Загальна інформація
Застосування
У цьому досліді розглядають вплив різниці фаз на інтерференційну картину двох збудників.
Отже, збудниками хвиль створюють дві колові хвилі. Спочатку ці хвилі коливаються однаково, і від їх накладання виникає інтерференційна картина. Але якщо змінити коливання хвиль так, щоб вони більше не коливалися однаково, виникає інша інтерференційна картина.
Схема досліду
Інша інформація (1/6)
Попередні знання
Учні та студенти вже мають бути обізнані з виникненням і поширенням хвиль на воді.
Принцип
Колові хвилі, що йдуть від двох точкових збудників, інтерферують між собою. Інтерференційна картина змінюється, коли змінити співвідношення фаз обох збудників.
Інша інформація (2/6)
Навчальна мета
Учні та студенти дізнаються, що хвилі, випромінені з різницею фаз, зміщуються відносно гребенів і западин, накреслених на аркуші паперу.
Завдання
Учні та студенти спостерігають дві колові хвилі, створені збудниками хвиль. При цьому вони розглядають, чим різняться випадки, коли хвилі створюють синфазно і коли з різницею фаз.
Інша інформація (3/6)
Результат
Видно, що за встановленої різниці фаз накреслені на аркуші паперу гребені й западини більше не збігаються з гребенями й западинами видимої інтерференційної картини. Отже, видима інтерференційна картина зміщується відносно накреслених гребенів і западин. Це зміщення зростає зі збільшенням різниці фаз.
За різниці фаз 180° гребені й западини інтерференційної картини помінялися місцями порівняно з накресленими: там, де на аркуші був накреслений гребінь, тепер в інтерференційній картині видно западину, і навпаки.
Якщо різницю фаз збільшувати далі, зміщення триває, аж поки за різниці фаз 360° накреслені гребені й западини знову збігаються з гребенями й западинами інтерференційної картини.
Інша інформація (4/6)
Миттєвий знімок за різниці фаз 0°. Добре видно інтерференційну картину і накреслені гребені та западини. Позначка «T» означає западину, позначка «B» - гребінь.
Миттєвий знімок за різниці фаз 180°. Добре видно, що тепер на місці накресленого гребеня опинилася западина інтерференційної картини. Так само і з накресленою западиною.
Інша інформація (5/6)
Тлумачення (1/2)
Зі зростанням різниці фаз хвилі обох центрів збудження зміщуються одна відносно одної, причому різниця фаз 180° відповідає половині довжини хвилі, а 360° - цілій довжині хвилі. При накладанні двох синфазних колових хвиль виникає характерна інтерференційна картина з ділянками конструктивної і деструктивної інтерференції. Точки конструктивної інтерференції лежать на гіперболах, віддалених на від центрів збудження.
Точки деструктивної інтерференції лежать на гіперболах, віддалених на від центрів збудження.
Інша інформація (6/6)
Тлумачення (2/2)
Якщо тепер порівняти ділянку конструктивної інтерференції для синфазних колових хвиль із такою самою ділянкою для двох хвиль, зсунутих на 180°, то цей зсув фаз якраз утворює гребені там, де при синфазній інтерференції видно западини. Те саме стосується й утворення западин.
Отже, зсув фаз саме й спричиняє зміщення гребенів і западин.
За зсуву фаз 360° зміщення просувається настільки, що гребені й западини знову опиняються точно там, де їх видно при синфазній інтерференції.
Правила безпеки
- Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Теорія
Дві колові хвилі, створені двома окремими збудниками, які спочатку коливаються синфазно, накладаються в інтерференційну картину.
Далі між обома збудниками встановлюють різницю фаз і спостерігають зміну інтерференційної картини. Ця зміна відповідає різниці фаз.
За різниці фаз 180° хвилі зміщуються на половину довжини хвилі, за різниці фаз 360° - на цілу довжину хвилі.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Прилад PHYWE для хвиль на воді зі світлодіодним джерелом світла, повний комплект | 11260-88 | 1 | 2 | Зовнішній вібраційний генератор до приладу PHYWE для хвиль на воді | 11260-10 | 1 | 3 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 1 | 4 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання та виконання - частина 1
Складання
- Обидва монтажні стрижні з одиночним збудником хвиль закріплюють на вбудованому важелі збудника і на зовнішньому вібраційному генераторі.
- Двома з'єднувальними кабелями зовнішній вібраційний генератор під'єднують до задньої панелі хвильового приладу.
- Після цього обидва збудники розташовують над хвильовою ванною (рис. праворуч).
- Щоб вивести вбудований важіль збудника в потрібне положення, відпускають накатну гайку на голівці збудника, повертають важіль у відповідне положення і знову фіксують голівку.
Колові хвилі, створені вбудованим (1) і зовнішнім (2) вібраційним генератором, накладаються в характерну інтерференційну картину (3).
Складання та виконання - частина 2
Виконання - дослід 1
- На приладі для хвиль на воді встановлюють частоту збудження від 20 Гц до 25 Гц і вмикають стробоскопічне освітлення. Амплітуду добирають так, щоб інтерференційна картина була чіткою. У цю мить обидва збудники коливаються синфазно.
- Тепер олівцем накреслюють кілька гребенів і западин на аркуші паперу на експериментальному столі. Тут може стати в пригоді закріпити аркуш на столі скотчем або в інший спосіб.
- Важливо позначити, які з накреслених смуг є гребенями, а які - западинами.
- Далі по черзі встановлюють різницю фаз 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315° і 360° = 0° і щоразу спостерігають інтерференційну картину. У кожному випадку порівнюють гребені й западини видимої картини з накресленими на аркуші.
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання