ჩარევის ნიმუშის დაკვირვება მინის ფირფიტების გამოყენებით. სამუშაო პროცედურა

ლაბორატორიული სამუშაო № 13

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 პერიოდულ სტრუქტურას დიდი რიცხვირეგულარულად განლაგებული ელემენტები, 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, რომლითაც მაქსიმუმი შეინიშნება 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 სინათლის 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). დააკვირდით შეფერილობას მსუბუქი ზოლებისპექტრულ ფერებად: ზედა – ლურჯი, ქვედა – 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 ბუშტიისინი ცისარტყელას ფერისაა?
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.გადახედე ნეილონის ქსოვილიდამწვარი ნათურის ძაფზე. 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 სინათლე შედგება ტალღებისგან სხვადასხვა სიგრძის. 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?

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. ააფეთქეთ 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 ვიწრო ჭრილებში, პატარა ხვრელების გავლისას ან მცირე დაბრკოლებების გარშემო.
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 შემთხვევაში თეთრი ნათება- ცისარტყელის ზოლი.

დიფრაქციული ბადეარის ოპტიკური ინსტრუმენტი სინათლის ტალღის სიგრძის გასაზომად.

დიფრაქციული ბადე არის დიდი რაოდენობით ძალიან ვიწრო ბზარები, 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 დაძაბულობის მნიშვნელობები სხვადასხვა ნაწილში (ფოტოელასტიურობის მეთოდი).

პირველი ექსპერიმენტი, რომელიც დააკვირდა სინათლის ჩარევას ლაბორატორიულ პირობებში, ეკუთვნის ი.ნიუტონს. მან დააკვირდა ინტერფერენციის შაბლონს, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც სინათლე აირეკლება თხელ ჰაეროვან ფენაში ბრტყელ შუშის ფირფიტასა და პლანო-ამოზნექილ ლინზას შორის 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.

ნიმუშზე დაკვირვება: კონცეფცია, ტიპები, შერჩევის შეცდომები, შედეგების შეფასება. პრობლემის გადაჭრის მაგალითები

დ) ავადმყოფი ბავშვების სრული გაშუქება დისპანსერული დაკვირვებით

დინამიური დაკვირვება და კონტროლი, მოწევის აღდგენის პრევენცია

სინათლის დიფრაქცია. ფრაუნჰოფერის დიფრაქცია დიფრაქციული ბადეებით.

1. სამუშაოს მიზანი: შესწავლა მახასიათებლებისინათლის ჩარევა და დიფრაქცია.

2. ლიტერატურა:

2.1. კასიანოვი V.A. ფიზიკა. მე-11 კლასი: სახელმძღვანელო ზოგადი განათლებისთვის საგანმანათლებო ინსტიტუტები. – მ., 2003. პუნქტები 44, 45, 47.

2.2. ლექციის ჩანაწერები თემაზე "ფიზიკა".

3. სამუშაოსთვის მზადება:

3.1. უპასუხეთ თვითტესტის კითხვებს მუშაობის ნებართვის მისაღებად:

3.1.1. რა ფენომენს ჰქვია ჩარევა?

3.1.2. რომელ ტალღებს ეწოდება თანმიმდევრული? დაასახელეთ მეთოდები თანმიმდევრული ტალღის წყაროების მისაღებად.

3.1.3. რა ფენომენს ეწოდება დიფრაქცია?

3.1.4. ჩამოაყალიბეთ ჰიუგენს-ფრენელის პრინციპი?

3.2. მოამზადეთ ანგარიშის ფორმა მე-6 პუნქტის შესაბამისად.

4. სია საჭირო აღჭურვილობა:

4.2. ელექტრონული გამოცემა„ლაბორატორიული სამუშაო ფიზიკაში 10-11 კლასებში“: Bustard, 2005. ლაბორატორიული სამუშაო No12.

5. სამუშაო შეკვეთა:

ჩართეთ კომპიუტერი. დააყენეთ ლაბორატორიული სამუშაო No12. განიხილეთ ექსპერიმენტის ჩასატარებელი აღჭურვილობა (ნახ. 1).

5.2. აანთეთ ალკოჰოლური ნათურა (2). შედგით ცეცხლზე ბამბის ბამბის ბურთი (3) დატენიანებული ნატრიუმის ქლორიდის ხსნარით.

5.3. ჩაყარეთ მავთულის რგოლი საპნის ხსნარში, რათა შეიქმნას საპნის ფილმი.

5.4. დახაზეთ ჩარევის ნიმუში, რომელიც მიღებულია ფილმზე, როდესაც განათებულია სპირტიანი ნათურის ყვითელი შუქით (ნახ. 2). ახსენით ბრუნვის თანმიმდევრობა ფერები ჩარევის ნიმუშში, როდესაც ფილმი განათებულია თეთრი შუქით.

5.5. შუშის მილის გამოყენებით ააფეთქეთ საპნის ხსნარის ზედაპირზე პატარა საპნის ბუშტი. ახსენით ჩარევის რგოლების ქვევით მოძრაობის მიზეზი.

5.6. აღწერეთ ჩარევის ნიმუში, რომელიც დაფიქსირდა ორი შეკუმშული მინის ფირფიტიდან. როგორ იცვლება დაკვირვებული ნიმუში, როდესაც იზრდება ფირფიტების ერთმანეთთან დაჭერის ძალა?

5.7. აღწერეთ ჩარევის ნიმუში, როდესაც CD არის განათებული. ესკიზი ორი დიფრაქციული ნიმუშები, დაფიქსირდა დამწვარი ნათურის ძაფის შესწავლისას კალიბრის ჭრილში (ნაჭრის სიგანე 0,05 და 0,8 მმ). აღწერეთ ჩარევის ნიმუშის ხასიათის ცვლილება, როდესაც კალიბრი შეუფერხებლად ბრუნავს ვერტიკალური ღერძის გარშემო 0,8 მმ ჭრილის სიგანით. მოათავსეთ ჩარჩო ძაფთან ერთად ძაფის პარალელურად დამწვარი ნათურის ფონზე (ნახ. 3). ჩარჩოს თვალთან შედარებით გადაადგილებით, დარწმუნდით, რომ შუაში, ძაფის გეომეტრიული ჩრდილის მიდამოში გამოჩნდეს მსუბუქი ზოლი. დახაზეთ დიფრაქციის ნიმუში, რომელიც შეინიშნება თხელი ძაფის მიღმა.

5.8. შეხედეთ შავი ნეილონის ქსოვილს დამწვარი ნათურის ძაფს. ქსოვილის ღერძის გარშემო ბრუნვით, მიაღწიეთ მკაფიო დიფრაქციის შაბლონს მარჯვენა კუთხით გადაკვეთილი ორი დიფრაქციული ზოლის სახით. დახაზეთ დაფიქსირებული დიფრაქციული ჯვარი და აღწერეთ.

6.1. ნაწარმოების ნომერი და სათაური.

6.2. სამუშაოს მიზანი.

6.3. ჩარევის ნიმუშის დახატვა (ნახ. 2) და მისი ახსნა.

6.4. ჩარევის ნიმუშის ახსნა საპნის ბუშტის ზედაპირზე.

6.5. ჩარევის ნიმუშის დახატვა დაფიქსირდა ორი შეკუმშული მინის ფირფიტიდან. მისი ცვლილების ახსნა ფირფიტების შეკუმშვის დროს.

6.6. ჩარევის ნიმუშის აღწერა CD-ის განათებისას.

6.7. ორი დიფრაქციული ნიმუშის ფიგურა 0.05 და 0.8 მმ ჭრილებზე. აღწერეთ მისი ცვლილება, როდესაც ჭრილი შეუფერხებლად ბრუნავს ვერტიკალური ღერძის გარშემო.

6.8. თხელ ძაფზე დიფრაქციული ნიმუშის დახატვა.

6.9. დიფრაქციული ნიმუშის დახატვა ნეილონის ძაფზე. დიფრაქციული ჯვარი.

ლაბორატორიული სამუშაო No13.

თემა: სინათლის ჩარევის და დიფრაქციის ფენომენებზე დაკვირვება.

სამუშაოს მიზანი: ექსპერიმენტულად შეისწავლეთ ინტერფერენციის და დიფრაქციის ფენომენი.

აღჭურვილობა:

• სათვალეები საპნის ხსნარით;
• მავთულის ბეჭედი სახელურით;
• ნეილონის ქსოვილი;
• CD;
• ინკანდესენტური ნათურა;
• კალიპერები;
• ორი მინის ფირფიტა;
• დანა;
• პინცეტი;
• ნეილონის ქსოვილი.

თეორიული ნაწილი

ჩარევა არის ნებისმიერი ბუნების ტალღებისთვის დამახასიათებელი ფენომენი: მექანიკური, ელექტრომაგნიტური. ტალღური ჩარევა არის სივრცეში ორი (ან რამდენიმე) ტალღის დამატება, რომლის დროსაც მიღებული ტალღა ძლიერდება ან სუსტდება სხვადასხვა წერტილში. სტაბილური ჩარევის ნიმუშის შესაქმნელად საჭიროა თანმიმდევრული (შესაბამისი) ტალღის წყაროები. ტალღებს, რომლებსაც აქვთ იგივე სიხშირე და მუდმივი ფაზის სხვაობა, ეწოდება თანმიმდევრული.

მაქსიმალური პირობები Δd = ± kλმინიმალური პირობები, Δd = ± (2k + 1)λ/2სადაც კ =0; ± 1; ± 2; ± 3;...(ტალღის გზის სხვაობა ტოლია ნახევარტალღების ლუწი რიცხვისა

ჩარევის ნიმუში არის გაზრდილი და შემცირებული სინათლის ინტენსივობის სფეროების რეგულარული მონაცვლეობა. სინათლის ჩარევა არის სინათლის გამოსხივების ენერგიის სივრცითი გადანაწილება, როდესაც ორი ან მეტი სინათლის ტალღა გადანაწილებულია. შესაბამისად, 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 სინათლის ენერგია დამოუკიდებელი წყაროებიდან).
მსუბუქი ზოლები შეესაბამება ენერგიის მაქსიმუმებს, მუქი ზოლები ენერგეტიკულ მინიმუმებს.

დიფრაქცია არის ტალღის გადახრის ფენომენი სწორხაზოვანი გავრცელებისგან, როდესაც გადის პატარა ხვრელებს და იხრება პატარა დაბრკოლებებზე. დიფრაქციის გამოვლინების პირობა: 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 არის 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. თანამედროვე მოწყობილობები ძირითადად იყენებენ ამრეკლავ დიფრაქციულ ბადეებს. დიფრაქციის მაქსიმუმის დაკვირვების პირობა: d sin(φ) = ± kλ

გამოყენების ინსტრუქცია

1. ჩაყარეთ მავთულის ჩარჩო საპნის ხსნარში. დააკვირდით და დახაზეთ ჩარევის ნიმუში საპნის ფილმში. როდესაც ფილმი ანათებს თეთრი შუქით (ფანჯრიდან ან ნათურიდან), სინათლის ზოლები ფერადდება: ზევით ლურჯი, ქვემოდან წითელი. გამოიყენეთ მინის მილი საპნის ბუშტის გასაბერად. თვალი ადევნე მას. თეთრი შუქით განათებისას შეინიშნება ფერადი ჩარევის რგოლების წარმოქმნა. როგორც ფილმის სისქე მცირდება, რგოლები ფართოვდება და ქვევით მოძრაობს.

Უპასუხე კითხვებს:

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

2. შუშის თეფშები კარგად გაწურეთ, დააწყვეთ და თითებით გაწურეთ. 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. დახაზეთ სურათები, რომლებსაც ხედავთ.

Უპასუხე კითხვებს:

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

3. მოათავსეთ CD ჰორიზონტალურად თვალის დონეზე. რას აკვირდები? ახსენით დაკვირვებული მოვლენები. აღწერეთ ჩარევის ნიმუში.

4. შეხედეთ ნეილონის ქსოვილს დამწვარი ნათურის ძაფს. ქსოვილის ღერძის გარშემო ბრუნვით, მიაღწიეთ მკაფიო დიფრაქციის შაბლონს მარჯვენა კუთხით გადაკვეთილი ორი დიფრაქციული ზოლის სახით. დახაზეთ დაკვირვებული დიფრაქციული ჯვარი.

5. დააკვირდით ორ დიფრაქციულ შაბლონს დამწვარი ნათურის ძაფის ნახვისას კალიბრის ყბებით წარმოქმნილ ჭრილში (ნაჭრის სიგანე 0,05 მმ და 0,8 მმ). აღწერეთ ჩარევის ნიმუშის ხასიათის ცვლილება, როდესაც კალიბრი შეუფერხებლად ბრუნავს ვერტიკალური ღერძის გარშემო (0,8 მმ ჭრილის სიგანე). გაიმეორეთ ეს ექსპერიმენტი ორი პირით, დაჭერით ისინი ერთმანეთს. აღწერეთ ჩარევის ნიმუშის ბუნება

ჩაწერეთ თქვენი დასკვნები. მიუთითეთ რომელ ექსპერიმენტებში დაფიქსირდა ჩარევის ფენომენი? დიფრაქცია?