Zašto postoji smetnja u rastvoru sapuna. Uočavanje interferencije i difrakcije svjetlosti

06.04.2019

Selektivno posmatranje: koncept, vrste, greške uzorkovanja, evaluacija rezultata. Primjeri rješavanja problema

D) potpunost obuhvata bolesne djece dispanzerskim nadzorom

Dinamično posmatranje i kontrola, prevencija recidiva pušenja

Difrakcija svjetlosti. Fraunhoferova difrakcija na difrakcionoj rešetki.

1. Svrha rada: učiti karakteristike interferencija i difrakcija svjetlosti.

2. Literatura:

2.1. Kasyanov V.A. fizika. 11. razred: udžbenik za opšte obrazovanje obrazovne institucije. - M., 2003. Paragrafi 44, 45, 47.

2.2. Sažetak predavanja iz predmeta "Fizika".

3. Priprema za rad:

3.1. Odgovorite na pitanja za samotestiranje da biste dobili radnu dozvolu:

3.1.1. Koja se pojava naziva interferencija?

3.1.2. Koji talasi se nazivaju koherentnim? Navedite metode za dobijanje koherentnih izvora talasa.

3.1.3. Koja se pojava naziva difrakcija?

3.1.4. Šta je Huygens-Fresnel princip?

3.2. Pripremiti obrazac izvještaja u skladu sa stavom 6.

4. Lista potrebnu opremu:

4.2. Elektronsko izdanje"Laboratorijski rad iz fizike 10-11 razred": Drfa, 2005. Laboratorijski rad br. 12.

5. Redoslijed obavljanja poslova:

Uključite računar. Postavite laboratorijski rad br. 12. Razmotrite opremu za eksperiment (slika 1).

5.2. Upalite duhovnu lampu (2) Zapalite komad vate (3) navlažen rastvorom natrijum hlorida.

5.3. Umočite žičani prsten u otopinu sapuna kako biste formirali sapunasti film.

5.4. Skicirajte interferencijski uzorak koji se dobije na filmu kada se osvijetli žutom svjetlošću špiritusne lampe (slika 2). Objasnite sekvencu boje u interferencijskom uzorku kada je film obasjan bijelim svjetlom.

5.5. Koristite staklenu cijev da ispuhnete mali mjehur od sapunice na površinu otopine sapuna. Objasnite razlog pomeranja interferentnih prstenova naniže.

5.6. Opišite interferencijski obrazac uočen na dvije komprimirane staklene ploče. Kako se opaženi obrazac mijenja kako se povećava sila koja pritiska ploče?

5.7. Opišite obrazac interferencije kada je CD osvijetljen. Nacrtajte dva difrakciona uzorka uočena kada se nit upaljene lampe pregleda kroz prorez čeljusti (sa širinom proreza od 0,05 i 0,8 mm). Opišite promjenu u prirodi interferentnog obrasca uz glatku rotaciju čeljusti oko vertikalne ose sa širinom proreza od 0,8 mm. Postavite okvir sa navojem na pozadinu upaljene lampe paralelno sa žarnom niti (slika 3). Pomicanjem okvira u odnosu na oko, pobrinite se da se u sredini, u području geometrijske sjene niti, uoči svjetlosna traka. Skicirajte uzorak difrakcije uočen za tanku nit.

5.8. Pogledaj kroz crnu najlonsku tkaninu na žarnu nit upaljene lampe. Okretanjem tkanine oko ose, postići jasan uzorak difrakcije u obliku dvije difrakcijske trake ukrštene pod pravim uglom. Skicirajte uočeni difrakcijski križ, opišite ga.

6.1. Broj i naziv rada.

6.2. Cilj rada.

6.3. Slika interferentnog uzorka (slika 2) i njegovo objašnjenje.

6.4. Objašnjenje uzorka interferencije na površini mjehurića od sapunice.

6.5. Crtež interferentnog uzorka posmatranog sa dve komprimovane staklene ploče. Objašnjenje njegove promjene tokom kompresije ploča.

6.6. Opis uzorka interferencije pri paljenju CD-a.

6.7. Crtež dva difrakciona uzorka na prorezu od 0,05 i 0,8 mm. Opišite njegovu promjenu glatkim okretanjem proreza oko vertikalne ose.

6.8. Crtanje uzorka difrakcije na tankoj niti.

6.9. Crtanje difrakcionog uzorka na kapronskoj niti. difrakcijski krst.

Laboratorijski rad broj 13.

16. Difrakcija svjetlosti. Huygens-Fresnel princip. Fresnelova i Fraunhoferova difrakcija. Difrakciona rešetka. Difrakcija rendgenskih zraka.

Difrakcija svetlosnih talasa se sastoji u zaokruživanju prepreka talasima, preprekama različitih oblika i ulasku talasa u oblast senke. Efekat difrakcije talasa je izražen kada

ispostavlja se da su veličine prepreka koje prelaze talasnu dužinu

srazmjerno talasnoj dužini.Međutim, fenomen difrakcije svjetlosti

posmatrano sa velikih objekata, ali je u ovom slučaju neophodno

uklonite ekran za nadzor na daljinu.

U laboratorijskim uslovima, difrakcija se vrši na osnovu reda od 1m,

a izražen efekat se javlja kada je veličina barijera d=1mm ili manja.

Fenomen difrakcije svjetlosti može se kvalitativno predstaviti na osnovu Huygensovog principa (c-c 17c)

Hajgensov princip Hajde da imamo izvor svetlosti. Svaka tačka talasnog fronta je

elementarni izvor sekundarnih talasa. Front talasa u sledećem trenutku vremena daje omotač sekundarnih talasa.

Huygens-Fresnelov princip: svaka tačka talasnog fronta je elementarni izvor sekundarnih talasa, interferencija sekundarnih talasa određuje osvetljenje u datoj tački na ekranu za posmatranje.

Međutim, Hajgensov princip ne dozvoljava da se odredi intenzitet svetlosti koja dolazi od barijere do ovom pravcu, dakle, rješenje problema difrakcije svjetlosti je samo kvalitativno. Fresnel je dopunio Hajgensov princip principom interferencije svetlosti.

Izražavamo osvetljenje u datoj tački na ekranu za posmatranje na osnovu G-F princip za slobodni talasni front.

Zapišimo amplitudu elementarnog uticaja na TO:
(1)

- amplituda oscilacija koje izviru sa površine fronta talasa površine 1m 2

- amplituda oscilacije koja dolazi iz elementarnog preseka talasnog fronta sa površinom

Napišimo samu oscilaciju:

(1a)

Da bi se odredila veličina uticaja čitavog fronta talasa u datoj tački, potrebno je uzeti u obzir interferenciju sekundarnih talasa po Fresnelu, drugim rečima, potrebno je integrisati poslednji f-lu preko cele površine
(2)

Izračunavanje po formuli (2) je obično težak zadatak. Fresnel je u budućnosti razvio metodu koja je nazvana metodom Fresnelovih zona, što ga čini relativno lakim za određivanje u nizu problema. osvjetljenje bez pribjegavanja kompleksnoj integraciji.Suština metode je da se površina valnog fronta ne dijeli na beskonačno male

D difrakcija konvergentnih zraka (Fresnelova difrakcija)

Razmotrimo raspored u kojem postoji tačkasti izvor svjetlosti, ekran za posmatranje, a između njih se nalazi difrakcijski objekt u obliku prozirnog

ekran sa rupom. Koristimo metodu Fresnelovih zona.

Koristimo Huygens-Fresnel princip.

U t.O - efekat difrakcije u konvergentnim zrakama.

Difrakcija u paralelnim snopovima (Fraunhoferova difrakcija)

Fraunhofer (njemački, 1. polovina 19. stoljeća)

Nakon prolaska kroz objekt difrakcije, zrake

pokrenuti paralelno

.Fizičko značenje Huygens-Fresnelovog principa. Derivacija na osnovu zakona geometrijske optike.

Prema Hajgensu, svetlost je talas. (Formulacija Hajgensovog principa)

Derivacija na osnovu zakona prelamanja

Problemi s difrakcijom //-x zraka

Zadatak je izračunati raspodjelu osvjetljenja

uzorak difrakcije u ravni ekrana E (u fokusu

ravnina sočiva L). U skladu sa G-F principom

elementarne trake dX od X=0 do X=b dolaze do

proizvoljan T.O. Interf. pres. sumiranje

svih takvih elementarnih uticaja, uzimajući u obzir fazne odnose. Prilikom izračunavanja, hoćemo

uzeti u obzir da je razlika faza dolaznih oscilacija

V t.O je određen razlikom u putanji oscilacija različitih elemenata, a razlika puta je lako

izražava se uglom difrakcije ψ. Iz ravni AC okomite na gredu

difraktirani zraci, zraci iz različitim mjestima da prođe drugu geometrijsku stazu,

ali isti optički put. To. razlika putanje je određena razlikom u udaljenosti od

ravni utor u ravan AC.

- amplituda vibracije koja izlazi iz cijele širine proreza,

- amplituda oscilacije, izlazni zazor, jedinična širina.

- amplituda oscilacije koja proizlazi iz beskonačno male širine proreza (dx)

-elementarne oscilacije koje dolaze u TO od elementa dx

. (7)

Intenzitet svjetlosnog snopa i osvjetljenja u TO ili energija dovedena u ovu tačku proporcionalna je kvadratu amplitude:

(8)
(8a),

Opišimo distribuciju (8) i (8a) grafički:

Kao što slijedi iz proračuna raspodjele osvjetljenja na ekranu

E predstavlja glavni maksimum veće osvetljenosti

I sistem susjednih slabih sekundarnih

maksimumi razdvojeni minimalnom nultom osvjetljenjem.

Formulirajmo uvjet za minimume i sekundarne maksimume. Za formiranje minimuma

potrebno je da se brojilac u formulama (7) i (8) okrene na nulu, pod uslovom da imenilac nije jednak nuli.

ako:
-nula svjetlosnog minimuma, tada je brojilac jednak nuli, dok imenilac nije jednak 0,
(9)- minimum k=1, 2, 3,…

ako:
-sekundarni highs, tada je brojilac (8) jednak 1
(10)-sekundarni highsk=1, 2, 3,… U sekundarnim visokim

Formula (11)

Svi rezultati se mogu potvrditi metodom vektorskih dijagrama, koji su plodonosni u nizu problema.

Difrakciona rešetka

Difrakciona rešetka je potpuno kvalitetan moderan spektralni uređaj. Karakteristike difrakcione rešetke:

- slobodno područje disperzije,
- granica spektralne rezolucije, R - moć spektralne rezolucije,
- osvjetljenje uređaja,
-

ugaona disperzija.

Teorija dif. rešetke će se razmatrati metodom indukcije. U obrazloženju ćemo povećati broj utora rešetke i posmatrati efekat takvog povećanja na distribuciju osvetljenja. Osim prozirnih rešetki nanesenih na staklene ili topljene kvarcne ploče, široko se koriste reflektirajuće rešetke čiji se potezi nanose na metalnu površinu. ogledalo, ravno ili konveksno. Bulge. reflektirajuće rešetke se koriste bez upotrebe staklenih ili kvarcnih leća. ovo omogućava izvođenje istraživanja spektra u udaljenom UV području spektra, za koje je čak i zrak jako apsorbirajući medij.

Rass case difr. od 2 identična slota.

Neka je: b- širina svakog proreza, c- razmak između proreza.m

∆φ susjed \u003d 0 a res \u003d 2a 0; I=4I 0

v. 1: ∆φ susjed =π a res =0; i=0;

v.2: φ susjed \u003d 2π a res \u003d 2a 2; I=4I 2 ;

v.3.∆φ susjed =3π a res =0; i=0;

v. 4: ∆φ susjed = 4π a res = 2a 4 I = 4I 4;

slično se razmatra kada se broj proreza povećava 1) kako se broj proreza u rešetki povećava, glavni maksimumi se sužavaju. Ispostavlja se da je širina glavnog maksimuma proporcionalna 1/N, N je broj utora. 2) Intenzitet poglavlja. maksimumi se povećavaju proporcionalno N 2 .3) Sekundarni maksimumi i minimumi se pojavljuju između susjednih glavnih maksimuma, broja sekundi. max=N-2 i N-1 – minimum. U praksi se koriste rešetke kod kojih je broj utora 10.000 ili čak 100.000, pa prava optička rešetka formira sistem vrlo uskih širina proporcionalnih 1/N i vrlo jakog glavnog maksimuma, dok sekundarni maksimumi stvaraju samo slab pozadini. glavni maksimum za realnu rešetku:

(12)-konv. poglavlja max sa rešetke

(13) Među mn-va min iz rešetke, od posebnog interesa je 1. minimalni susjedni glavni. dati maksimum.

(16) gdje je k=0,1,2,..; m=1,2,…N-1.F-la(16) daje konv. minimuma iz rešetke. Razmatrati

(17)-konv. min-in sa rešetke

Osnove. holy difr. rešetke komp. u preraspodjelu primarnih greda u nekim odabrano sto specifičnih pravaca ud-x konv. poglavlja max(14)

rešetka je reemiter svjetlosti. Proračun dovodi do funkcije raspodjele intenziteta:
(18), gdje je I 0 intenzitet od rešetke pod kutom ψ=0

- polovina faznog pomaka od ivica jednog slota

- polufazni pomak od susjednih zraka

(18), gdje je I 0 intenzitet od rešetke pod kutom ψ=0

1. trigonometrijska formula (18) uzima u obzir efekat difrakcije od jednog proreza, 2. uzima u obzir efekat interferencije N-snopa. U glavnim maksimumima, 2. trigonometrijska funkcija u (18a) uzima maksimalnu vrijednost jednaku 1. U f-le (18b) 2. trigonametar. f-i u glavnim maksimumima uzima vrijednost N 2 i m / y I 0 i I 01 ima omjer:
, lako je dokazati da je max. 2. trig vrijednost. f-ii, tj. njegova vrijednost u području glavnih maksimuma:
(14)

Nulta vrijednost 2. trigonometrijske funkcije odgovara uvjetu
(17) – minimumi (nule), k=0,1,2…., m=1,2,3,…, N-1

Glavna f-ta teorija diferencijalne rešetke je uslov glavnih maksimuma (14). Važan odnos teorije rešetkaste difrakcije je uslov minimuma (17). Lako je vidjeti da zamjena (14) u f-lu (18a) dovodi do činjenice da je 2. trigon. faktor def. u neizvjesnost (0/0). Ako se ova nesigurnost otkrije prema L'Hospitalu, vidjet ćemo da ovaj omjer uzima maksimalnu vrijednost jednaku 1. Dakle. f-la (14) - uslov max. nah-Xia u potpunosti u skladu sa distribucijom (18a). Slično, zamjena (17) minimuma (nula) u (18a) dovodi do toga da brojnik trigonometrijskog faktora nestane, dok se imenilac ispostavi da je različit od nule, tj. relacija (17) invertuje 2. trig. faktor na nulu. F-la (17) je u potpunosti

prema (18a). Upotreba diff. dec. - moćan spektralni uređaj dizajniran za mjerenja.

“Uočavanje difrakcije svjetlosti na uskom prorezu”

Oprema: (cm crtež br.9)

Pomičemo klizač čeljusti dok se između čeljusti ne stvori razmak širine 0,5 mm.

Zakošeni dio spužvi stavljamo blizu oka (postavljanje školjke okomito).

Kroz ovaj razmak gledamo okomito smještenu nit žarulje koja gori.

Promatramo iridescentne pruge paralelne s njim na obje strane niti.

Mijenjamo širinu proreza u rasponu od 0,05 - 0,8 mm. Prilikom prelaska na uže proreze, trake se razmiču, postaju šire i formiraju različite spektre. Kada se posmatra kroz najširi prorez, rese su vrlo uske i blizu jedna drugoj.

Učenici crtaju ono što vide u svojim sveskama.

Eksperimentalni rad br. 5.

“Uočavanje difrakcije svjetlosti na kapronskoj tkanini”.

Oprema: lampa sa ravnim vlaknom, najlonska tkanina dimenzija 100x100mm (slika 10)

Gledamo kroz najlonsku tkaninu na nit upaljene lampe.

Uočavamo „difrakcijski križ“ (šablon u obliku dvije difrakcijske trake ukrštene pod pravim uglom).

Učenici crtaju u svesci sliku koju vide (difrakcioni krst).

Objašnjenje: Maksimum difrakcije je vidljiv u centru kore bijele boje. Kod k=0, razlika putanje talasa je jednaka nuli, tako da je centralni maksimum bijel.

Križ se dobija jer su niti tkanine dvije difrakcijske rešetke presavijene zajedno sa međusobno okomitim prorezima. Pojava spektralnih boja objašnjava se činjenicom da se bijela svjetlost sastoji od valova različitih dužina. Maksimum difrakcije svjetlosti za različite valne dužine dobiva se na različitim lokacijama.

Eksperimentalni rad br. 6.

“Uočavanje difrakcije svjetlosti na gramofonskoj ploči i laserskom disku”.

Oprema: lampa sa ravnim vlaknom, gramofonska ploča (vidi sliku 11)

Gramofonska ploča je dobra difrakciona rešetka.

Postavljamo ploču tako da žljebovi budu paralelni sa žarnom niti lampe i promatramo difrakciju u reflektiranoj svjetlosti.

Gledam sjajno difrakcioni spektri nekoliko narudžbi.

Objašnjenje: Svjetlina difrakcijskih spektra zavisi od frekvencije žljebova nanesenih na zapis i od veličine upadnog ugla zraka. (vidi sliku 12)

Gotovo paralelne zrake koje upadaju iz žarne niti reflektiraju se od susjednih izbočina između žljebova u tačkama A i B. Zraci reflektirani pod uglom jednakim upadnom kutu formiraju sliku žarne niti u obliku bijele linije. Zraci reflektirani pod drugim uglovima imaju određenu razliku putanje, zbog čega se talasi dodaju.

Promatrajmo difrakciju na laserskom disku na sličan način. (vidi sliku 13)

Površina CD-a je spiralna staza sa korakom uporedivim sa talasnom dužinom vidljive svetlosti.Fenomeni difrakcije i interferencije pojavljuju se na fino zrnoj površini. Vrhunci CD-a se prelijevaju.

Difrakcija talasa na vodi

Metode istraživanja u nauci - ovo je sistem tehnika i procedura za aktivnosti koje imaju za cilj ispunjenje određenog istraživačkog zadatka. Svaka nauka koristi, uz opšte naučne metode, i specifične istraživačke metode. Za postizanje cilja u određenoj studiji koristi se sistem metoda čijim ispravnim izborom se optimizira studija i povećava njena efikasnost. Teorijske metode psihološko-pedagoškog istraživanja posredno i direktno prelaze na analizu realnih obrazovnih procesa (njihovih uzroka, izvora razvoja, sistema uslova koji obezbeđuju njihovo efikasno funkcionisanje). empirijske metode usmjerena na dijagnosticiranje i promjenu stanja objekta koji se proučava. Metode kvantitativne i kvalitativne analize omogućavaju sistematizaciju informacija dobijenih empirijskim metodama i izvođenje preliminarnih zaključaka o postojanju uzročno-posledičnih veza između pojava. U oblasti humanitarnog znanja, kojem pripada pedagogija, sve su raširenije kvalitativne metode istraživanja koje prethode izboru i primjeni matematičkih i statističkih metoda. Pomažu da se izbjegne jednostranost u stjecanju naučnih saznanja, ujednačavanje individualnosti učenika, a također osiguravaju holističku percepciju njihovih razlika kao objektivne činjenice i norme. Održavanje ravnoteže između kvantitativnog i kvalitativnog u određenoj studiji omogućava vam da postignete istinsku naučnost. U kvalitativnoj analizi, osoba je interesantna za istraživača ne samo kao predmet proučavanja i izvor informacija, već i kao poseban svijet slika i iskustava. V. V. Kraevsky ističe neke od njih karakteristične karakteristike kvalitativnih metoda istraživanja: - mjerni alati se razvijaju i testiraju u toku samog naučnog rada, često su specifični, odražavaju individualni istraživački pristup; - istraživačke procedure na kvalitativnom nivou rijetko se dupliraju; - analiza se vrši sumiranjem ideja iz prikupljenih empirijskih podataka; organizacija podataka ima za cilj dobijanje holističke slike. Psihološke i pedagoške nauke su dizajnirane da identifikuju obrasce obrazovnog procesa kao objektivne osnove pedagoške delatnosti. Izbor metoda za konkretnu studiju je zadatak istraživača, čija rješenja se razmatraju u nastavku. predavanja.. 2.5. Pravilnosti kao predmet naučnog istraživanja. Svaka nauka istražuje određenu klasu pravilnosti koje objektivno postoje u odabranom području stvarnosti. Poznavanje pravilnosti omogućava modeliranje procesa koji se odvijaju u datoj oblasti, njihovo predviđanje i dizajniranje efektivnih (produktivnih) aktivnosti. U isto vrijeme, pod pravilnosti odnosi se na uporno ponavljanje uzročno-posledičnih veza između pojava. Mnogi edukatori sebe smatraju "specijalistima" iz oblasti psihologije. : na kraju krajeva, komuniciraju, rješavaju obrazovne probleme, “razumeju” se, itd. Zapravo mi pričamo o tzv "životna psihologija"koji ima potpuno desno na postojanje. Mnogi profesionalni psiholozi oslanjaju se na iskustvo svakodnevne psihologije, uključujući i svoje vlastito. životno iskustvo. Ali u psihološkim i pedagoškim istraživanjima ipak je potrebno razlikovati naučna psihologija i svakodnevna psihologija. Yu. B. Gippenreiter izdvaja prateći razlike . 1. Svakodnevno znanje je konkretno, povezano sa konkretnim životnim situacijama, dok naučna psihologija teži generalizovanom znanju, na osnovu izdvajanja opštih obrazaca života i ponašanja ljudi. 2. Svakodnevno znanje je intuitivnije i intuitivnije psihološka nauka tražeći racionalno objašnjenje mentalne pojave, tj. do boljeg razumijevanja i ravnomjernijeg predviđanja. 3. ^ Svakodnevno znanje se prenosi na vrlo ograničene načine (od usta do usta, putem pisama itd.), i naučna saznanja prenosi se preko - poseban sistem za fiksiranje iskustva stečenog od strane osobe(kroz knjige, predavanja, akumulirana u naučnim školama, itd.). 4. In U svakodnevnoj psihologiji sticanje znanja se vrši posmatranjem, rasuđivanjem ili neposrednim iskustvom određenih događaja od strane osobe. IN naučne psihologije, nova saznanja se stiču u posebnim studijama i eksperimentima, kao i u posebne forme naučno mišljenje i mašta („imaginarni eksperiment“). 5. ^ Naučna psihologija ima ogroman, raznolik i jedinstven činjenični materijal koji je nedostupan svakom nosiocu svakodnevne psihologije.. Posebna karakteristika naučnog znanja je njegova konzistentnost i urednost, što svakom profesionalnom psihologu omogućava da se snalazi u svoj raznolikosti ovih znanja. ^ Ali u isto vrijeme, ne može se reći da je naučna psihologija nužno „bolja“ od svakodnevne psihologije, jer u stvari oni se međusobno dopunjuju." U psihologiji se potraga za općim obrascima odlikuje generalizacijom primljenih naučnih informacija. Psihološke karakteristike pojedinca vrijedne su kao činjenica za generalizirane zaključke o obrascima razvojne psihologije, psihologije obrazovanja, psihologije ličnosti i individualnih razlika, te socijalne psihologije. U obrazovnim aktivnostima često se razlikuju sljedeći opći psihološki obrasci: - učenje vodi razvoju;- razvoj je povezan sa formiranjem prirodno I viših mentalnih funkcija (logičko pamćenje, svrsishodno razmišljanje, kreativna mašta, proizvoljnost mentalnih procesa); - proširenje zone trenutnog stanja znanja i vještina djeteta daje kompetentna odrasla osoba (nastavnik i roditelj) putem zona proksimalnog razvoja;- uzimanje u obzir uzrasnih psiholoških karakteristika učenika vrši se kroz nastavnikovo razumijevanje stanja socijalnoj situaciji razvoj djeteta, mogućnosti postajanja vodeća aktivnost, psihičke neoplazme povezane s godinama; - obrazovna aktivnost se formira na osnovu potpunosti razvoja vodeće aktivnosti u prethodnom uzrastu(aktivnost igre), a njen efektivni razvoj postavlja osnovu za implementaciju naknadne (komunikacijska aktivnost); - osnova efektivnosti savladavanja učenika aktivnosti učenja- Ovo zadatak učenja, koji se rešava kroz postupno formiranje mentalnih radnji; - efektivno interakcija u aktivnosti komunikacije između nastavnika i učenika podrazumijeva potrebu za izgradnjom relevantni odnosi koji određuju mogućnosti međusobnog uticaja i međusobnog razumevanja. U pedagogiji identifikovao i formulisao niz uobičajenih redovnih odnosa postoje u pedagoškoj delatnosti. V. V. Kraevsky izdvaja sljedeće: - razvoj društvenog iskustva starijih generacija kod mlađih generacija (pominje se kad god je u pitanju pedagoška nauka i njegov predmet) - društvena suština obrazovanja, uslovljenost svih njegovih elemenata socio-ekonomskim stanjem društva; - interakcija nastavnika i učenika, vaspitača i učenika u obrazovnom procesu, bez koje sam ovaj proces ne postoji; - jedinstvo sadržaja i proceduralnih aspekata obrazovanja. U pedagogiji zakoni djeluju neizbježno kao u prirodi. I iste su objektivne prirode, tj. ne zavise od volje određenih ljudi. Međutim, baš kao i zakoni prirode, pedagoški obrasci nisu fatalni: njihovo razmatranje ne znači potčinjavanje. Na primjer, prisjetimo se neizbježnosti djelovanja zakona univerzalne gravitacije. Ne možete ga poznavati ili prezirati, ali ako posrnete, pasti ćete. Međutim, na osnovu ovog zakona razvijeni su avioni. Razumijevanje zakona hidro- i aerodinamike omogućilo je jedriličarima da plove jedrilicom protiv vjetra, na vrpci. Također razumijevanje pedagoških obrazaca omogućava vam da optimizirate aktivnosti nastavnika, vaspitača, direktora škole. Često možete čuti da „život obrazuje, sve stavlja na svoje mjesto; a ako je obrazovanje u suprotnosti sa životom koji ga okružuje, ono je neučinkovito - život uvijek pobjeđuje. Ali poznato je da, na primjer, u istoj porodici (dakle, u istim okolnostima, "u istom životu"), odrastaju potpuno različita djeca. Asimilacija iskustva se ne odvija pasivno, podređivanjem tradicije, ona se odvija u razumijevanju ovog iskustva, u razvijanju vlastitog stava prema njemu, u interakciji odraslog i djeteta, učitelja i učenika. Ako pomognete učeniku da razvije konstruktivnu poziciju, onda mu možete pomoći da postane uspješan čak i u neprijateljskom okruženju.

Svrha lekcije:

generalizovati znanja na temu „Interferencija i difrakcija svjetlosti“;
nastaviti formiranje eksperimentalnih vještina i sposobnosti učenika;
primijeniti teorijsko znanje objasniti fenomene prirode;
promoviše interesovanje za fiziku i procese naučna saznanja;
doprinose širenju horizonata učenika, razvoju sposobnosti izvođenja zaključaka iz rezultata eksperimenta.

Oprema:

ravna žarulja sa žarnom niti (jedna po klasi);
žičani prsten sa drškom (rad br. 1,2);
čaša vode sa sapunom (radovi br. 1,2);
staklene ploče (40 x 60 mm), 2 komada u kompletu (rad br. 3) (oprema domaće izrade);
čeljust (rad br. 4);
najlonska tkanina (100 x 100 mm, oprema domaće izrade, rad br. 5);
gramofonske ploče (4 i 8 poteza po 1 mm, rad br. 6);
CD-ovi (rad br. 6);
fotografije insekata i ptica (rad br. 7).

Napredak lekcije

I. Aktuelizacija znanja na temu “Interferencija svetlosti” (ponavljanje proučenog gradiva).

Učitelj: Prije izvođenja eksperimentalnih zadataka, ponovit ćemo glavni materijal.

Koja se pojava naziva fenomenom interferencije?

Koje talase karakteriše interferencija?

Definirajte koherentne valove.

Zapišite uslove za maksimume i minimume interferencije.

Da li se zakon održanja energije poštuje u fenomenima interferencije?

Studenti (predloženi odgovori):

– Interferencija je pojava karakteristična za talase bilo koje prirode: mehaničke, elektromagnetne. „Interferencija talasa je dodavanje u prostoru dva (ili više) talasa, pri čemu se u različitim tačkama dobija pojačanje ili slabljenje nastalog talasa.”

– Za formiranje stabilnog uzorka interferencije, potrebni su koherentni (usklađeni) izvori talasa.

- Koherentni talasi su talasi koji imaju istu frekvenciju i konstantnu faznu razliku.

Na tabli učenici zapisuju uslove za maksimume i minimume.

Amplituda rezultirajućeg pomaka u tački C ovisi o razlici u putanji valova na udaljenosti d 2 – d 1 .

slika 1 - maksimalni uslovi

slika 2 - minimalni uslovi

, ()

gdje je k=0; ± 1; ±2; ± 3;…

(razlika u putanji talasa jednaka je parnom broju polutalasa)

Talasi iz izvora S 1 i S 2 će doći do tačke C u istim fazama i „pojačati jedan drugog“.

Faze oscilovanja

Fazna razlika

A=2H max je amplituda rezultujućeg talasa.

, ()

gdje je k=0; ± 1; ±2; ± 3;…

(razlika u putanji talasa jednaka je neparnom broju polutalasa)

Talasi iz izvora S 1 i S 2 će doći u tačku C u antifazi i "ugasiti jedan drugog".

Faze oscilovanja

Fazna razlika

A=0 je amplituda rezultujućeg talasa.

Interferentni obrazac je redovno izmjenjivanje područja povećanog i smanjenog intenziteta svjetlosti.

- Interferencija svjetlosti - prostorna preraspodjela energije svjetlosnog zračenja kada se superponiraju dva ili više svjetlosnih talasa.

Shodno tome, u fenomenima interferencije i difrakcije svjetlosti, primjećuje se zakon održanja energije. U području interferencije, svjetlosna energija se samo redistribuira bez pretvaranja u druge vrste energije. Povećanje energije u nekim tačkama interferentnog uzorka u odnosu na ukupnu svetlosnu energiju kompenzira se njenim smanjenjem u drugim tačkama (ukupna svetlosna energija je svetlosna energija dva svetlosna snopa iz nezavisnih izvora).

Svijetle pruge odgovaraju energetskim maksimumima, tamne pruge odgovaraju energetskim minimumima.

Učitelj: Pređimo na praktični dio časa.

Eksperimentalni rad №1

“Uočavanje fenomena svjetlosne interferencije na filmu sapuna”.

Oprema: čaše sa rastvorom sapuna, žičani prstenovi sa drškom prečnika 30 mm. ( vidi sliku 3)

Učenici uočavaju smetnje u zamračenoj učionici na ravnom filmu sapuna pod monohromatskim osvjetljenjem.

Na žičani prsten dobijemo film od sapuna i postavimo ga okomito.

Uočavamo svijetle i tamne horizontalne pruge koje se mijenjaju po širini kako se mijenja debljina filma ( vidi sliku 4).

Objašnjenje. Pojava svijetlih i tamnih traka objašnjava se interferencijom svjetlosnih valova reflektiranih od površine filma. trougao d = 2h

Razlika u putanji svjetlosnih valova jednaka je dvostrukoj debljini filma.

Kada se postavi okomito, film ima klinasti oblik. Razlika u putanji svetlosnih talasa u njegovom gornjem delu biće manja nego u njegovom donjem delu. Na onim mjestima filma gdje je razlika puta jednaka parnom broju polutalasa, uočavaju se svijetle pruge. I s neparnim brojem poluvalova - svjetlosne pruge. Horizontalni raspored pruga objašnjava se horizontalnim rasporedom linija jednake debljine filma.

4. Osvetlite film sapuna belom svetlošću (iz lampe).

5. Promatramo obojenost svjetlosnih traka u spektralnim bojama: na vrhu - plava, na dnu - crvena.

Objašnjenje. Ova obojenost se objašnjava zavisnošću položaja svetlosnih traka od talasne dužine upadne boje.

6. Također primjećujemo da se trake, šireći se i zadržavajući svoj oblik, pomiču prema dolje.

Objašnjenje. To je zbog smanjenja debljine filma, jer otopina sapuna teče dolje pod djelovanjem gravitacije.

Eksperimentalni rad br. 2

"Uočavanje interferencije svjetlosti na mjehuru od sapunice".

1. Studenti duvaju balon (Vidi sliku 5).

2. Uočavamo formiranje interferentnih prstenova obojenih spektralnim bojama na njegovim gornjim i donjim dijelovima. Gornji rub svakog svjetlosnog prstena ima Plava boja, donja je crvena. Kako se debljina filma smanjuje, prstenovi se, također šireći, polako pomiču prema dolje. Njihov prstenasti oblik objašnjava se prstenastim oblikom linija jednake debljine.

Eksperimentalni rad br. 3.

“Uočavanje interferencije svjetlosti na zračnom filmu”

Učenici spajaju čiste staklene ploče i stiskaju ih prstima (vidi sliku br. 6).

Ploče se gledaju u reflektiranom svjetlu tamna pozadina.

Na nekim mjestima uočavamo svijetle iridescentne prstenaste ili zatvorene nepravilnog oblika pruge.

Promijenite pritisak i promatrajte promjenu položaja i oblika pruga.

Učitelj: Zapažanja u ovom radu su individualna. Skicirajte uzorak interferencije koji opažate.

Objašnjenje: Površine ploča ne mogu biti savršeno ravne, pa se dodiruju samo na nekoliko mjesta. Oko ovih mesta formiraju se najtanji vazdušni klinovi različitih oblika koji daju sliku smetnje. (slika br. 7).

U propuštenoj svjetlosti, maksimalno stanje 2h=kl

Učitelj: Fenomen interferencije i polarizacije u građevinskoj i inženjerskoj tehnologiji koristi se za proučavanje napona koji nastaju u pojedinim čvorovima konstrukcija i mašina. Metoda istraživanja se naziva fotoelastična. Na primjer, kada se model dijela deformiše, homogenost organskog stakla je narušena.Priroda interferentnog uzorka odražava unutarnja naprezanja u dijelu.(slika br. 8) .

II. Aktuelizacija znanja na temu “Difrakcija svjetlosti” (ponavljanje proučenog materijala).

Učitelj: Prije nego što uradimo drugi dio rada, ponovićemo glavni materijal.

Koja se pojava naziva fenomenom difrakcije?

Uslov za ispoljavanje difrakcije.

Difrakciona rešetka, njeni tipovi i glavna svojstva.

Uslov za posmatranje maksimuma difrakcije.

Zašto ljubičasta bliže centru interferentnog uzorka?

Studenti (predloženi odgovori):

Difrakcija je fenomen odstupanja talasa od pravolinijskog širenja pri prolasku kroz male rupe i zaokruživanju malih prepreka talasom.

Uslov za ispoljavanje difrakcije: d < , Gdje d je veličina prepreke, je talasna dužina. Dimenzije prepreka (rupa) moraju biti manje ili srazmerne talasnoj dužini. Postojanje ovog fenomena (difrakcije) ograničava obim zakona geometrijska optika i uzrok je granice rezolucije optičkih instrumenata.

Difrakciona rešetka - optički uređaj, koji je periodična struktura veliki broj pravilno raspoređeni elementi na kojima se svjetlost difragira. Potezi sa definisanim i konstantnim profilom za datu difrakcionu rešetku se ponavljaju u pravilnim intervalima d(rešetkasti period). Sposobnost difrakcione rešetke da razloži snop svjetlosti koji pada na nju na valne dužine je njeno glavno svojstvo. Postoje reflektirajuće i prozirne difrakcijske rešetke. U modernim uređajima koriste se uglavnom reflektirajuće difrakcijske rešetke..

Uslov za posmatranje maksimuma difrakcije:

Eksperimentalni rad br. 4.

“Uočavanje difrakcije svjetlosti na uskom prorezu”

Oprema: (cm crtež br.9)

Pomičemo klizač čeljusti dok se između čeljusti ne stvori razmak širine 0,5 mm.
Zakošeni dio spužvi stavljamo blizu oka (postavljanje školjke okomito).
Kroz ovaj razmak gledamo okomito smještenu nit žarulje koja gori.
Promatramo iridescentne pruge paralelne s njim na obje strane niti.
Mijenjamo širinu proreza u rasponu od 0,05 - 0,8 mm. Prilikom prelaska na uže proreze, trake se razmiču, postaju šire i formiraju različite spektre. Kada se posmatra kroz najširi prorez, rese su vrlo uske i blizu jedna drugoj.
Učenici crtaju ono što vide u svojim sveskama.

Eksperimentalni rad br. 5.

“Uočavanje difrakcije svjetlosti na kapronskoj tkanini”.

Oprema: lampa sa ravnim vlaknom, najlonska tkanina dimenzija 100x100mm (slika 10)

Gledamo kroz najlonsku tkaninu na nit upaljene lampe.
Uočavamo „difrakcijski križ“ (šablon u obliku dvije difrakcijske trake ukrštene pod pravim uglom).
Učenici crtaju u svesci sliku koju vide (difrakcioni krst).

Objašnjenje: Bijeli vrh difrakcije vidljiv je u centru kore. Kod k=0, razlika putanje talasa je jednaka nuli, tako da je centralni maksimum bijel.

Eksperimentalni rad br. 6.

“Uočavanje difrakcije svjetlosti na gramofonskoj ploči i laserskom disku”.

Oprema: ravna lampa sa žarnom niti, gramofonska ploča (vidi sliku 11)

Gramofonska ploča je dobra difrakciona rešetka.

Postavljamo ploču tako da žljebovi budu paralelni sa žarnom niti lampe i promatramo difrakciju u reflektiranoj svjetlosti.
Uočavamo svijetle difrakcijske spektre nekoliko redova.

Objašnjenje: Svjetlina difrakcijskih spektra ovisi o frekvenciji žljebova nanesenih na zapis i od upadnog kuta zraka. (vidi sliku 12)

Promatrajmo difrakciju na laserskom disku na sličan način. (vidi sliku 13)

Površina CD-a je spiralna staza sa korakom uporedivim sa talasnom dužinom vidljive svetlosti.Fenomeni difrakcije i interferencije pojavljuju se na fino zrnoj površini. Vrhunci CD-a se prelijevaju.

Eksperimentalni rad br. 7.

“Uočavanje difrakcijske boje insekata sa fotografija”.

Oprema: (Vidi crteže br. 14, 15, 16.)

Učitelj: Difrakcijska boja ptica, leptira i buba je vrlo česta u prirodi. Široka raznolikost nijansi difrakcijskih boja karakteristična je za paunove, fazane, crne rode, kolibrije i leptire. Difrakcijsku boju životinja proučavali su ne samo biolozi već i fizičari.

Učenici gledaju fotografije.

Objašnjenje: Spoljnu površinu perja mnogih ptica i gornji deo tela leptira i buba karakteriše pravilno ponavljanje strukturnih elemenata sa periodom od jednog do nekoliko mikrona, formirajući difrakcionu rešetku. Na primjer, struktura centralnih očiju paunovog repa može se vidjeti na slici br. 14. Boja očiju se mijenja u zavisnosti od toga kako svjetlost pada na njih, pod kojim uglom ih gledamo.

Kontrolna pitanja (svaki učenik dobija karticu sa zadatkom - odgovori na pitanja pismeno ):

Šta je svjetlost?
Ko je dokazao da svetlost jeste elektromagnetni talas?
Kolika je brzina svjetlosti u vakuumu?
Ko je otkrio interferenciju svjetlosti?
Šta objašnjava iridescentnu boju tankih interferentnih filmova?
Mogu li svjetlosni talasi iz dvije sijalice sa žarnom niti ometati? Zašto?
Zašto debeli sloj ulja nije preliven?
Zavisi li položaj glavnih difrakcijskih maksimuma o broju proreza na rešetki?
Zašto se prividna iridescentna boja filma sapuna stalno mijenja?

Zadaća (u grupama, uzimajući u obzir individualne karakteristike učenika).

– Pripremite izvještaj na temu „Vavilovov paradoks“.

– Sastavite ukrštene riječi s ključnim riječima „interferencija“, „difrakcija“.

književnost:

Arabadzhi V.I. Difrakcijska boja insekata / “Kvant” br. 2, 1975
Volkov V.A. Universal razvoj lekcija u fizici. 11. razred. - M.: VAKO, 2006.
Kozlov S.A. O nekim optičkim svojstvima CD-a. / “Fizika u školi” br. 1, 2006
CD-ovi / “Fizika u školi” br. 1, 2006
Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B. Fizika: Proc. za 11 ćelija. avg. škola - M.: Obrazovanje, 2000
Fabrikant V.A. Vavilov paradoks / "Kvant" br. 2, 1971
Fizika: Proc. za 11 ćelija. avg. škola / N.M. Shakhmaev, S.N. Shakhmaev, D.Sh. Shodiev. - M.: Obrazovanje, 1991.
Fizički enciklopedijski rječnik / “Sovjetska enciklopedija“, 1983
Frontalna laboratorijska nastava fizike u 7-11 razredima general obrazovne institucije: Book. za nastavnika / V.A. Burov, Yu.I. Dik, B.S. Zworykin i drugi; Ed. V.A. Burova, G.G. Nikiforova. - M.: Obrazovanje: Proc. lit., 1996

MINISTARSTVO PROSVJETE I KULTURE

TULA REGION

državna srednja obrazovna ustanova stručno obrazovanje Tula region
Politehnički koledž Lipkovsky

To otvorena lekcija"Uočavanje interferencije i difrakcije svjetlosti" (laboratorijski rad)

Lipki, 2012

Pripremio nastavnik

Vorobieva E.A. OBJAŠNJENJE

Laboratorijski rad se izvodi upotrebom kompjuterski program"Virtuelni laboratorijski rad iz fizike 11. razred" (Elektronsko nastavno izdanje Izdavačke kuće Drofa).

Uz pomoć programa, rezultati eksperimenata se prikazuju na ekranima računara. Ovo je jedan od laboratorijskih radova na kojem se brusi sposobnost učenika da posmatraju i analiziraju ono što vide. Tokom rada u laboratoriji se ostvaruju sljedeći ciljevi:

Obuka:

Sumirati znanja na temu "Interferencija i difrakcija svjetlosti";

Primijeniti teorijsko znanje za objašnjenje prirodnih pojava.

edukativni:

Doprinijeti formiranju interesovanja za fiziku i proces naučnog saznanja;

Da doprinese proširenju horizonata učenika, razvoju sposobnosti izvođenja zaključaka iz rezultata eksperimenta.

Izvještaj o ovom radu baziran je na principu „Uočili smo nešto...“. Rezultate zapažanja studenti evidentiraju u izvještaju o laboratorijskom radu koji je dat u uputama za izvođenje laboratorijskih radova za studente specijalnosti 140118 i 190631. Na kraju laboratorijskog rada daju se Kontrolna pitanja na to se mora odgovoriti za laboratorijski kredit. Kontrola znanja se može izvršiti kompjuterskim testiranjem ili usmenim odgovorom učenika. Po uspješnom završetku laboratorijskog rada, daje se ocjena "prošao".

Tokom nastave:

Dio 1. Aktuelizacija znanja na temu "Interferencija svjetlosti" (ponavljanje proučenog materijala)

Učitelj:

Koja se pojava naziva svjetlosna interferencija?
Koje talase karakteriše interferencija?
Definišite koherentne talase.

Studenti: odgovori na pitanja:

Predloženi odgovori:

Interferencija je pojava karakteristična za valove bilo koje prirode: mehaničke i elektromagnetne. Interferencija je pojava koja nastaje kada se dva (ili više) svetlosnih talasa istog perioda superponiraju u homogenu izotropnu sredinu, usled čega se energija talasa preraspoređuje u prostoru (1, str. 344) Nastali talas je ojačan ili oslabljen.
Neophodan uslov za interferenciju talasa je njihova koherentnost. (1, str. 345)
Talasi koji imaju istu frekvenciju i konstantnu faznu razliku nazivaju se koherentni (1, str. 345).

Učitelj:

Studenti: razmotriti u metodološkim preporukama teorijsku opravdanost za dio 1 (Dodatak)

Učitelj: prikazuje sliku za prvi dio koraka 3. (Dodatak)

Studenti: ispuni tačku 4 smjernice. Usmeno objašnjenje: Uočavamo tamne i svijetle horizontalne pruge koje se mijenjaju po širini kako se mijenja debljina filma.

Učitelj: mijenja sliku na ekranu

studenti izvršite korak 5. Predloženi odgovor Posmatramo obojenost svjetlosnih traka u spektralnim bojama. Iznad - plava (ljubičasta), ispod - crvena. Ova boja se objašnjava zavisnošću položaja svetlosnih traka od talasne dužine upadne svetlosti. Pošto je bijela svjetlost složena, sastoji se od sedam boja.

Učitelju

studenti izvršiti tačku 6. Predloženi odgovor: Uočavamo stvaranje interferentnih prstenova obojenih spektralnim bojama na njegovim gornjim i donjim dijelovima. Gornja ivica svakog svetlosnog prstena je plave (ljubičaste) boje, donja je crvena. Kako se debljina filma smanjuje, prstenovi se šire, krećući se prema dolje pod silom gravitacije.

Učitelju mijenja sliku na ekranu.

studenti izvršiti tačku 7. Predloženi odgovor: Na pojedinim mjestima uočavamo svijetle prelive prstenaste ili zatvorene pruge nepravilnog oblika. Zbog neidealnosti oblika dodirnih površina, između ploča nastaju najtanji zračni praznini.

Učitelju mijenja sliku na ekranu.

studenti izvrši tačku 8. Predloženi odgovor: Kada se promijeni sila koja sabija ploče, mijenja se lokacija i oblik traka. Iridescentna boja postaje manje uočljiva kako se debljina zračnog raspora smanjuje.

Učitelju mijenja sliku na ekranu.

studenti slijedite korak 9. Predloženi odgovor: Interferencija reflektiranih svjetlosnih zraka je posebno evidentna. Vidimo svijetli spektar svjetlosnih zraka od ljubičaste do crvene. Svjetlina ovisi o učestalosti nanesenih žljebova.

2. dio. Aktuelizacija znanja na temu "Difrakcija svjetlosti" (ponavljanje proučenog materijala)

Učitelj: Prije izvođenja eksperimentalnih zadataka, ponovit ćemo glavni materijal:

Koja se pojava naziva difrakcija svjetlosti?
Uvjeti za ispoljavanje difrakcije.

Studenti: odgovori na pitanja:

Predloženi odgovori:

Difrakcija je fenomen odstupanja vala od pravolinijskog širenja pri prolasku kroz male rupe i savijanju malih prepreka valom (1, str. 350).
Uslov za ispoljavanje difrakcije: veličina prepreke je manja ili jednaka talasnoj dužini. Dimenzije prepreka (rupa) moraju biti manje ili srazmerne talasnoj dužini. (1, str. 351)

Učitelj: Pređimo na praktični dio.

Studenti: pročitajte teorijsko obrazloženje za dio 2 u metodološkim preporukama (Dodatak)

Učitelj: prikazuje slike za dio 2 koraka 1. (Dodatak)

Studenti: ispunjava stav 1. dijela 2. smjernica. Usmena objašnjenja: Iridescentne pruge su vidljive na obje strane konca paralelno s njim. Kako se širina proreza smanjuje, trake se pomiču, postaju šire i formiraju jasno prepoznatljive spektre. Budući da prepreke u obliku otvora čeljusti postaju srazmjerne talasnoj dužini vidljive svjetlosti.

Učitelju mijenja sliku na ekranu.

studenti izvršite tačku 2. Predloženi odgovor: Kada se kaliper glatko rotira oko vertikalne ose, iridescentne trake se razmiču i postaju šire, formirajući jasno prepoznatljive spektre.

Učitelju mijenja sliku na ekranu.

studenti izvršite korak 3. Predloženi odgovor: Difrakcioni uzorak se dobija kada se svetle i tamne pruge nalaze na bočnim stranama niti, a svetla traka se posmatra u sredini u predelu geometrijske senke.

Učitelju mijenja sliku na ekranu.

studenti izvršite korak 4. Predloženi odgovor: Maksimum difrakcije je vidljiv u centru krsta bijelo svjetlo, a u svakoj traci ima nekoliko prelivih boja. Niti se u prostoru seku pod pravim uglom, tako da se dobija dvodimenzionalna rešetka.

Učitelj: nakon analize zapažanja potrebno je donijeti zaključak.

studenti doneti zaključak. Predloženi odgovor: U ovoj laboratoriji smo uočili i objasnili karakteristične karakteristike fenomena interferencije i difrakcije svjetlosti.

Učitelju : da bi se laboratorijski rad priznao potrebno je odgovoriti na kontrolna pitanja na kraju laboratorijskog rada.

književnost:

(str. 344, 350)
(str. 416, 420, 425)

Aplikacija

Laboratorija #11

Uočavanje interferencije i difrakcije svjetlosti

Cilj rada: proučavaju karakteristične karakteristike interferencije i difrakcije svjetlosti.

dio I

Uočavanje svjetlosnih smetnji

Oprema: 1) šibice, 2) špiritus, 3) kuglica vate na žici u epruveti, navlaženoj rastvorom natrijum hlorida, 4) žičani prsten sa drškom, 5) čaša sa rastvorom sapuna , 6) staklena cijev, 7) staklene ploče - 2 kom., 8) CD-ROM.

Teorijsko opravdanje.

Neophodna oprema za posmatranje interferencije svetlosti na filmu sapuna prikazana je na slici 1. Da bi se uočila interferencija sa monohromatskim zračenjem, u plamen alkoholne lampe ubacuje se grumen vate navlaženog rastvorom natrijum hlorida. U ovom slučaju, plamen je obojen žuta. Potapanjem žičanog prstena 4 u rastvor sapuna 5 dobija se film sapuna, koji se postavlja okomito i ispituje na tamnoj pozadini pod žutom svetlošću špiritne lampe. Promatrajte stvaranje tamnih i žutih horizontalnih pruga (slika 2) i promjenu njihove širine kako se debljina filma smanjuje.

Na onim mjestima filma gdje je razlika putanja koherentnih zraka jednaka parnom broju polutalasa, uočavaju se svijetle pruge, a na neparnom broju polutalasa tamne pruge.

Kada je film osvijetljen bijelim svjetlom (iz prozora ili lampe), svjetlosne trake su obojene: na vrhu - u plavo, na dnu - u crveno. Koristeći staklenu cijev 6, na površinu otopine sapuna puše se mali mjehur od sapunice. Kada se osvijetli bijelom svjetlošću, uočava se formiranje obojenih interferentnih prstenova. Kako se debljina filma smanjuje, prstenovi se šire i pomiču prema dolje.

Interferencija se također uočava kada se uzme u obzir kontaktna površina dvije staklene ploče 7 komprimirane jedna s drugom.

Zbog neidealnosti oblika dodirnih površina, između ploča se formiraju najtanji zračni razmaci koji daju svijetle preljevne prstenaste ili zatvorene pruge nepravilnog oblika.

Kada se sila koja sabija ploče mijenja, položaj i oblik traka se mijenjaju i u reflektiranoj i u propuštenoj svjetlosti.

Fenomen interferencije reflektovanih svetlosnih zraka posebno se jasno uočava kada se posmatra površina CD-a.

Dio II

Promatranje difrakcije svjetlosti

Oprema : 1) čeljust, 2) lampa sa ravnim vlaknom, 3) kartonski okvir sa izrezom u koji je razvučena žica prečnika 0,1-0,3 mm, 4) crna najlonska tkanina.

Teorijsko opravdanje

Difrakcija svjetlosti se očituje u narušavanju pravosti prostiranja svjetlosnih zraka, savijanju svjetlosti oko prepreka, u prodiranju svjetlosti u područje geometrijske sjene. Prostorna raspodjela intenziteta svjetlosti iza nehomogenosti medija karakterizira difrakcijski obrazac.

Kao nehomogenost medija, u radu se koristi razmak između čeljusti čeljusti. Kroz ovaj prorez gledaju na okomito postavljenu nit upaljene lampe. Istovremeno, pruge duge su vidljive na obje strane konca, paralelno s njim. Kako se širina proreza smanjuje, trake se pomiču, postaju šire i formiraju jasno prepoznatljive spektre. Ovaj efekat se posebno dobro primećuje kod glatke rotacije čeljusti oko vertikalne ose.

Još jedan difrakcijski uzorak se uočava na tankom filamentu. Okvir sa žarnom niti postavlja se na pozadinu upaljene lampe paralelno sa žarnom niti (slika).Uklanjanjem i približavanjem okvira oku dobija se difrakcijski uzorak kada se svijetle i tamne pruge nalaze na bočnim stranama lampe. filament, a u sredini, u području njegove geometrijske sjene, uočava se svjetlosna traka (slika ).

Difrakcijski uzorak se može uočiti na kapronskoj tkanini. U kapronskoj tkanini razlikuju se dva međusobno okomita pravca. Okrećući tkaninu oko ose, gledajte kroz tkaninu u nit žarulje koja gori, postižući jasan difrakcijski uzorak u obliku dvije difrakcijske trake ukrštene pod pravim uglom (difrakcijski križ). Bijeli difrakcijski maksimum je vidljiv u središtu križa, a nekoliko boja je vidljivo u svakoj traci.

Radni nalog

dio I

1. Upalite duhovnu lampu.

2. Stavite kuglicu vate navlaženu rastvorom natrijum hlorida u plamen.

3. Umočite žičani prsten u otopinu sapuna kako biste formirali film od sapuna.

4. Skicirajte interferencijski uzorak koji se dobije na filmu kada je obasjan žutom svjetlošću špiritne lampe.

5. Objasnite redoslijed izmjenjivanja boja u interferencijskom uzorku kada je film obasjan bijelim svjetlom.

6. Koristite staklenu cijev da ispuhnete mali mjehur od sapunice na površinu otopine sapuna. Objasnite razlog pomeranja interferentnih prstenova naniže.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Opišite interferencijski obrazac uočen sa dvije komprimirane staklene ploče.

8. Kako se posmatrani obrazac mijenja kako se povećava sila koja pritiska ploče?

9. Opišite obrazac interferencije kada je CD osvijetljen.

Dio II

1. Skicirajte dva difrakciona uzorka uočena prilikom ispitivanja žarne niti upaljene lampe kroz prorez čeljusti (sa širinom proreza od 0,05 i 0,8 mm).

a = 0,05 mm a = 0,8 mm

2. Opišite promjenu u prirodi interferentnog uzorka uz glatku rotaciju kalibra oko vertikalne ose (a = 0,8 mm).

3. Postavite okvir sa navojem na pozadinu upaljene lampe paralelno sa žarnom niti (vidi sliku 3). Pomicanjem okvira u odnosu na oko, pobrinite se da se u sredini, u području geometrijske sjene niti, uoči svjetlosna traka. Skicirajte uzorak difrakcije uočen za tanku nit.

4. Pogledajte kroz crnu najlonsku tkaninu u žarnu nit upaljene lampe. Okretanjem tkanine oko ose, postići jasan uzorak difrakcije u obliku dvije difrakcijske trake ukrštene pod pravim uglom. Skicirajte uočeni difrakcijski križ, opišite ga.

Zaključak:

Kontrolna pitanja:

Šta se naziva interferencija svjetlosti?
Koji talasi se nazivaju koherentnim?
Formulirajte uslov za maksimalnu i minimalnu interferenciju.
Šta je difrakcija svjetlosti?

književnost:

Dmitrieva V.F. Fizika za struke tehničkih specijalnosti: udžbenik za obrazovne ustanove srednjeg stručnog obrazovanja - M.: Izdavački centar "Akademija", 2010. - 448 str.(str. 344, 350)
Pinsky A.A., Granovsky G.Yu. Fizika: Udžbenik / Ed. ed. Yu.I. Dika, N.S. Purysheva. - 2. izd., Rev. - M.: FORUM: INFRA-M, 2005. - 560 str.: ilustr. - (Stručno obrazovanje)(str. 416, 420, 425)

Predmet: Uočavanje fenomena interferencije i difrakcije svjetlosti.

Cilj rada: eksperimentalno proučavati fenomen interferencije i difrakcije.

Oprema:

čaše s otopinom sapuna;
žičani prsten s ručkom;
najlonska tkanina;
CD;
žarulja sa žarnom niti;
čeljusti;
dvije staklene ploče;
blade;
pinceta;
najlonska tkanina.

Teorijski dio

Interferencija je pojava karakteristična za valove bilo koje prirode: mehaničke, elektromagnetne. Interferencija talasa je dodavanje dva (ili više) talasa u prostoru, u kojima se u različitim tačkama dobija pojačanje ili slabljenje rezultujućeg talasa. Da bi se formirao stabilan obrazac interferencije, potrebni su koherentni (usklađeni) izvori talasa. Koherentni talasi su talasi koji imaju istu frekvenciju i konstantnu faznu razliku.

Maksimalni uslovi Δd = ±kλ, minimalni uslovi, Δd = ± (2k + 1)λ/2 gdje je k =0; ± 1; ±2; ± 3;...(razlika u putanji talasa jednaka je parnom broju polutalasa

Interferentni obrazac je redovno izmjenjivanje područja povećanog i smanjenog intenziteta svjetlosti. Svjetlosna interferencija je prostorna preraspodjela energije svjetlosnog zračenja kada su dva ili više svjetlosnih talasa superponirani. Shodno tome, u fenomenima interferencije i difrakcije svjetlosti, primjećuje se zakon održanja energije. U području interferencije, svjetlosna energija se samo redistribuira bez pretvaranja u druge vrste energije. Povećanje energije u nekim tačkama interferentnog uzorka u odnosu na ukupnu svetlosnu energiju kompenzira se njenim smanjenjem u drugim tačkama (ukupna svetlosna energija je svetlosna energija dva svetlosna snopa iz nezavisnih izvora).
Svijetle pruge odgovaraju energetskim maksimumima, tamne pruge odgovaraju energetskim minimumima.

Difrakcija je fenomen odstupanja talasa od pravolinijskog širenja pri prolasku kroz male rupe i zaokruživanju malih prepreka talasom. Uslov za ispoljavanje difrakcije: d< λ, Gdje d- veličina prepreke, λ - talasna dužina. Dimenzije prepreka (rupa) moraju biti manje ili srazmerne talasnoj dužini. Postojanje ovog fenomena (difrakcije) ograničava obim zakona geometrijske optike i razlog je ograničavajuće rezolucije optičkih instrumenata. Difrakciona rešetka je optički uređaj koji je periodična struktura velikog broja pravilno raspoređenih elemenata na kojima se raspršuje svjetlost. Potezi sa definisanim i konstantnim profilom za datu difrakcionu rešetku se ponavljaju u pravilnim intervalima d(rešetkasti period). Sposobnost difrakcione rešetke da razloži snop svjetlosti koji pada na nju na valne dužine je njeno glavno svojstvo. Postoje reflektirajuće i prozirne difrakcijske rešetke. U modernim uređajima koriste se uglavnom reflektirajuće difrakcijske rešetke. Uslov za posmatranje maksimuma difrakcije: d sin(φ) = ± kλ

Uputstvo za rad

1. Umočite žičani okvir u rastvor sapuna. Posmatrajte i nacrtajte interferencijski uzorak u filmu sapuna. Kada je film osvijetljen bijelim svjetlom (iz prozora ili lampe), svjetlosne trake su obojene: na vrhu - plavo, dolje - crveno. Koristite staklenu cijev da ispuhnete mjehur od sapunice. Pazi na njega. Kada se osvijetli bijelom svjetlošću, uočava se formiranje obojenih interferentnih prstenova. Kako se debljina filma smanjuje, prstenovi se šire i pomiču prema dolje.

Odgovori na pitanja:

Zašto se mjehurići sapuna prelijevaju?
Kakav su oblik duginih pruga?
Zašto se boja mjehurića stalno mijenja?

2. Staklene ploče dobro obrišite, spojite i stisnite prstima. Zbog neidealnog oblika dodirnih površina, između ploča se formiraju najtanje zračne šupljine koje daju svijetle prelive prstenaste ili zatvorene pruge nepravilnog oblika. Kada se sila koja sabija ploče mijenja, položaj i oblik traka se mijenjaju i u reflektiranoj i u propuštenoj svjetlosti. Nacrtajte slike koje vidite.

Odgovori na pitanja:

Zašto se na odvojenim mjestima kontakta između ploča uočavaju svijetle iridescentne prstenaste ili nepravilnog oblika pruge?
Zašto se oblik i lokacija dobijenih interferencijskih rubova mijenjaju s promjenom pritiska?

3. Položite CD horizontalno u visini očiju. Šta posmatraš? Objasnite uočene pojave. Opišite obrazac interferencije.

4. Pogledajte kroz najlonsku tkaninu nit upaljene lampe. Okretanjem tkanine oko ose, postići jasan uzorak difrakcije u obliku dvije difrakcijske trake ukrštene pod pravim uglom. Skicirajte uočeni difrakcijski križ.

5. Posmatrajte dva difrakciona uzorka kada ispitujete filament žarulje koja gori kroz prorez koji čine čeljusti čeljusti (sa širinom proreza od 0,05 mm i 0,8 mm). Opišite promjenu u prirodi interferentnog uzorka kada se čeljust glatko rotira oko vertikalne ose (sa širinom proreza od 0,8 mm). Ponovite ovaj eksperiment s dvije oštrice, pritiskajući ih jedno na drugo. Opišite prirodu uzorka interferencije

Zabilježite svoje nalaze. Navedite u kojem od vaših eksperimenata je uočen fenomen interferencije? difrakcija?