Загальна інформація
Інформація для вчителів
Застосування
Схема установки
Якщо промінь лазера падає на штрихову ґратку, то за нею виникає інтерференційна картина, з якої можна визначити довжину хвилі лазерного світла. Хвильову природу світла можна пояснити хвильовою моделлю світла за Гюйгенсом.
Інтерференція - основоположне явище хвильової оптики, яке має багато важливих застосувань у фізиці. Так, наприклад, під час конструювання телескопів і мікроскопів треба зважати на інтерференційні явища.
Повсякденний приклад цього дифракційного явища - відблиски світла на CD.
Інша інформація (1/2)
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Для розуміння цього досліду учні вже мають бути обізнані з хвильовою поведінкою світла. Крім того, має бути відомий принцип Гюйгенса. Для унаочнення може стати в пригоді попередній показ інтерференції хвиль на воді.
Принцип
Коли світловий промінь натрапляє на ґратку, він на ній дифрагує. За принципом Гюйгенса промінь світла, що падає, розглядають як хвильовий фронт, причому кожна точка цього хвильового фронту є вихідною точкою нової хвилі - так званої елементарної хвилі.
Залежно від місця на екрані елементарні хвилі підсилюють одна одну або гасять одна одну. Це призводить до мінімумів і максимумів інтенсивності.
Інша інформація (2/2)
Інша інформація для вчителів(2/2)
Навчальна мета
Якщо промінь лазера падає на ґратку, то за нею через інтерференцію виникають мінімуми та максимуми інтенсивності, за відстанями між якими можна визначити довжину хвилі лазерного світла.
Якщо зменшити відстань між щілинами ґратки, то відстань між максимумами збільшується, а самі максимуми стають різкішими.
Завдання
- Спостереження інтерференційних картин на екрані
- Спостереження залежності інтерференційної картини від сталої ґратки і відстані між інтерференційними смугами
Правила безпеки
Обов'язково треба уникати того, щоб дивитися прямо в лазерне світло.
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Світлом називають видиму для людини частину електромагнітного спектра. За допомогою дифракційних об'єктів, як-от ґратки, 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.
Відблиски світла на CD
Завдання
Спостерігай на екрані інтерференційну картину для кожної ґратки.
Досліди на пропускних ґратках із різними сталими ґратки зв'язок між і відстанню між інтерференційними смугами.
Схема установки
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Оптична лава для учнівських дослідів, l = 600 мм | 08376-00 | 1 |
| 2 | Ковзна опора для оптичної лави | 09822-00 | 3 |
| 3 | Тримач пластин для 3 об'єктів | 09830-00 | 1 |
| 4 | Ґратка, 4 штрихи/мм | 08532-00 | 1 |
| 5 | Ґратка, 8 штрихів/мм | 08534-00 | 1 |
| 6 | Ґратка, 10 штрихів/мм | 08540-00 | 1 |
| 7 | Ґратка, 80 штрихів/мм | 09827-00 | 1 |
| 8 | Екран, білий, 150x150 мм | 09826-00 | 1 |
| 9 | Діодний лазер, 1 мВт, 635 нм (червоний-3 В) з коротким стрижнем, l = 75 мм | 08771-99 | 1 |
Додаткове обладнання
| Позиція | Обладнання | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | Клейка стрічка | 1 |
| 2 | Аркуш паперу | 1 |
Складання
Схема установки
Спершу на ковзні опори встановлюють лазер і тримач пластин, а екран вставляють в опору. Першу ґратку з вставляють у тримач пластин.
Позначка ковзної опори для закріплення діодного лазера міститься на , а позначка ковзної опори з ґраткою - на .
Екран розміщують у кінці оптичної лави на , тож відстань між ґраткою та екраном становить .
Виконання
На екрані клейкою стрічкою закріплюють аркуш паперу. Увімкни лазер і роздивись інтерференційну картину, яку ґратка створює на екрані.
Познач олівцем на папері максимуми кількох порядків дифракції.
- Визнач відстань між інтерференційними смугами; для цього виміряй відстань -ї смуги від лівого до правого максимуму і поділи її на 2.
- Запиши результат вимірювання.
Це повторюють щонайменше ще з однією ґраткою (напр. ), записуючи лише зміни в дифракційній картині.
Опрацювання результатів
Протокол
Завдання 1 і 2
Опис спостережень Відстань між дифракційними смугами d стає ____, чим ____ є стала ґратки g.
Питання
Питання
Завдання 3
За допомогою записаних даних можна обчислити довжину хвилі лазера :
, де .
Обчисли для для ґратки з , де .
Завдання на схемі: розташуйте підписи по місцях. Підписи: \lambda \approx \text{нм}; 640; 550; 700. Місця на схемі: Довжина хвилі.
Завдання 4
Питання
Завдання 5
Питання