Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Дифракція світла, хоча її й не завжди можна спостерігати, трапляється практично всюди в повсякденному житті - навіть на таких простих об'єктах, як край. Цей дослід створює придатні умови для того, щоб побачити явища дифракції світла на краю.
Інша інформація для вчителя (1/3)
Інша інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учням для цього досліду не потрібні особливі попередні знання.
Принцип
Коли вузький пучок світла натрапляє на край, він частково дифрагує. Дифраговані складові накладаються на світло, що проходить повз край, і через когерентність обох складових світла в межовій області між світлом і тінню за краєм виникає інтерференція.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
Дослід має унаочнити учням хвильову природу світла. Учні дізнаються, за яких умов виникає інтерференційна картина.
Завдання
Учні мають спрямувати вузький пучок світла на край перешкоди (півплощини) так, щоб частина пучка проходила повз
край, і дослідити межову область між світлом і тінню за краєм.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Вказівки щодо складання та виконання
Дослід можна виконувати і в лише трохи затемненому приміщенні.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Сонце як природне джерело світла
Світлом називають видиму для людини частину електромагнітного спектра. За допомогою дифракційних об'єктів, як-от краю, можна спостерігати особливе явище світла - здатність до інтерференції - що вказує на хвильову природу світла.
Але який вигляд має інтерференційна картина і які фізичні закономірності лежать в її основі? Ці питання досліджують у цьому досліді.
Завдання
Спрямуй вузький пучок світла на край перешкоди (півплощини) так, щоб частина пучка проходила повз край, і досліди межову область між світлом і тінню за краєм.
Схема установки
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Освітлювач галогенний, 12 В / 20 Вт | 09801-00 | 1 |
| 2 | Основа зі стрижнем для освітлювача для оптичної лави | 09802-20 | 1 |
| 3 | Оптична лава для учнівських дослідів, l = 600 мм | 08376-00 | 1 |
| 4 | Набір світлофільтрів для адитивного змішування кольорів | 09807-00 | 1 |
| 5 | Ковзна опора для оптичної лави | 09822-00 | 2 |
| 6 | Оправа зі шкалою на ковзній опорі | 09823-00 | 1 |
| 7 | Тримач пластин для 3 об'єктів | 09830-00 | 2 |
| 8 | Вимірювальна лупа | 09831-00 | 1 |
| 9 | Діафрагма зі щілиною, перемичкою і краєм | 08521-00 | 1 |
| 10 | Щілина, регульована до 1 мм | 11604-07 | 1 |
| 11 | Тримач діафрагм, накидний | 11604-09 | 1 |
| 12 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
Складання (1/5)
Дослід 1
- Збери оптичну лаву з двох штативних стрижнів і змінної штативної основи та приклади масштабну лінійку (рис. 1).
Рисунок 1
Складання (2/5)
- Склади освітлювач за рисунками 2 і 3 та затисни його в лівій частині штативної основи так, щоб він був повернутий боком із лінзою від оптичної лави (рис. 4).
- Всунь світлонепроникну діафрагму перед лінзу освітлювача (рис. 5).
Рисунок 2
Рисунок 3
Рисунок 4
Рисунок 5
Складання (3/5)
- Насади регульовану щілину (світну щілину) на оправу (рис. 6 і 7) і закріпи її на оправі зі шкалою (рис. 8).
- Розмісти оправу зі шкалою на оптичній лаві безпосередньо біля освітлювача (рис. 9).
Рисунок 6
Рисунок 7
Рисунок 8
Рисунок 9
Складання (4/5)
- Постав ковзну опору з тримачем пластин і спостережною оптикою на правому кінці оптичної лави (рис. 10).
- Розмісти другу ковзну опору з тримачем пластин приблизно посередині оптичної лави (рис. 11) і встав діафрагму в тримач пластин так (рис. 12), щоб край опинився посередині ходу променів.
- Затули щілину та перемичку чорним картоном (рис. 13).
Рисунок 10
Рисунок 12
Рисунок 11
Рисунок 13
Складання (5/5)
Рисунок 14
- Тепер установка має виглядати так, як на рисунку 14.
Виконання (1/2)
Рисунок 15
- Під'єднай освітлювач до блока живлення (12 В~) (рис. 15) і увімкни блок живлення.
- Установи світну щілину вузькою і пересунь край так, щоб пучок світла ковзав по ньому.
- Подивись крізь спостережну оптику в напрямку краю і за потреби підправ паралельність світної щілини та краю, а також сприятливу ширину світної щілини.
- Всунь червоний фільтр у гніздо освітлювача (рис. 16).
Рисунок 16
Виконання (2/2)
Рисунок 17
- Поспостерігай за картиною явища.
- Опиши свої спостереження, скориставшись відомостями з рисунка 17, і запиши їх.
Протокол
Завдання 1
Перетягни слова у правильні поля! За краєм можна спостерігати кілька кольорових ____, які при використанні червоного фільтра є ____. Помітно приблизно 5 світлих і темних смуг, які чергуються і проходять ____ одна одній та краю. Якщо дивитися від ____ за півплощиною, то світлі смуги тим ____, тим тісніше розташовані одна до одної та тим меншої ____, чим ____ вони від краю.
Завдання 2
Перетягни слова у правильні поля! Край діє як одновимірне джерело світла. Світло, що виходить від нього за принципом Гюйгенса, ____ на світло, яке проходить повз край. Дифраговане світло і світло, що йде від світної щілини, є ____. Тому обидві складові можуть ____ між собою. У тих місцях простору, де хвилі мають різницю ходу \Delta = n · \lambda\quad (n = 1, 2, 3, …) , вони ____ одна одну, і виникають ____ 1-го, 2-го, 3-го, ... порядку. Темні смуги виникають там, де справджується: \Delta = (2n - 1) · (\lambda /2).
Завдання 3
Питання