბის ბამბის ბურთი მავთულზე ნატრიუმის ქლორიდის ხსნარით დასველებულ სინჯარაში, მავთულის რგოლი სახელურით, ჭიქა საპნის ხსნარით, მინის მილი, მინის ფირფიტები - 2 ც. ., CD, კალიპერი, ნათურა სწორი ძაფით, ნეილონის ქსოვილი შავი ფერის.

ახსნა სამუშაოსთვის

სინათლის ჩარევის დაკვირვება

მონოქრომატულ გამოსხივებაზე ჩარევის დასაკვირვებლად, ალკოჰოლური ნათურის ცეცხლში დაამატეთ ნატრიუმის ქლორიდის ხსნარით დასველებული ბამბის ბურთი. ამ შემთხვევაში, ალი ფერადია ყვითელი. მავთულის რგოლის საპნის ხსნარში ჩაღრმავებით, მიიღება საპნის ფილმი, მოთავსებულია ვერტიკალურად და ათვალიერებს მუქი ფონზე, რომელიც განათებულია ალკოჰოლური ნათურის ყვითელი შუქით. შეინიშნება მუქი და ყვითელი ჰორიზონტალური ზოლების წარმოქმნა და მათი სიგანის ცვლილება ფილმის სისქის შემცირებით.

ფილმის იმ ადგილებში, სადაც თანმიმდევრული სხივების ბილიკის სხვაობა ტოლია ნახევრად ტალღების ლუწი რიცხვისა, შეინიშნება მსუბუქი ზოლები, ხოლო ნახევრად ტალღების კენტი რაოდენობისას, მუქი ზოლები.

როდესაც ფილმი ანათებს თეთრი შუქით (ფანჯრიდან ან ნათურიდან), ღია ზოლები ფერადდება: ზევით ლურჯი, ქვემოდან წითელი. შუშის მილის გამოყენებით ააფეთქეთ საპნის ხსნარის ზედაპირზე პატარა საპნის ბუშტი. თეთრი შუქით განათებისას შეინიშნება ფერადი ჩარევის რგოლების წარმოქმნა. როგორც ფილმის სისქე მცირდება, რგოლები ფართოვდება და ქვევით მოძრაობს.

ჩარევა ასევე შეინიშნება, როდესაც განიხილება ერთმანეთთან დაჭერილი ორი მინის ფირფიტის საკონტაქტო ზედაპირი.

კონტაქტური ზედაპირების არასრულყოფილი ფორმის გამო, ფირფიტებს შორის წარმოიქმნება თხელი ჰაერის სიცარიელე, რაც იძლევა კაშკაშა მოლურჯო რგოლის ფორმის ან დახურულ არარეგულარული ფორმის ზოლებს.

როდესაც იცვლება ფირფიტების შეკუმშვის ძალა, იცვლება ზოლების მდებარეობა და ფორმა როგორც ასახულ, ისე გადაცემულ შუქზე.

არეკლილი სინათლის სხივების ჩარევის ფენომენი განსაკუთრებით მკაფიოდ შეინიშნება CD-ის ზედაპირის შესწავლისას.

სინათლის დიფრაქციის დაკვირვება

სინათლის დიფრაქცია ვლინდება სინათლის სხივების გავრცელების სისწორის დარღვევით, დაბრკოლებების ირგვლივ ტალღების მოხრით და გეომეტრიული ჩრდილის მიდამოში სინათლის შეღწევაში.

როგორც საშუალების ჰეტეროგენულობა, ნამუშევარში გამოყენებულია უფსკრული კალიბრის ყბებს შორის. ამ უფსკრულიდან ისინი უყურებენ დამწვარი ნათურის ვერტიკალურ ძაფს. ამავდროულად, ცისარტყელის ზოლები ჩანს ძაფის ორივე მხარეს, მის პარალელურად. როდესაც ჭრილის სიგანე მცირდება, ზოლები შორდებიან, ფართოვდებიან და ქმნიან აშკარად განსხვავებულ სპექტრებს. ეს ეფექტი განსაკუთრებით კარგად შეინიშნება, როდესაც კალიპერი შეუფერხებლად ბრუნავს ვერტიკალური ღერძის გარშემო.

თხელ ძაფზე შეიმჩნევა განსხვავებული დიფრაქციული ნიმუში. ძაფით ჩარჩო მოთავსებულია ძაფის პარალელურად დამწვარი ნათურის ფონზე. ჩარჩოს მოხსნით და თვალთან მიახლოებით, მიიღება დიფრაქციული ნიმუში, როდესაც ძაფის გვერდებზე განლაგებულია ღია და მუქი ზოლები, ხოლო შუაში, მისი გეომეტრიული ჩრდილის მიდამოში, შეინიშნება ღია ზოლი.

დიფრაქციული ნიმუში შეიძლება შეინიშნოს ნეილონის ქსოვილზე. ნეილონის ქსოვილში არის ორი განსხვავებული ერთმანეთის პერპენდიკულარული მიმართულება. ქსოვილის ღერძის გარშემო შემობრუნებით, ისინი ქსოვილის მეშვეობით უყურებენ დამწვარი ნათურის ძაფს, მიიღებენ მკაფიო დიფრაქციულ ნიმუშს მარჯვენა კუთხით გადაკვეთილი ორი დიფრაქციული ზოლის სახით (დიფრაქციული ჯვარი). ჯვრის ცენტრში ჩანს თეთრი ფერის დიფრაქციული მაქსიმუმი და თითოეულ ზოლში რამდენიმე ფერია.

Დავალებები

1. 
   გამოიკვლიეთ საკუთარი მეთოდოლოგიური ინსტრუქციებილაბორატორიული სამუშაოების შესასრულებლად.
2. 
   განახორციელეთ ექსპერიმენტები სინათლის ჩარევაზე დასაკვირვებლად.

გამოცდილება 1: აანთეთ სპირტის ნათურა, ცეცხლს დაუმატეთ ნატრიუმის ქლორიდის ხსნარით დასველებული ბამბის ბურთი და ცეცხლი გაყვითლდება. ჩაყარეთ მავთულის რგოლი საპნის ხსნარში, რათა შეიქმნას საპნის ფილმი. დახაზეთ თქვენს მოხსენებაში ჩარევის ნიმუში, რომელიც მიღებულია ფილმში ალკოჰოლური ნათურის ყვითელი შუქით განათებისას.

გამოცდილება 2: შეამოწმეთ საპნის ფილმი, როდესაც განათებულია თეთრი შუქით (ფანჯრიდან ან ნათურიდან).

ახსენით მონაცვლეობითი ფერების თანმიმდევრობა ინტერფერენციის ნიმუშში, როდესაც ფილმი განათებულია თეთრი შუქით.

გამოცდილება 3: გამოიყენეთ შუშის მილი საპნის ხსნარის ზედაპირზე საპნის პატარა ბუშტის გასაბერად. ახსენით ჩარევის რგოლების ქვევით მოძრაობის მიზეზი.

გამოცდილება 4: დაჭერით ორი მინის ფირფიტა. აღწერეთ დაკვირვებული ჩარევის ნიმუში. განსაზღვრეთ ჩარევის ნიმუშის ცვლილება, როდესაც იზრდება ფირფიტების შეკუმშვის ძალა.

გამოცდილება 5: აიღეთ CD და გააგზავნეთ სინათლის სხივები ნათურიდან. აღწერეთ ჩარევის ნიმუში, როდესაც CD არის განათებული.

1. 
   განახორციელეთ ექსპერიმენტები სინათლის დიფრაქციის დასაკვირვებლად.

გამოცდილება 1:აიღეთ კალიპერი და დააყენეთ უფსკრული მის ყბებს შორის. შეხედეთ ამ უფსკრულით დამწვარი ნათურის ვერტიკალურ ძაფს. დახაზეთ ორი დიფრაქციული ნიმუში, რომელიც შეინიშნება დამწვარი ნათურის ძაფის ნახვისას კალიბრის ჭრილში (ნაჭრის სიგანე 0,05 და 0,08 მმ). აღწერეთ დიფრაქციული ნიმუშის ხასიათის ცვლილება, როდესაც კალიპერი შეუფერხებლად ბრუნავს ვერტიკალური ღერძის გარშემო (a = 0,8 მმ).

გამოცდილება 2:აიღეთ ნეილონის ქსოვილი და შეხედეთ მასში დამწვარი ნათურის ძაფს. ქსოვილის ღერძის გარშემო ბრუნვით, მიაღწიეთ მკაფიო დიფრაქციის შაბლონს მარჯვენა კუთხით გადაკვეთილი ორი დიფრაქციული ზოლის სახით. დახაზეთ დაფიქსირებული დიფრაქციული ჯვარი და აღწერეთ.

1. 
   მოამზადეთ მოხსენება, ის უნდა შეიცავდეს: ნაწარმოების თემის სახელს და დანიშნულებას, ინტერფერენციისა და დიფრაქციული შაბლონების ნახატებს, მათ აღწერას და ახსნას, დასკვნებს ნამუშევარზე.
2. 
   

საკონტროლო კითხვები

1. 
   განსაზღვრეთ სინათლის ჩარევა და დიფრაქცია.
2. 
   რა პირობებში შეინიშნება ჩარევის ნიმუში?
3. 
   დაასახელეთ სინათლის ტალღების თანმიმდევრულობის პირობა.
4. 
   რაც ადასტურებს სინათლის ჩარევის ფენომენს.
5. 
   მიეცით სინათლის დიფრაქციის მაგალითები.

ლიტერატურა

1. 
   დიმიტრიევა V.F. ფიზიკა პროფესიებისა და ტექნიკური სპეციალობებისთვის: სახელმძღვანელო საგანმანათლებო ინსტიტუტებიდასაწყისი და ოთხშაბათს პროფ. განათლება. - მ.: საგამომცემლო ცენტრი „აკადემია“, 2014 წ.;
2. 
   სამოილენკო P.I. ფიზიკა სოციალურ-ეკონომიკური პროფილის პროფესიებისა და სპეციალობებისათვის: სახელმძღვანელო დაწყებითი და საშუალო პროფესიული საგანმანათლებლო დაწესებულებებისათვის. განათლება. - მ.: საგამომცემლო ცენტრი "აკადემია", 2013;
3. 
   კასიანოვი V.D. ნოუთბუქი ამისთვის ლაბორატორიული სამუშაო. მე-10 კლასი.-მ.: ბუსტარდი, 2014 წ.

სამუშაო გრძელდება 2 საათი

ლაბორატორიული სამუშაო No12

თემა: სინათლის ტალღის სიგრძის გაზომვა დიფრაქციული ბადეების გამოყენებით

სამუშაოს მიზანი:გაზომეთ სინათლის ტალღის სიგრძე დიფრაქციული ბადეების გამოყენებით.

აღჭურვილობა:სინათლის წყარო, დიფრაქციული ბადე, სინათლის ტალღის სიგრძის საზომი მოწყობილობა.

ახსნა სამუშაოსთვის

დიფრაქციული ბადე გამოიყენება სინათლის სპექტრად გამოსაყოფად და სინათლის ტალღის სიგრძის გასაზომად. უმარტივესი დიფრაქციული ბადე არის შუშის ფირფიტა, რომელზედაც ზუსტი გამყოფი მანქანის გამოყენებით ნაკაწრები კეთდება ერთმანეთის პარალელურად და დაყენებულია ვიწრო, ხელუხლებელი ზოლები. დაკაწრული ადგილები სინათლისთვის გაუმჭვირვალეა და მსუბუქი ტალღები, რომლებიც უახლოვდება ღობეს, ნაკაწრების გარშემო იხრება. ჩვეულებრივ, გახეხვის პერიოდს d ვუწოდოთ გამჭვირვალე და გაუმჭვირვალე ზოლების ზომების ჯამი. მაგალითად, თუ დიფრაქციულ ბადეზე 1 მმ-ზე არის 100 სტრიქონი, მაშინ გახეხვის პერიოდი d = 0,01 მმ.

მოდით, პარალელური მონოქრომატული (ყველა ტალღას აქვს იგივე ტალღის სიგრძე) სინათლის სხივი ნორმალურად დაეცემა ბადეზე. ვიწრო ჭრილებში გამავალი სინათლე განიცდის დიფრაქციას და სხივები გადახრილია საწყისი მიმართულებიდან სხვადასხვა კუთხით. დიფრაქციული ბადეების თითოეული ჭრილი შეიძლება ჩაითვალოს თანმიმდევრული გამოსხივების დამოუკიდებელ წყაროდ. ამრიგად, ეკრანის თითოეულ წერტილში მოხდება დიფრაქციული ბადეების თითოეული ჭრილიდან გამომავალი მრავალი სხივის დამატება და მოხდება მათი ჩარევა. იმის გამო, რომ საწყისი სინათლის ტალღა ჩვეულებრივ ეცემა ბადეზე, ყველა სხივის საწყისი ფაზები ერთნაირია. მანძილი ბადედან ეკრანამდე მნიშვნელოვნად აღემატება მის ზომებს, ამიტომ სხივები ინფრაწითელი სხვადასხვა ჭრილებიდან იმავე კუთხით Θ მოხვდება ეკრანის იმავე წერტილში. მისი კოორდინატი b განისაზღვრება გამოსახულებით:

sin Θ ≈ tan Θ = b/ ა,

სადაც მიღებულია, რომ დიფრაქციის კუთხეები მცირეა, ამიტომ სინუს მნიშვნელობა შეიძლება შეიცვალოს ტანგენტით. ამ სხივების გზის განსხვავება დაკავშირებულია დიფრაქციის კუთხესთან მიმართებით:

თუ სხივების ბილიკების სხვაობა უდრის მთელ რიცხვს m=1,2,3,...ტალღის სიგრძეს, მაშინ: ∆ = m λ და როდესაც მიმაგრებულია ისინი ერთმანეთს აძლიერებენ და შეინიშნება მაქსიმუმი, რომელიც ეწოდება m რიგის მთავარი დიფრაქციის მაქსიმუმი.

დიფრაქციის კუთხეები, რომლებიც შეესაბამება ძირითად მაქსიმუმებს, განისაზღვრება ფორმულით:

∆=d sin Θ m = mλ.

ამ განტოლების მარჯვენა მხარეს ეწოდება დიფრაქციული ბადე განტოლება. როგორც მისგან ჩანს, დიფრაქციული მაქსიმუმის პოზიცია დამოკიდებულია ტალღის სიგრძეზე და მაქსიმალური m-ის რიგითობაზე: რაც უფრო დიდია სინათლის ტალღის სიგრძე და რიგის რიცხვი, მით მეტია დიფრაქციის კუთხე. ამიტომ, როდესაც ბადე ანათებს თეთრი შუქით, სხივები სხვადასხვა სიგრძისტალღები დიფრაქციულია ქვეშ სხვადასხვა კუთხით, და შედეგად, დიფრაქციული მაქსიმუმი გარდაიქმნება სპექტრად. ამ შემთხვევაში ეკრანზე წარმოიქმნება სპექტრების ნაკრები, რომლებსაც შეუძლიათ ნაწილობრივ გადაფარონ ერთმანეთი (ერთი სპექტრი შეესაბამება m დიფრაქციის რიგის თითოეულ მნიშვნელობას). სპექტრების შემზღუდველი რაოდენობა, რომელიც შეიძლება მიღებულ იქნას ბადეების გამოყენებით, განსაზღვრავს თანაფარდობას: m max =d/λ.

როდესაც m=0, გამოსახულება იქმნება სხივით, რომელიც პარალელურია სინათლის შემხვედრი სხივის (Θ=0) და ყველა სხივის მოქმედება ჯამდება, მიუხედავად ტალღის სიგრძისა, ამიტომ ცენტრში შეიმჩნევა თეთრი სინათლის ზოლი.
Დავალებები

1. 
   თავად შეისწავლეთ ლაბორატორიული სამუშაოების შესრულების მითითებები.
2. 
   მოათავსეთ დიფრაქციული ბადე მოწყობილობის ჩარჩოში.
3. 
   დიფრაქციული ბადეში გადახედვისას, მიმართეთ მოწყობილობა სინათლის წყაროს ისე, რომ ეს უკანასკნელი ხილული იყოს ეკრანის ვიწრო დამიზნების ჭრილში. ამ შემთხვევაში, რამდენიმე რიგის დიფრაქციული სპექტრები გამოჩნდება ჭრილის ორივე მხარეს შავი ფონზე. თუ სპექტრები დახრილია, მოაბრუნეთ ბადე გარკვეული კუთხით, სანამ დახრილობა არ აღმოიფხვრება. განსაზღვრეთ სპექტრის წითელი და იისფერი საზღვრების პოზიცია 1-ლი და მე-2 რიგისთვის. გაზომეთ მანძილი ფარიდან ცხაურამდე და გამოთვალეთ ტალღის სიგრძე იისფერი და წითელი შუქისთვის ფორმულის გამოყენებით:

მანძილი ა– ბადედან ეკრანამდე, მანძილი b – სლოტიდან გამოვლენილი ტალღის სპექტრის ხაზამდე, m – სპექტრის რიგი, d – ბადე მუდმივი.

1. 
   გაიმეორეთ იისფერი და წითელი სინათლის სიგრძის გაზომვები უფრო მოკლე მანძილზე ადიფრაქციული ბადედან.
2. 
   ჩაწერეთ გაზომვების და გამოთვლების შედეგები ცხრილში:

გამოცდილება არა.	გისოსის მუდმივი, დ, მმ	სპექტრის რიგი, მ	მანძილი სასწორიდან სასწორამდე, ა, მმ	გადახრის მნიშვნელობა, b, mm		სინათლის ტალღის სიგრძე, λ, მმ
				იისფერი.	წითელი	იისფერი	წითელი
1
2

1. 
   მოამზადეთ მოხსენება, ის უნდა შეიცავდეს: თემის დასახელებას და ნაწარმოების დანიშნულებას, სიას საჭირო აღჭურვილობა, გამოთვლილი მიმართებები, ცხრილი გაზომვებისა და გამოთვლების შედეგებით, დასკვნა სამუშაოზე.
2. 
   უპასუხეთ ტესტის კითხვებს ზეპირად.

საკონტროლო კითხვები

1. 
   რომელი ტალღები (წითელი თუ იისფერი) უფრო მეტად დიფრაქციულია და რატომ?
2. 
   განსაზღვრეთ სინათლის დიფრაქცია.
3. 
   როგორ არის დამოკიდებული დიფრაქციის კუთხე გახეხვის პერიოდზე?
4. 
   რისთვის გამოიყენება დიფრაქციული ბადე?
5. 
   როგორ განვსაზღვროთ სინათლის ტალღის სიგრძე?

ლიტერატურა

1. 
   დიმიტრიევა V.F. ფიზიკა პროფესიებისა და ტექნიკური სპეციალობებისთვის: სახელმძღვანელო საგანმანათლებლო დაწესებულებებისთვის. და ოთხშაბათს პროფ. განათლება. - მ.: საგამომცემლო ცენტრი „აკადემია“, 2014 წ.;
2. 
   სამოილენკო P.I. ფიზიკა სოციალურ-ეკონომიკური პროფილის პროფესიებისა და სპეციალობებისათვის: სახელმძღვანელო დაწყებითი და საშუალო პროფესიული საგანმანათლებლო დაწესებულებებისათვის. განათლება. - მ.: საგამომცემლო ცენტრი "აკადემია", 2013;
3. 
   Kasyanov V.D. რვეული ლაბორატორიული სამუშაოსთვის. მე-10 კლასი.-მ.: ბუსტარდი, 2014 წ.

სამუშაო გრძელდება 2 საათი