چرا تداخل در محلول صابون وجود دارد؟ مشاهده تداخل و پراش نور

مشاهده انتخابی: مفهوم، انواع، خطاهای نمونه گیری، ارزیابی نتایج. نمونه هایی از حل مسئله

د) کامل بودن پوشش کودکان بیمار با مشاهده داروخانه

مشاهده و کنترل پویا، پیشگیری از عود سیگار

پراش نور. پراش فراونهوفر روی توری پراش.

1. هدف کار: بررسی ویژگی های مشخصه تداخل و پراش نور.

2. ادبیات:

2.1. کاسیانوف V.A. فیزیک. پایه یازدهم: کتاب درسی برای مؤسسات آموزشی عمومی. - م.، 1382. بندهای 44، 45، 47.

2.2. چکیده سخنرانی با موضوع "فیزیک".

3. آمادگی برای کار:

3.1. برای دریافت مجوز کار به سوالات خودآزمایی پاسخ دهید:

3.1.1. چه پدیده ای تداخل نام دارد؟

3.1.2. به چه امواجی منسجم می گویند؟ روشهای بدست آوردن منابع موج منسجم را نام ببرید.

3.1.3. چه پدیده ای پراش نامیده می شود؟

3.1.4. اصل هویگنز-فرنل چیست؟

3.2. مطابق بند 6 فرم گزارش تهیه کنید.

4. لیست تجهیزات مورد نیاز:

4.2. ویرایش الکترونیکی "کار آزمایشگاهی در فیزیک پایه های 10-11": Bustard، 2005. کار آزمایشگاهی شماره 12.

5. ترتیب انجام کار:

کامپیوتر را روشن کنید. کار آزمایشگاهی شماره 12 را تنظیم کنید. تجهیزات آزمایش را در نظر بگیرید (شکل 1).

5.2. چراغ روح را روشن کنید (2) داخل شعله قرار دهید یک تکه پشم پنبه (3) که با محلول کلرید سدیم مرطوب شده است.

5.3. حلقه سیمی را در محلول صابون فرو کنید تا یک فیلم صابونی تشکیل شود.

5.4. الگوی تداخل به دست آمده بر روی فیلم را هنگام روشن شدن با نور زرد یک لامپ روح ترسیم کنید (شکل 2). دنباله را توضیح دهید رنگ ها در الگوی تداخل زمانی که فیلم با نور سفید روشن می شود.

5.5. از یک لوله شیشه ای برای دمیدن حباب کوچک صابون روی سطح محلول صابون استفاده کنید. علت حرکت حلقه های تداخلی به سمت پایین را توضیح دهید.

5.6. الگوی تداخل مشاهده شده از دو صفحه شیشه ای فشرده را شرح دهید. با افزایش نیرویی که صفحات را به هم فشار می دهد، الگوی مشاهده شده چگونه تغییر می کند؟

5.7. الگوی تداخل زمانی که یک CD روشن می شود را توضیح دهید. دو الگوی پراش مشاهده شده در هنگام بررسی رشته لامپ در حال سوختن از طریق شکاف کولیس (با عرض شکاف 0.05 و 0.8 میلی متر) ترسیم کنید. تغییر در ماهیت الگوی تداخل را با چرخش صاف کولیس حول محور عمودی با عرض شکاف 0.8 میلی متر توضیح دهید. قاب را با نخ در پس زمینه یک لامپ سوزان به موازات رشته قرار دهید (شکل 3). با حرکت دادن قاب نسبت به چشم، اطمینان حاصل کنید که در وسط، در ناحیه سایه هندسی نخ، یک نوار روشن مشاهده می شود. الگوی پراش مشاهده شده برای یک رشته نازک را ترسیم کنید.

5.8. از میان پارچه نایلونی مشکی به رشته یک لامپ در حال سوختن نگاه کنید. با چرخاندن پارچه حول محور، به یک الگوی پراش واضح به شکل دو نوار پراش که در زوایای قائمه متقاطع شده اند، دست پیدا کنید. صلیب پراش مشاهده شده را ترسیم کنید، آن را توصیف کنید.

6.1. تعداد و عنوان کار.

6.2. هدف کار.

6.3. شکل الگوی تداخل (شکل 2) و توضیح آن.

6.4. توضیح الگوی تداخل روی سطح حباب صابون.

6.5. ترسیم الگوی تداخل مشاهده شده از دو صفحه شیشه ای فشرده. توضیح تغییر آن در حین فشرده سازی صفحات.

6.6. شرح الگوی تداخل هنگام روشن کردن یک CD.

6.7. ترسیم دو الگوی پراش بر روی شکاف 0.05 و 0.8 میلی متر. تغییر آن را با چرخش صاف شکاف حول محور عمودی توصیف کنید.

6.8. کشیدن الگوی پراش روی یک نخ نازک.

6.9. ترسیم الگوی پراش روی نخ کاپرون. متقاطع پراش

کار آزمایشگاهی شماره 13.

16. پراش نور. اصل هویگنز-فرنل پراش فرنل و فراونهوفر توری پراش. پراش اشعه ایکس.

پراش امواج نور شامل گرد کردن موانع توسط امواج، موانع با اشکال مختلف و ورود امواج به ناحیه سایه است. اثر پراش موج زمانی تلفظ می شود که

اندازه موانع بیش از طول موج مشخص می شود

متناسب با طول موج.اما پدیده پراش نور

از اجسام بزرگ مشاهده می شود، اما در این مورد ضروری است

صفحه نظارت راه دور را بردارید

در شرایط آزمایشگاهی، پراش بر اساس مرتبه 1 متر انجام می شود.

و زمانی که اندازه موانع d=1mm یا کمتر باشد، یک اثر مشخص پیدا می‌شود.

پدیده پراش نور را می توان به صورت کیفی بر اساس اصل هویگنس (c-c 17c) نشان داد.

اصل هویگنس بیایید یک منبع نور داشته باشیم. هر نقطه از جبهه موج است

منبع عنصری امواج ثانویه جبهه موج در لحظه بعدی زمان پوشش امواج ثانویه را می دهد.

اصل هویگنز-فرنل: هر نقطه از جبهه موج منبع اولیه امواج ثانویه است، تداخل امواج ثانویه روشنایی را در یک نقطه معین از صفحه مشاهده تعیین می کند.

با این حال، اصل هویگنز به فرد اجازه نمی دهد که شدت نوری را که از یک مانع در یک جهت معین می آید، تعیین کند، بنابراین حل مشکل پراش نور فقط کیفی است. فرنل اصل هویگنس را با اصل تداخل نور تکمیل کرد.

اجازه دهید روشنایی را در یک نقطه معین از صفحه مشاهده بر اساس اصل G-F برای جبهه موج آزاد بیان کنیم.

بیایید دامنه تأثیر اولیه بر TO را بنویسیم:
(1)

- دامنه نوسانات ناشی از سطح جبهه موج با مساحت 1 متر مربع

- دامنه نوسان ناشی از بخش ابتدایی جبهه موج با یک مساحت

بیایید خود نوسان را بنویسیم:


(1a)

برای تعیین میزان تأثیر کل جبهه موج در یک نقطه معین، لازم است تداخل امواج ثانویه را طبق فرنل در نظر گرفت، به عبارت دیگر، لازم است آخرین f-lu را در کل ادغام کرد. سطح
(2)

محاسبه با فرمول (2) معمولاً کار دشواری است. فرنل در آینده روشی را ابداع کرد که به نام روش مناطق فرنل نامیده شد که تعیین آن را در تعدادی از مشکلات نسبتاً آسان می کند. روشنایی بدون توسل به یکپارچگی پیچیده. ماهیت روش این است که سطح جبهه موج به بی نهایت کوچک تقسیم نمی شود.

D پراش در پرتوهای همگرا (پراش فرنل)

آرایشی را در نظر بگیرید که در آن یک منبع نور نقطه ای، یک صفحه مشاهده، و بین آنها یک جسم پراش به شکل شفاف وجود دارد.

صفحه نمایش سوراخ بیایید از روش مناطق فرنل استفاده کنیم.

ما از اصل هویگنز-فرنل استفاده می کنیم.

در t.O - اثر پراش در پرتوهای همگرا.

پراش در پرتوهای موازی (پراش فراونهوفر)

فراونهوفر (آلمانی، نیمه اول قرن نوزدهم)

پس از عبور از جسم پراش، پرتوها

موازی اجرا شود

.معنای فیزیکی اصل هویگنز-فرنل. اشتقاق بر اساس قوانین اپتیک هندسی.

به گفته هویگنز، نور یک موج است. (فرمول بندی اصل هویگنس)

اشتقاق بر اساس قانون شکست

مشکلات پراش در //- اشعه x

وظیفه محاسبه توزیع روشنایی است

الگوی پراش در صفحه نمایشگر E (در کانون

صفحه عدسی L). مطابق با اصل G-F

نوارهای ابتدایی dX از X=0 تا X=b به

خودسرانه T.O. رابط پیش. جمع بندی

از همه این تأثیرات اولیه، با در نظر گرفتن روابط فاز. هنگام محاسبه، خواهیم کرد

تفاوت فاز نوسانات ورودی را در نظر بگیرید

V t.O با تفاوت در مسیر نوسانات عناصر مختلف تعیین می شود و تفاوت مسیر به راحتی امکان پذیر است

بر حسب زاویه پراش ψ بیان می شود. از صفحه AC عمود بر پرتو

پرتوهای پراش، پرتوهایی از مکان‌های مختلف به t.O از مسیر هندسی متفاوتی عبور می‌کنند،

اما همان مسیر نوری که تفاوت مسیر با تفاوت فاصله از تعیین می شود

شیار هواپیما به هواپیما AC.

- دامنه ارتعاش ناشی از کل عرض شکاف،

- دامنه نوسان، شکاف خروجی، عرض واحد.

- دامنه نوسان ناشی از عرض شکاف بی نهایت کوچک (dx)

-نوسان اولیه که از عنصر dx به TO می رسد

. (7)

شدت پرتو نور و روشنایی در TO یا انرژی وارد شده به این نقطه با مربع دامنه متناسب است:

(8)
(8a)

بیایید توزیع (8) و (8a) را به صورت گرافیکی به تصویر بکشیم:

همانطور که از محاسبه توزیع روشنایی روی صفحه نشان داده شده است

E نشان دهنده حداکثر اصلی روشنایی بیشتر است

و سیستم ثانویه ضعیف مجاور

حداکثر با حداقل نور صفر جدا شده است.

اجازه دهید شرط حداقل و حداکثر ثانویه را فرمول بندی کنیم. برای تشکیل حداقل

لازم است که در فرمول های (7) و (8) به صفر تبدیل شود، مشروط بر اینکه مخرج برابر با صفر نباشد.

اگر:
-حداقل نور صفر، پس از آن صورت برابر با صفر است، در حالی که مخرج برابر با 0 نیست،
(9) - حداقل = 1، 2، 3،…

اگر:
-اوج های ثانویه، پس از آن عدد (8) برابر با 1 است
(10)-scondary highsk=1, 2, 3,… در اوج ثانویه

فرمول (11)

همه نتایج را می توان بر اساس روش نمودارهای برداری تأیید کرد که در تعدادی از مسائل مثمر ثمر هستند.

توری پراش

توری پراش یک ابزار طیفی مدرن کاملاً با کیفیت است. ویژگی های توری پراش:

- منطقه آزاد پراکندگی،
- حد تفکیک طیفی، R - قدرت تفکیک طیفی،
- درخشندگی دستگاه،
-

پراکندگی زاویه ای

نظریه تفاوت شبکه ها با استفاده از روش القایی در نظر گرفته می شوند. در استدلال، تعداد شیارهای گریتینگ را افزایش خواهیم داد و تأثیر چنین افزایشی را در توزیع روشنایی مشاهده خواهیم کرد. علاوه بر توری های شفاف که بر روی صفحات شیشه ای یا کوارتز ذوب شده قرار می گیرند، توری های بازتابنده به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند که ضربه های آن بر روی سطح فلزی اعمال می شود. آینه، مسطح یا محدب. برآمدگی. توری های بازتابنده بدون استفاده از شیشه یا لنزهای کوارتز استفاده می شود. این امر امکان انجام تحقیقات طیف را در ناحیه دور فرابنفش طیف، که حتی هوا برای آن یک رسانه به شدت جذب کننده است، ممکن می سازد.

Rass case difr. از 2 اسلات یکسان

اجازه دهید: ب- عرض هر شکاف، ج- فاصله بین شکاف ها.m

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

v. 1: ∆φ همسایه =π a res =0; i=0;

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

v.3.∆φ همسایه =3π a res =0; i=0;

v. 4: ∆φ همسایه \u003d 4π a res \u003d 2a 4 I \u003d 4I 4;

1) با افزایش تعداد شکاف ها در توری، ماکزیمم اصلی باریک می شود. عرض حداکثر اصلی متناسب با 1/N است، N تعداد شکافها است. 2) شدت فصول. حداکثر به نسبت N 2 افزایش می یابد. 3) حداکثر و حداقل ثانویه بین ماکسیماهای اصلی مجاور، تعداد ثانیه ظاهر می شود. حداکثر = N-2 و N-1 - حداقل. در عمل از گریتینگ هایی استفاده می شود که تعداد شکاف ها در آنها 10000 یا حتی 100000 باشد؛ بنابراین، یک گریتینگ نوری واقعی سیستمی با عرض های بسیار باریک متناسب با 1/N و حداکثر اصلی بسیار قوی را تشکیل می دهد، در حالی که ماکزیمم های ثانویه فقط یک عدد ضعیف ایجاد می کنند. زمینه. حداکثر اصلی برای یک شبکه واقعی:

(12)-conv. فصل ها حداکثر از رنده

(13) در میان mn-va min از شبکه، اولین حداقل اصلی مجاور مورد توجه ویژه است. حداکثر داده شده است.

(16) Wherek=0,1,2,..; m=1,2,…N-1.F-la(16) تبدیل می دهد. حداقل از شبکه. با توجه به

(17)-conv. دقیقه در از رنده

مبانی. فرق مقدس گریتینگ کامپ. در توزیع مجدد اولیه پرتو در برخی صد جهت خاص از تبدیل ud-x را انتخاب کرد. فصل ها حداکثر (14)

توری بازتابنده نور است. محاسبه منجر به تابع توزیع شدت می شود:
(18)، جایی که I 0 شدت توری در زاویه ψ=0 است

- نیمی از تغییر فاز از لبه های یک شکاف

- تغییر نیمه فاز از تیرهای مجاور

(18)، جایی که I 0 شدت توری در زاویه ψ=0 است

فرمول مثلثاتی 1 (18) اثر پراش از یک شکاف را در نظر می گیرد و فرمول دوم اثر تداخل پرتو N را در نظر می گیرد. در ماکزیمم اصلی، تابع مثلثاتی 2 در (18a) حداکثر مقدار را برابر با 1 می گیرد. در f-le (18b) مثلثات دوم است. f-i در حداکثر اصلی مقدار N 2 را می گیرد و m / y I 0 و I 01 دارای نسبت:
، اثبات این حداکثر آسان است. ارزش تریگر دوم f-ii، i.e. مقدار آن در ناحیه حداکثر اصلی:
(14)

مقدار صفر تابع مثلثاتی 2 با شرط مطابقت دارد
(17) - حداقل (صفر)، k=0،1،2….، m=1،2،3،…، N-1

نظریه f-ام اصلی شبکه دیفرانسیل شرط حداکثر اصلی است (14). یک رابطه مهم تئوری پراش شبکه، شرط حداقل است (17). به راحتی می توان فهمید که جایگزینی (14) در f-lu (18a) منجر به این واقعیت می شود که سهمین دوم. عامل دف. در عدم قطعیت (0/0). اگر این عدم قطعیت بر اساس L'Hospital آشکار شود، خواهیم دید که این نسبت حداکثر مقدار را برابر با 1 می گیرد. بنابراین. f-la (14) - شرط حداکثر. nah-Xia مطابق با توزیع (18a). به طور مشابه، جایگزینی (17) حداقل (صفرها) در (18a) منجر به این واقعیت می شود که صورتگر عامل مثلثاتی ناپدید می شود، در حالی که مخرج با صفر متفاوت است، یعنی. رابطه (17) تریگر دوم را معکوس می کند. فاکتور صفر ف-لا (17) به طور کامل است

مطابق (18a). استفاده از diff. دسامبر - یک دستگاه طیفی قدرتمند طراحی شده برای اندازه گیری.

"مشاهده پراش نور توسط یک شکاف باریک"

تجهیزات: (سانتی متر نقشه شماره 9)

لغزنده کولیس را جابجا می کنیم تا فاصله ای به عرض 0.5 میلی متر بین فک ها ایجاد شود.

قسمت اریب اسفنج ها را نزدیک چشم قرار می دهیم (پوسته را به صورت عمودی قرار می دهیم).

از طریق این شکاف ما به موضوع عمودی واقع شده لامپ سوزان نگاه می کنیم.

ما نوارهای رنگین کمانی را به موازات آن در دو طرف نخ مشاهده می کنیم.

عرض شکاف را در محدوده 0.05 - 0.8 میلی متر تغییر می دهیم. هنگام عبور از شکاف های باریک تر، نوارها از هم دور می شوند، گسترده تر می شوند و طیف های مجزایی را تشکیل می دهند. هنگامی که از پهن ترین شکاف مشاهده می شود، حاشیه ها بسیار باریک و نزدیک به یکدیگر هستند.

دانش آموزان آنچه را که در دفترچه خود می بینند ترسیم می کنند.

کار آزمایشی شماره 5.

"مشاهده پراش نور بر روی پارچه کاپرون".

تجهیزات:لامپ با رشته مستقیم، پارچه نایلونی به اندازه 100x100 میلی متر (شکل 10)

ما از طریق پارچه نایلونی به نخ یک لامپ در حال سوختن نگاه می کنیم.

ما یک "تقاطع پراش" را مشاهده می کنیم (الگویی به شکل دو نوار پراش که در یک زاویه قائمه متقاطع شده اند).

دانش آموزان تصویری را که می بینند در یک دفترچه ترسیم می کنند (تقاطع پراش).

توضیح: یک قله پراش سفید در مرکز پوسته قابل مشاهده است. در k=0، اختلاف مسیر موج برابر با صفر است، بنابراین حداکثر مرکزی سفید است.

صلیب به این دلیل به دست می آید که نخ های پارچه دو توری پراش هستند که با شکاف های متقابل عمود بر هم تا شده اند. ظاهر رنگ های طیفی با این واقعیت توضیح داده می شود که نور سفید از امواجی با طول های مختلف تشکیل شده است. حداکثر پراش نور برای طول موج های مختلف در مکان های مختلف به دست می آید.

کار آزمایشی شماره 6.

"مشاهده پراش نور در یک صفحه گرامافون و یک دیسک لیزر".

تجهیزات:لامپ با رشته مستقیم، صفحه گرامافون (شکل 11 را ببینید)

صفحه گرامافون یک توری پراش خوب است.

رکورد را طوری قرار می دهیم که شیارها موازی با رشته لامپ باشند و پراش نور بازتابی را مشاهده می کنند.

ما طیف های پراش روشن چند مرتبه را مشاهده می کنیم.

توضیح: روشنایی طیف های پراش به فرکانس شیارهای اعمال شده روی رکورد و به بزرگی زاویه تابش پرتوها بستگی دارد. (شکل 12 را ببینید)

پرتوهای تقریباً موازی وارد شده از رشته لامپ از برجستگی های مجاور بین شیارها در نقاط A و B منعکس می شود. پرتوهای منعکس شده در زوایای دیگر دارای اختلاف مسیر مشخصی هستند که در نتیجه امواج اضافه می شوند.

اجازه دهید پراش را روی دیسک لیزری به روشی مشابه مشاهده کنیم. (شکل 13 را ببینید)

سطح سی دی یک مسیر مارپیچ با پله ای قابل مقایسه با طول موج نور مرئی است. پدیده های پراش و تداخل در سطح ریزدانه ظاهر می شوند. نکات برجسته سی دی ها رنگین کمانی دارند.

پراش امواج روی آب

روش های تحقیق در علم - این سیستمی از تکنیک ها و رویه ها برای فعالیت هایی است که با هدف انجام یک کار تحقیقاتی خاص انجام می شود. هر علمی، در کنار روش های علمی عمومی، از روش های تحقیق خاص استفاده می کند. برای رسیدن به هدف در یک مطالعه خاص، از سیستم روش هایی استفاده می شود که انتخاب صحیح آن مطالعه را بهینه می کند و اثربخشی آن را افزایش می دهد. روشهای نظری تحقیق روانشناختی و تربیتی به طور غیر مستقیم و مستقیم به تجزیه و تحلیل فرآیندهای آموزشی واقعی (علل آنها، منابع توسعه، سیستم شرایطی که عملکرد مؤثر آنها را تضمین می کند) بروید. روش های تجربی با هدف تشخیص و تغییر وضعیت جسم مورد مطالعه. روشهای تحلیل کمی و کیفی سیستم سازی اطلاعات به دست آمده با استفاده از روش های تجربی و نتیجه گیری اولیه در مورد وجود روابط علّی بین پدیده ها را ممکن می سازد. در زمینه دانش بشردوستانه، که پداگوژی به آن تعلق دارد، روش‌های تحقیق کیفی که مقدم بر انتخاب و کاربرد روش‌های ریاضی و آماری است، رواج بیشتری می‌یابد. آنها به جلوگیری از یک طرفه بودن در کسب دانش علمی، سطح فردیت دانش آموزان کمک می کنند و همچنین درک کل نگر از تفاوت های آنها را به عنوان یک واقعیت و هنجار عینی تضمین می کنند. حفظ تعادل بین کمی و کیفی در یک مطالعه خاص به شما امکان می دهد به علمی واقعی دست یابید.در یک تحلیل کیفی، شخص نه تنها به عنوان یک موضوع مطالعه و منبع اطلاعات، بلکه به عنوان دنیایی خاص از تصاویر و تجربیات مورد توجه محقق است. V. V. Kraevsky برخی از مهمترین آنها را برجسته می کند ویژگی های روش تحقیق کیفی: - ابزارهای اندازه گیری در طول کار علمی توسعه یافته و آزمایش می شوند، اغلب خاص هستند، منعکس کننده یک رویکرد تحقیقاتی فردی هستند. - رویه های تحقیق در سطح کیفی به ندرت تکرار می شوند. - تجزیه و تحلیل با خلاصه کردن ایده ها از داده های تجربی جمع آوری شده انجام می شود. سازماندهی داده ها با هدف به دست آوردن یک تصویر کل نگر است. علوم روانشناسی و تربیتی برای شناسایی الگوهای فرآیند آموزشی به عنوان پایه های عینی فعالیت آموزشی طراحی شده اند. انتخاب روش برای یک مطالعه خاص وظیفه محقق است که راه حل های آن در ادامه بررسی می شود. سخنرانی ها.. 2.5. قوانین به عنوان موضوع تحقیقات علمی.هر علمی طبقه خاصی از قاعده مندی ها را بررسی می کند که به طور عینی در یک حوزه انتخاب شده از واقعیت وجود دارند. آگاهی از قاعده مندی ها، مدل سازی فرآیندهای در حال وقوع در یک منطقه معین، پیش بینی آنها و طراحی فعالیت های مؤثر (مولد) را ممکن می سازد. در همان زمان، زیر قانونمندی ها به تکرار مداوم روابط علّی بین پدیده ها اشاره دارد. بسیاری از مربیان خود را "متخصص" در زمینه روانشناسی می دانند. : از این گذشته ، آنها ارتباط برقرار می کنند ، مشکلات آموزشی را حل می کنند ، یکدیگر را "درک" می کنند و غیره. در واقع، ما در مورد به اصطلاح صحبت می کنیم "روانشناسی زندگی"که حق وجود دارد.بسیاری از روانشناسان حرفه ای به تجربه روانشناسی روزمره، از جمله تجربه زندگی خود، تکیه می کنند. اما در تحقیقات روانشناختی و تربیتی باز هم باید تمایز قائل شد روانشناسی علمی و روانشناسی روزمره. Yu. B. Gippenreiter از این موضوع جدا می شود تفاوت های زیر . 1. دانش روزمره عینی است و با موقعیت های خاص زندگی مرتبط است، در حالی که روانشناسی علمی برای دانش تعمیم یافته تلاش می کند.بر اساس تخصیص الگوهای کلی زندگی و رفتار افراد. 2. دانش روزمره ماهیت شهودی بیشتری دارد و در علم روانشناسی برای توضیحی عقلانی تلاش می کنند پدیده های ذهنی، یعنی برای درک بهتر و حتی پیش بینی. 3. ^ دانش روزمره به روش های بسیار محدودی (از طریق شفاهی، از طریق حروف و غیره) منتقل می شود، در حالی که دانش علمی از طریق - یک سیستم ویژه برای تثبیت تجربه انباشته شده توسط یک فرد(از طریق کتاب ها، سخنرانی ها، انباشته شده در مدارس علمی و غیره). 4. در در روانشناسی روزمره، کسب دانش از طریق مشاهده، استدلال یا از طریق تجربه مستقیم رویدادهای خاص توسط شخص انجام می شود.که در روانشناسی علمی، دانش جدید در مطالعات و آزمایشات خاص و همچنین در اشکال خاص تفکر علمی و تخیل ("آزمایش خیالی") به دست می آید. 5. ^ روانشناسی علمی دارای مطالب واقعی گسترده، متنوع و منحصر به فردی است که برای هیچ حاملی از روانشناسی روزمره غیرقابل دسترس است.. ویژگی خاص دانش علمی ثبات و نظم آن است که به هر روانشناس حرفه ای اجازه می دهد تا در همه تنوع این دانش حرکت کند. ^ اما در عین حال، نمی توان گفت که روانشناسی علمی لزوماً «بهتر» از روانشناسی روزمره است، زیرا در واقع آنها مکمل یکدیگر هستند." در روانشناسی، جستجوی الگوهای کلی با تعمیم اطلاعات علمی دریافت شده متمایز می شود. ویژگی های روانشناختی یک فرد به عنوان یک واقعیت برای نتیجه گیری کلی در مورد الگوهای روانشناسی رشد، روانشناسی تربیتی، روانشناسی شخصیت و تفاوت های فردی و روانشناسی اجتماعی ارزشمند است. در فعالیت های آموزشی، الگوهای روانشناختی عمومی زیر اغلب متمایز می شوند: - یادگیری منجر به توسعه می شود.- توسعه با شکل گیری مرتبط است طبیعی و عملکردهای ذهنی بالاتر (حفظ منطقی، تفکر هدفمند، تخیل خلاق، خودسری فرآیندهای ذهنی)؛ - گسترش منطقه وضعیت فعلی دانش و مهارت های کودکتوسط یک بزرگسال شایسته (معلم و والدین) از طریق داده می شود منطقه توسعه نزدیک؛- در نظر گرفتن ویژگی های روانشناختی مرتبط با سن دانش آموزان از طریق درک معلم از وضعیت انجام می شود موقعیت اجتماعی رشد کودک، امکانات تبدیل شدن فعالیت پیشرو، نئوپلاسم های روانی مرتبط با سن؛ - فعالیت آموزشی بر اساس کامل بودن توسعه فعالیت پیشرو در مرحله سنی قبلی شکل می گیرد(فعالیت بازی)، و توسعه مؤثر آن، پایه و اساس استقرار بعدی (فعالیت ارتباطی) را ایجاد می کند. - مبنای اثربخشی تسلط بر فعالیت های یادگیری توسط دانش آموزان است وظیفه یادگیری، که از طریق حل می شود شکل گیری تدریجی اعمال ذهنی؛ - تاثير گذار اثر متقابل در فعالیت ارتباطی بین معلم و دانش آموز، نیاز به ساختن دارد روابط مرتبطی که احتمال تأثیر متقابل و درک متقابل را تعیین می کند. در آموزش و پرورش تعدادی از روابط منظم مشترک را شناسایی و فرموله کردموجود در فعالیت آموزشی. V. V. Kraevsky موارد زیر را از آنها متمایز می کند: - توسعه تجربه اجتماعی نسل‌های قدیمی‌تر توسط نسل‌های جوان (هرگاه به علم تربیتی و موضوع آن اشاره شود). - جوهر اجتماعی آموزش، مشروط بودن همه عناصر آن توسط وضعیت اجتماعی و اقتصادی جامعه. - تعامل معلم و دانش آموز، مربی و دانش آموز در فرآیند آموزشی که بدون آن خود این فرآیند وجود ندارد. - وحدت جنبه های محتوایی و رویه ای آموزش. در آموزش و پرورش قوانین مانند طبیعت ناگزیر عمل می کنند. و ماهیت عینی یکسانی دارند، یعنی. به اراده افراد خاصی وابسته نیست. با این حال، درست مانند قوانین طبیعت، الگوهای آموزشی کشنده نیستند: توجه به آنها به معنای تسلیم نیست. به عنوان مثال، اجازه دهید اجتناب ناپذیر بودن عمل قانون گرانش جهانی را به یاد بیاوریم. شما نمی توانید او را بشناسید یا تحقیر کنید، اما اگر زمین بخورید، زمین خواهید خورد. با این حال، با درک این قانون بود که هواپیماها توسعه یافتند. درک قوانین هیدرودینامیک و آیرودینامیک به ملوانان این امکان را می‌دهد که با قایق بادبانی بر خلاف باد، روی قافله حرکت کنند. همچنین درک الگوهای آموزشی به شما امکان می دهد فعالیت های معلم، مربی، رئیس مدرسه را بهینه کنید. اغلب می توانید بشنوید که «زندگی آموزش می دهد، همه چیز را در جای خود قرار می دهد. و اگر آموزش با زندگی اطراف در تضاد باشد، بی اثر است - زندگی همیشه برنده است. اما مشخص است که به عنوان مثال، در یک خانواده (یعنی در همان شرایط، "در همان زندگی")، کودکان کاملاً متفاوتی رشد می کنند. جذب تجربه به صورت منفعلانه اتفاق نمی افتد، با تابع کردن سنت، در درک این تجربه، در توسعه نگرش خود نسبت به آن، در تعامل یک بزرگسال و یک کودک، یک معلم و یک دانش آموز پیش می رود. اگر به دانش آموز کمک کنید موقعیت سازنده ای پیدا کند، می توانید به او کمک کنید حتی در یک محیط خصمانه موفق شود.

هدف از درس:

• تعمیم دانش در مورد موضوع "تداخل و پراش نور"؛
• ادامه شکل گیری مهارت ها و توانایی های تجربی دانش آموزان؛
• استفاده از دانش نظری برای توضیح پدیده های طبیعی؛
• ترویج شکل گیری علاقه به فیزیک و فرآیند دانش علمی؛
• به گسترش افق دانش آموزان، توسعه توانایی نتیجه گیری از نتایج آزمایش کمک می کند.

تجهیزات:

• لامپ رشته مستقیم (یکی در هر کلاس)؛
• حلقه سیم با دسته (کار شماره 1،2);
• یک لیوان آب صابون (اثر شماره 1،2)؛
• بشقاب های شیشه ای (40*60 میلی متر)، 2 عدد در هر مجموعه (کار شماره 3) (تجهیزات خانگی);
• کولیس (کار شماره 4);
• پارچه نایلونی (100*100 میلی متر، تجهیزات خانگی، کار شماره 5);
• صفحات گرامافون (4 و 8 ضربه در 1 میلی متر، کار شماره 6)؛
• سی دی (کار شماره 6);
• عکس حشرات و پرندگان (کار شماره 7).

پیشرفت درس

I. به فعلیت رساندن دانش در موضوع "تداخل نور" (تکرار مطالب مورد مطالعه).

معلم: قبل از انجام کارهای آزمایشی، مطالب اصلی را تکرار می کنیم.

به چه پدیده ای پدیده تداخل می گویند؟

کدام امواج با تداخل مشخص می شوند؟

امواج منسجم را تعریف کنید.

شرایط حداکثر و حداقل تداخل را بنویسید.

آیا قانون بقای انرژی در پدیده های تداخلی رعایت می شود؟

دانش آموزان (پاسخ های پیشنهادی):

- تداخل پدیده ای است که مشخصه امواج با هر ماهیت باشد: مکانیکی، الکترومغناطیسی. تداخل امواج عبارت است از جمع شدن دو (یا چند) موج در فضایی که در نقاط مختلف آن تقویت یا تضعیف موج حاصل به دست می آید.

- برای تشکیل یک الگوی تداخل پایدار، منابع موج منسجم (همسان) مورد نیاز است.

- امواج همدوس امواجی هستند که فرکانس یکسان و اختلاف فاز ثابت دارند.

روی تخته، دانش آموزان شرایط حداکثر و حداقل را یادداشت می کنند.

دامنه جابجایی حاصل در نقطه C به تفاوت مسیر امواج در فاصله بستگی دارد. د 2 – د 1 .

شکل 1 - حداکثر شرایط	شکل 2 - حداقل شرایط
, () جایی که k=0; ± 1; ± 2; ± 3؛… (تفاوت مسیر امواج برابر است با تعداد زوج نیم موج) امواج از منابع S 1 و S 2 در همان فازها به نقطه C می آیند و "همدیگر را تقویت می کنند". مراحل نوسان اختلاف فاز А=2Х max دامنه موج حاصله است.	, () جایی که k=0; ± 1; ± 2; ± 3؛… (تفاوت مسیر امواج برابر است با تعداد فرد نیم موج) امواج از منابع S 1 و S 2 در پادفاز به نقطه C می آیند و "همدیگر را خاموش می کنند". مراحل نوسان اختلاف فاز A=0 دامنه موج حاصله است.

الگوی تداخل یک تناوب منظم از مناطق با شدت نور افزایش یافته و کاهش یافته است.

- تداخل نور - توزیع مجدد فضایی انرژی تابش نور هنگامی که دو یا چند موج نوری روی هم قرار می گیرند.

در نتیجه در پدیده های تداخل و پراش نور، قانون بقای انرژی رعایت می شود. در ناحیه تداخل، انرژی نور تنها بدون تبدیل به انواع دیگر انرژی، دوباره توزیع می شود. افزایش انرژی در برخی از نقاط الگوی تداخل نسبت به کل انرژی نور با کاهش آن در نقاط دیگر جبران می شود (انرژی نور کل انرژی نوری دو پرتو نور از منابع مستقل است).

نوارهای روشن با حداکثر انرژی مطابقت دارند، نوارهای تیره با حداقل انرژی مطابقت دارند.

معلم: بیایید به بخش عملی درس برویم.

کار آزمایشی شماره 1

"مشاهده پدیده تداخل نور بر روی فیلم صابونی".

تجهیزات: عینک با محلول صابون، حلقه های سیمی با دسته به قطر 30 میلی متر. ( شکل 3 را ببینید)

دانش‌آموزان تداخل را در یک کلاس درس تاریک روی یک فیلم صابونی صاف تحت نور تک رنگ مشاهده می‌کنند.

روی حلقه سیمی یک فیلم صابون می گیریم و آن را به صورت عمودی قرار می دهیم.

ما نوارهای افقی روشن و تیره را مشاهده می کنیم که با تغییر ضخامت فیلم، عرض آنها تغییر می کند. شکل 4 را ببینید).

توضیح. ظاهر نوارهای روشن و تاریک با تداخل امواج نور منعکس شده از سطح فیلم توضیح داده می شود. مثلث d = 2h

تفاوت در مسیر امواج نور برابر با دو برابر ضخامت فیلم است.

وقتی فیلم به صورت عمودی قرار می گیرد، شکل گوه ای شکل دارد. اختلاف مسیر امواج نور در قسمت بالایی آن کمتر از قسمت پایینی آن خواهد بود. در نقاطی از فیلم که اختلاف مسیر برابر با تعداد زوج نیم موج است، نوارهای روشن مشاهده می شود. و با تعداد فرد نیمه موج - نوارهای سبک. آرایش افقی نوارها با آرایش افقی خطوط با ضخامت فیلم برابر توضیح داده می شود.

4. فیلم صابون را با نور سفید (از لامپ) روشن کنید.

5. رنگ بندی نوارهای نور را در رنگ های طیفی مشاهده می کنیم: در بالا - آبی، در پایین - قرمز.

توضیح. این رنگ آمیزی با وابستگی موقعیت نوارهای نور به طول موج رنگ فرودی توضیح داده می شود.

6. همچنین مشاهده می کنیم که نوارها با گسترش و حفظ شکل خود به سمت پایین حرکت می کنند.

توضیح. این به دلیل کاهش ضخامت فیلم است، زیرا محلول صابون تحت تأثیر گرانش به پایین جریان می یابد.

کار آزمایشی شماره 2

"مشاهده تداخل نور بر روی حباب صابون".

1. دانش آموزان حباب ها را باد می کنند (شکل 5 را ببینید).

2. شکل گیری حلقه های تداخلی رنگ آمیزی شده با رنگ های طیفی را در قسمت های بالایی و پایینی آن مشاهده می کنیم. لبه بالایی هر حلقه نور آبی، پایین قرمز است. همانطور که ضخامت فیلم کاهش می یابد، حلقه ها نیز به آرامی به سمت پایین حرکت می کنند. شکل حلقوی آنها با شکل حلقوی خطوط با ضخامت مساوی توضیح داده می شود.

کار آزمایشی شماره 3.

"مشاهده تداخل نور در یک فیلم هوا"

دانش آموزان بشقاب های شیشه ای تمیز را کنار هم قرار داده و با انگشتان خود فشار می دهند (شکل شماره 6 را ببینید).

صفحات در نور منعکس شده در پس زمینه تاریک مشاهده می شوند.

ما در برخی مکان‌ها نوارهای حلقه‌ای شکل کمانی روشن یا بسته را مشاهده می‌کنیم که شکل نامنظم دارند.

فشار را تغییر دهید و تغییر مکان و شکل راه راه ها را مشاهده کنید.

معلم: مشاهدات در این کار فردی است. الگوی تداخلی را که مشاهده می کنید ترسیم کنید.

توضیح: سطوح صفحات نمی توانند کاملاً یکنواخت باشند، بنابراین فقط در چند مکان لمس می شوند. در اطراف این مکان ها، نازک ترین گوه های هوا با اشکال مختلف تشکیل شده است که تصویری از تداخل را به نمایش می گذارد. (تصویر شماره 7).

در نور عبوری حداکثر شرایط 2h=kl

معلم: پدیده تداخل و پلاریزاسیون در فناوری ساخت و ساز و مهندسی برای بررسی تنش های ایجاد شده در گره های جداگانه سازه ها و ماشین ها استفاده می شود. روش تحقیق فوتوالاستیک نام دارد. به عنوان مثال، زمانی که مدل قطعه تغییر شکل می دهد، همگنی شیشه آلی نقض می شود.ماهیت الگوی تداخل، تنش های داخلی در قطعه را منعکس می کند.(تصویر شماره 8) .

II. به فعلیت رساندن دانش در مورد موضوع "پراش نور" (تکرار مطالب مورد مطالعه).

معلم: قبل از انجام قسمت دوم کار، مطالب اصلی را تکرار می کنیم.

چه پدیده ای پدیده پراش نامیده می شود؟

شرایط برای تجلی پراش.

توری پراش، انواع و خواص اصلی آن.

شرایط برای مشاهده حداکثر پراش.

چرا بنفش به مرکز الگوی تداخل نزدیکتر است؟

دانش آموزان (پاسخ های پیشنهادی):

پراش پدیده انحراف موج از انتشار مستقیم خطی هنگام عبور از سوراخ های کوچک و گرد کردن موانع کوچک توسط موج است.

شرایط تجلی پراش: د < ، جایی که داندازه مانع است، طول موج است. ابعاد موانع (سوراخ ها) باید کوچکتر یا متناسب با طول موج باشد. وجود این پدیده (پراش) دامنه قوانین اپتیک هندسی را محدود می کند و دلیل محدودیت قدرت تفکیک ابزارهای نوری است.

توری پراش یک دستگاه نوری است که ساختار تناوبی از تعداد زیادی عنصر با فاصله منظم است که نور بر روی آنها پراش می شود. ضربات با مشخصات مشخص و ثابت برای یک توری پراش معین در فواصل زمانی منظم تکرار می شوند د(دوره شبکه). توانایی یک توری پراش برای تجزیه پرتو نوری که بر روی آن فرود آمده به طول موج، ویژگی اصلی آن است. توری های پراش بازتابنده و شفاف وجود دارد. در دستگاه های مدرن عمدتاً از توری های پراش بازتابی استفاده می شود..

شرایط برای مشاهده حداکثر پراش:

کار آزمایشی شماره 4.

"مشاهده پراش نور توسط یک شکاف باریک"

تجهیزات: (سانتی متر نقشه شماره 9)

1. لغزنده کولیس را جابجا می کنیم تا فاصله ای به عرض 0.5 میلی متر بین فک ها ایجاد شود.
2. قسمت اریب اسفنج ها را نزدیک چشم قرار می دهیم (پوسته را به صورت عمودی قرار می دهیم).
3. از طریق این شکاف ما به موضوع عمودی واقع شده لامپ سوزان نگاه می کنیم.
4. ما نوارهای رنگین کمانی را به موازات آن در دو طرف نخ مشاهده می کنیم.
5. عرض شکاف را در محدوده 0.05 - 0.8 میلی متر تغییر می دهیم. هنگام عبور از شکاف های باریک تر، نوارها از هم دور می شوند، گسترده تر می شوند و طیف های مجزایی را تشکیل می دهند. هنگامی که از پهن ترین شکاف مشاهده می شود، حاشیه ها بسیار باریک و نزدیک به یکدیگر هستند.
6. دانش آموزان آنچه را که در دفترچه خود می بینند ترسیم می کنند.

کار آزمایشی شماره 5.

"مشاهده پراش نور بر روی پارچه کاپرون".

تجهیزات: یک لامپ با رشته مستقیم، پارچه نایلونی به اندازه 100x100 میلی متر (شکل 10)

1. ما از طریق پارچه نایلونی به نخ یک لامپ در حال سوختن نگاه می کنیم.
2. ما یک "تقاطع پراش" را مشاهده می کنیم (الگویی به شکل دو نوار پراش که در یک زاویه قائمه متقاطع شده اند).
3. دانش آموزان تصویری را که می بینند در یک دفترچه ترسیم می کنند (تقاطع پراش).

توضیح: یک قله پراش سفید در مرکز پوسته قابل مشاهده است. در k=0، اختلاف مسیر موج برابر با صفر است، بنابراین حداکثر مرکزی سفید است.

صلیب به این دلیل به دست می آید که نخ های پارچه دو توری پراش هستند که با شکاف های متقابل عمود بر هم تا شده اند. ظاهر رنگ های طیفی با این واقعیت توضیح داده می شود که نور سفید از امواجی با طول های مختلف تشکیل شده است. حداکثر پراش نور برای طول موج های مختلف در مکان های مختلف به دست می آید.

کار آزمایشی شماره 6.

"مشاهده پراش نور در یک صفحه گرامافون و یک دیسک لیزر".

تجهیزات: لامپ رشته ای مستقیم، صفحه گرامافون (شکل 11 را ببینید)

صفحه گرامافون یک توری پراش خوب است.

1. رکورد را طوری قرار می دهیم که شیارها موازی با رشته لامپ باشند و پراش نور بازتابی را مشاهده می کنند.
2. ما طیف های پراش روشن چند مرتبه را مشاهده می کنیم.

توضیح: روشنایی طیف های پراش به فرکانس شیارهای اعمال شده روی رکورد و به زاویه تابش پرتوها بستگی دارد. (شکل 12 را ببینید)

پرتوهای تقریباً موازی وارد شده از رشته لامپ از برجستگی های مجاور بین شیارها در نقاط A و B منعکس می شود. پرتوهای منعکس شده در زوایای دیگر دارای اختلاف مسیر مشخصی هستند که در نتیجه امواج اضافه می شوند.

اجازه دهید پراش را روی دیسک لیزری به روشی مشابه مشاهده کنیم. (شکل 13 را ببینید)

سطح سی دی یک مسیر مارپیچ با پله ای قابل مقایسه با طول موج نور مرئی است. پدیده های پراش و تداخل در سطح ریزدانه ظاهر می شوند. نکات برجسته سی دی ها رنگین کمانی دارند.

کار آزمایشی شماره 7.

"مشاهده رنگ پراش حشرات از عکس".

تجهیزات: (نقشه های شماره 14، 15، 16 را ببینید.)

معلم: رنگ پراش پرندگان، پروانه ها و سوسک ها در طبیعت بسیار رایج است. تنوع گسترده ای در سایه های رنگ های پراش مشخصه طاووس، قرقاول، لک لک سیاه، مرغ مگس خوار و پروانه است. رنگ پراش حیوانات نه تنها توسط زیست شناسان، بلکه توسط فیزیکدانان نیز مورد مطالعه قرار گرفت.

دانش آموزان به عکس ها نگاه می کنند.

توضیح: سطح بیرونی پرهای بسیاری از پرندگان و بدنه بالایی پروانه ها و سوسک ها با تکرار منظم عناصر ساختاری با دوره زمانی یک تا چند میکرون مشخص می شود که یک توری پراش را تشکیل می دهد. به عنوان مثال، ساختار چشم های مرکزی دم طاووس را در شکل شماره 14 می توان دید، رنگ چشم ها بسته به نحوه تابش نور به آنها، از چه زاویه ای به آنها نگاه می کنیم تغییر می کند.

سوالات کنترلی (هر دانش آموز کارتی با یک کار دریافت می کند - به سوالات به صورت کتبی پاسخ دهید ):

1. نور چیست؟
2. چه کسی ثابت کرد که نور یک موج الکترومغناطیسی است؟
3. سرعت نور در خلاء چقدر است؟
4. چه کسی تداخل نور را کشف کرد؟
5. چه چیزی رنگ رنگین کمانی لایه های تداخلی نازک را توضیح می دهد؟
6. آیا امواج نور دو لامپ رشته ای می توانند تداخل داشته باشند؟ چرا؟
7. چرا یک لایه ضخیم روغن رنگین کمانی ندارد؟
8. آیا موقعیت حداکثر پراش اصلی به تعداد شکاف های توری بستگی دارد؟
9. چرا رنگ رنگین کمانی ظاهری یک فیلم صابون همیشه تغییر می کند؟

مشق شب (به صورت گروهی با در نظر گرفتن ویژگی های فردی دانش آموزان).

- گزارشی با موضوع "پارادوکس واویلوف" تهیه کنید.

- با کلمات کلیدی "تداخل"، "پراش" جدول کلمات متقاطع بسازید.

ادبیات:

1. Arabadzhi V.I. رنگ پراش حشرات / کوانتوم شماره 2، 1975
2. Volkov V.A. تحولات درس جهانی در فیزیک. درجه 11. - م.: واکو، 2006.
3. کوزلوف اس.ا. در مورد برخی از ویژگی های نوری سی دی ها. / «فیزیک در مدرسه» شماره 1، 1385
4. سی دی / "فیزیک در مدرسه" شماره 1، 1385
5. Myakishev G.Ya.، Bukhovtsev B.B. فیزیک: Proc. برای 11 سلول میانگین مدرسه - M .: آموزش و پرورش، 2000
6. Fabrikant V.A. پارادوکس واویلف / "کوانتوم" شماره 2، 1971
7. فیزیک: Proc. برای 11 سلول میانگین مدرسه / N.M. Shakhmaev، S.N. Shakhmaev، D.Sh. Shodiev. - م .: آموزش و پرورش، 1991.
8. فرهنگ دایره المعارف فیزیکی / "دایره المعارف شوروی"، 1983.
9. کلاس های آزمایشگاهی پیشانی فیزیک در پایه های 7 - 11 موسسات آموزشی: کتاب. برای معلم / V.A. Burov، Yu.I. Dik، B.S. Zworykin و دیگران؛ اد. V.A. Burova، G.G. Nikiforova. - M .: تحصیلات: Proc. روشن، 1996

وزارت آموزش و پرورش و فرهنگ

منطقه تولا

موسسه آموزشی دولتی آموزش حرفه ای متوسطه منطقه تولا
"کالج پلی تکنیک لیپکوفسکی"

به درس آزاد "مشاهده تداخل و پراش نور" (کار آزمایشگاهی)

لیپکی، 2012

تهیه شده توسط استاد

وروبیوا E.A. یادداشت توضیحی

کار آزمایشگاهی با استفاده از برنامه رایانه ای "کار آزمایشگاهی مجازی در فیزیک پایه 11" (نسخه آموزشی الکترونیکی انتشارات درفا) انجام می شود.

با کمک برنامه، نتایج آزمایش ها بر روی صفحه نمایش کامپیوتر نمایش داده می شود. این یکی از کارهای آزمایشگاهی است که بر روی آن توانایی دانش آموزان برای مشاهده و تجزیه و تحلیل آنچه می بینند، تقویت می شود. در طول کار آزمایشگاهی، اهداف زیر دنبال می شود:

آموزش:

خلاصه دانش در مورد موضوع "تداخل و پراش نور"؛

استفاده از دانش نظری برای توضیح پدیده های طبیعی.

آموزشی:

کمک به شکل گیری علاقه به فیزیک و روند دانش علمی؛

برای کمک به گسترش افق دانش آموزان، توسعه توانایی نتیجه گیری از نتایج آزمایش.

گزارش این کار بر اساس اصل "ما چیزی را مشاهده کردیم ..." است. نتایج مشاهدات توسط دانشجویان در گزارش کار آزمایشگاهی که در دستورالعمل انجام کار آزمایشگاهی برای دانشجویان تخصص 140118 و 190631 آمده است ثبت می شود. در پایان کار آزمایشگاهی سوالات کنترلی داده می شود که باید برای اعتبار در کارهای آزمایشگاهی پاسخ داده شود. کنترل دانش را می توان با استفاده از تست کامپیوتری یا پاسخ شفاهی دانش آموز انجام داد. پس از اتمام موفقیت آمیز کار آزمایشگاهی، یک نمره "گذر" داده می شود.

در طول کلاس ها:

بخش 1. به فعلیت رساندن دانش در موضوع "تداخل نور" (تکرار مطالب مورد مطالعه)

معلم:

1. چه پدیده ای تداخل نور نامیده می شود؟
2. کدام امواج با تداخل مشخص می شوند؟
3. امواج منسجم را تعریف کنید.

دانش آموزان: پاسخ به سوالات:

پاسخ های پیشنهادی:

1. تداخل پدیده ای است که مشخصه امواج با هر ماهیت باشد: مکانیکی و الکترومغناطیسی. تداخل پدیده ای است که زمانی رخ می دهد که دو (یا چند) موج نوری یک دوره در یک محیط همسانگرد همگن روی هم قرار می گیرند و در نتیجه انرژی موج در فضا دوباره توزیع می شود (1، ص 344) موج حاصل تقویت می شود. یا ضعیف شده است.
2. شرط لازم برای تداخل امواج، پیوستگی آنهاست. (1، ص 345)
3. امواجی که فرکانس یکسان و اختلاف فاز ثابت دارند را همدوس می گویند.(1، ص 345)

معلم:

دانش آموزان: در توصیه های روش شناختی، توجیه نظری بخش 1 را در نظر بگیرید (پیوست)

معلم: تصویر قسمت 1 مرحله 3 را نمایش می دهد. (پیوست)

دانش آموزان: نکته 4 توصیه های روش شناختی را رعایت کنید. توضیحات شفاهی: ما نوارهای افقی تیره و روشن را مشاهده می کنیم که با تغییر ضخامت فیلم، عرض آنها تغییر می کند.

معلم: تصویر روی صفحه را تغییر می دهد

دانش آموزان مرحله 5 را انجام دهید. پاسخ پیشنهادی ما رنگ بندی نوارهای نور را در رنگ های طیفی مشاهده می کنیم. در بالا - آبی (بنفش)، زیر - قرمز. این رنگ‌بندی با وابستگی موقعیت نوارهای نور به طول موج نور فرودی توضیح داده می‌شود. از آنجایی که نور سفید پیچیده است و از هفت رنگ تشکیل شده است.

معلم

دانش آموزان انجام نقطه 6. پاسخ پیشنهادی: تشکیل حلقه های تداخلی را که به رنگ های طیفی رنگ آمیزی شده اند در قسمت های بالایی و پایینی آن مشاهده می کنیم. لبه بالایی هر حلقه نور دارای رنگ آبی (بنفش) است، لبه پایینی قرمز است. با کاهش ضخامت لایه، حلقه ها منبسط می شوند و تحت نیروی گرانش به سمت پایین حرکت می کنند.

معلم تصویر روی صفحه را تغییر می دهد.

دانش آموزان انجام نقطه 7. پاسخ پیشنهادی: در بعضی جاها راه راه های حلقه ای شکل و یا بسته به شکل نامنظم روشن رنگین کمانی را مشاهده می کنیم. به دلیل ایده آل نبودن شکل سطوح تماس، نازک ترین شکاف های هوا بین صفحات ایجاد می شود.

معلم تصویر روی صفحه را تغییر می دهد.

دانش آموزان انجام نقطه 8. پاسخ پیشنهادی: وقتی نیرویی که صفحات را فشرده می کند تغییر می کند، محل و شکل نوارها تغییر می کند. با کاهش ضخامت شکاف هوا، رنگ کمانی کمتر قابل توجه می شود.

معلم تصویر روی صفحه را تغییر می دهد.

دانش آموزان مرحله 9 را دنبال کنید. پاسخ پیشنهادی: تداخل پرتوهای نور منعکس شده به ویژه مشهود است. ما طیف روشنی از پرتوهای نور از بنفش تا قرمز را می بینیم. روشنایی به فرکانس شیارهای اعمال شده بستگی دارد.

بخش 2. به فعلیت رساندن دانش در مورد موضوع "پراش نور" (تکرار مطالب مورد مطالعه)

معلم: قبل از انجام کارهای آزمایشی، مطالب اصلی را تکرار می کنیم:

1. به چه پدیده ای پراش نور می گویند؟
2. شرایط تجلی پراش.

دانش آموزان: پاسخ به سوالات:

پاسخ های پیشنهادی:

1. پراش پدیده انحراف موج از انتشار مستقیم خطی هنگام عبور از سوراخ های کوچک و خم شدن موانع کوچک توسط موج است (1، ص 350).
2. شرط تجلی پراش: اندازه مانع کمتر یا مساوی طول موج باشد. ابعاد موانع (سوراخ ها) باید کوچکتر یا متناسب با طول موج باشد. (1، ص 351)

معلم: بیایید به بخش عملی آن برویم.

دانش آموزان: توجيه نظري بخش 2 را در توصيه هاي روش شناسي مطالعه كنيد (ضميمه)

معلم: تصاویر قسمت 2 مرحله 1 را نمایش می دهد. (پیوست)

دانش آموزان: بند 1 قسمت 2 دستورالعمل را رعایت کنید. توضیحات شفاهی: نوارهای رنگین کمانی در دو طرف نخ به موازات آن قابل مشاهده است. با کاهش عرض شکاف، نوارها از هم دور می شوند، گسترده تر می شوند و طیف هایی به وضوح قابل تشخیص را تشکیل می دهند. از آنجایی که موانع به شکل شکاف کولیس متناسب با طول موج نور مرئی می شوند.

معلم تصویر روی صفحه را تغییر می دهد.

دانش آموزان انجام نقطه 2. پاسخ پیشنهادی: هنگامی که کولیس به آرامی حول محور عمودی می‌چرخد، نوارهای رنگین کمانی از هم دور می‌شوند و گسترده‌تر می‌شوند و طیف‌هایی به وضوح قابل تشخیص را تشکیل می‌دهند.

معلم تصویر روی صفحه را تغییر می دهد.

دانش آموزان مرحله 3 را انجام دهید. پاسخ پیشنهادی: زمانی که نوارهای روشن و تیره در طرفین نخ قرار می گیرند، یک الگوی پراش به دست می آید و یک نوار روشن در وسط در ناحیه سایه هندسی مشاهده می شود.

معلم تصویر روی صفحه را تغییر می دهد.

دانش آموزان مرحله 4 را انجام دهید. پاسخ پیشنهادی: حداکثر پراش نور سفید در مرکز صلیب قابل مشاهده است و در هر نوار چندین رنگ کمانی وجود دارد. رشته ها در فضا با زاویه قائمه همدیگر را قطع می کنند، بنابراین یک شبکه دو بعدی به دست می آید.

معلم: پس از تجزیه و تحلیل مشاهدات، نتیجه گیری لازم است.

دانش آموزان نتیجه گیری کنید پاسخ پیشنهادی: در این آزمایشگاه ویژگی های مشخصه پدیده های تداخل و پراش نور را مشاهده و توضیح دادیم.

معلم : برای اعتبار بخشیدن به کار آزمایشگاهی لازم است در پایان کار آزمایشگاهی به سوالات کنترلی پاسخ داده شود.

ادبیات:

1. (ص 344 و 350)
2. (ص 416، 420، 425)

کاربرد

آزمایشگاه شماره 11

مشاهده تداخل و پراش نور

هدف کار: ویژگی های مشخصه تداخل و پراش نور را مطالعه کنید.

قسمت اول

مشاهده تداخل نور

تجهیزات: 1) کبریت، 2) چراغ روح، 3) یک گلوله پنبه روی سیم در لوله آزمایش، مرطوب شده با محلول کلرید سدیم، 4) یک حلقه سیم با دسته، 5) یک لیوان با محلول صابون ، 6) یک لوله شیشه ای ، 7) صفحات شیشه ای - 2 عدد ، 8) CD-ROM.

توجیه نظری

تجهیزات لازم برای مشاهده تداخل نور بر روی یک فیلم صابونی در شکل 1 نشان داده شده است. برای مشاهده تداخل با تابش تک رنگ، یک توده پشم پنبه مرطوب شده با محلول کلرید سدیم به شعله یک لامپ الکلی وارد می شود. در این حالت شعله زرد می شود. با فرو بردن حلقه سیم 4 در محلول صابون 5، یک فیلم صابون به دست می آید، به صورت عمودی قرار می گیرد و در برابر یک پس زمینه تاریک زیر نور زرد یک لامپ روح بررسی می شود. شکل گیری نوارهای افقی تیره و زرد رنگ (شکل 2) و تغییر عرض آنها با کاهش ضخامت فیلم را مشاهده کنید.

در نقاطی از فیلم که اختلاف مسیر پرتوهای همدوس برابر با تعداد زوج نیم موج است، نوارهای روشن و در تعداد فرد نیم موج، نوارهای تیره مشاهده می شود.

هنگامی که فیلم با نور سفید (از پنجره یا لامپ) روشن می شود، نوارهای روشن رنگ می شوند: در بالا - آبی، در پایین - قرمز. با استفاده از یک لوله شیشه ای 6، یک حباب صابون کوچک روی سطح محلول صابون دمیده می شود. هنگامی که با نور سفید روشن می شود، تشکیل حلقه های تداخل رنگی مشاهده می شود. با کاهش ضخامت فیلم، حلقه ها منبسط شده و به سمت پایین حرکت می کنند.

تداخل همچنین هنگام در نظر گرفتن سطح تماس دو صفحه شیشه ای 7 که با یکدیگر فشرده شده اند مشاهده می شود.

به دلیل ایده آل نبودن شکل سطوح در تماس، نازک ترین شکاف های هوا بین صفحات ایجاد می شود که نوارهای حلقه ای شکل یا بسته به شکل نامنظم روشن و درخشان می دهد.

هنگامی که نیروی فشرده کننده صفحات تغییر می کند، مکان و شکل نوارها هم در نور بازتابی و هم در نور عبوری تغییر می کند.

پدیده تداخل پرتوهای نور منعکس شده به ویژه هنگام در نظر گرفتن سطح یک CD به وضوح مشاهده می شود.

قسمت دوم

مشاهده پراش نور

تجهیزات : 1) کولیس، 2) لامپ با رشته مستقیم، 3) قاب مقوایی با بریدگی که در آن سیمی به قطر 0.1-0.3 میلی متر کشیده شده است، 4) پارچه نایلونی مشکی.

توجیه نظری

پراش نور در نقض مستقیم انتشار پرتوهای نور، خم شدن نور در اطراف موانع، در نفوذ نور به منطقه یک سایه هندسی آشکار می شود. توزیع فضایی شدت نور در پشت ناهمگنی محیط، الگوی پراش را مشخص می کند.

به عنوان ناهمگنی محیط، از شکاف بین فک های کولیس در کار استفاده شده است. از طریق این شکاف به نخ عمودی لامپ سوزان نگاه می کنند. در عین حال، نوارهای رنگین کمان در دو طرف نخ به موازات آن قابل مشاهده است. با کاهش عرض شکاف، نوارها از هم دور می شوند، گسترده تر می شوند و طیف هایی به وضوح قابل تشخیص را تشکیل می دهند. این اثر به ویژه با چرخش صاف کولیس حول محور عمودی به خوبی مشاهده می شود.

الگوی پراش دیگری بر روی یک رشته نازک مشاهده می شود. یک قاب با یک رشته در برابر پس زمینه یک لامپ سوزان به موازات رشته قرار می گیرد (شکل) با برداشتن و نزدیک کردن قاب به چشم، زمانی که نوارهای روشن و تیره در طرفین قرار می گیرند، الگوی پراش به دست می آید. رشته، و در وسط، در ناحیه سایه هندسی آن، نوار نورانی مشاهده می شود (شکل ).

یک الگوی پراش را می توان روی پارچه کاپرون مشاهده کرد. در پارچه کاپرون دو جهت متمایز متقابل عمود وجود دارد. پارچه را حول محور بچرخانید، از طریق پارچه به رشته یک لامپ در حال سوختن نگاه کنید، به یک الگوی پراش واضح به شکل دو نوار پراش که در زوایای قائمه متقاطع شده اند (تقاطع پراش) به دست آورید. حداکثر پراش سفید در مرکز صلیب قابل مشاهده است و چندین رنگ در هر نوار قابل مشاهده است.

سفارش کار

قسمت اول

1. چراغ روح را روشن کنید.

2. یک گلوله پنبه مرطوب شده با محلول کلرید سدیم را داخل شعله قرار دهید.

3. حلقه سیمی را در محلول صابون فرو کنید تا یک فیلم صابون تشکیل شود.

4. الگوی تداخل به دست آمده بر روی فیلم را هنگامی که توسط نور زرد یک لامپ روح روشن می شود، ترسیم کنید.

5. ترتیب تناوب رنگ ها را در الگوی تداخل زمانی که فیلم با نور سفید روشن می شود را توضیح دهید.

6. از یک لوله شیشه ای برای دمیدن حباب کوچک صابون روی سطح محلول صابون استفاده کنید. علت حرکت حلقه های تداخلی به سمت پایین را توضیح دهید.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. الگوی تداخل مشاهده شده از دو صفحه شیشه ای فشرده را شرح دهید.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. با افزایش نیرویی که صفحات را به هم فشار می دهد، الگوی مشاهده شده چگونه تغییر می کند؟

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. الگوی تداخل زمانی که یک CD روشن می شود را شرح دهید.

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

قسمت دوم

1. دو الگوی پراش مشاهده شده در هنگام بررسی رشته لامپ سوزان از طریق شکاف کولیس (با عرض شکاف 0.05 و 0.8 میلی متر) را ترسیم کنید.

a = 0.05 میلی متر a = 0.8 میلی متر

2. تغییر در ماهیت الگوی تداخل را با چرخش صاف کولیس حول محور عمودی (a = 0.8 میلی متر) توضیح دهید.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. قاب را با نخ در پس زمینه یک لامپ سوزان موازی با رشته قرار دهید (شکل 3 را ببینید). با حرکت دادن قاب نسبت به چشم، اطمینان حاصل کنید که در وسط، در ناحیه سایه هندسی نخ، یک نوار روشن مشاهده می شود. الگوی پراش مشاهده شده برای یک رشته نازک را ترسیم کنید.

4. از میان پارچه نایلونی مشکی به رشته یک لامپ در حال سوختن نگاه کنید. با چرخاندن پارچه حول محور، به یک الگوی پراش واضح به شکل دو نوار پراش که در زوایای قائمه متقاطع شده اند، دست پیدا کنید. صلیب پراش مشاهده شده را ترسیم کنید، آن را توصیف کنید.

نتیجه :

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

سوالات کنترلی:

1. چه چیزی تداخل نور نامیده می شود؟
2. به چه امواجی منسجم می گویند؟
3. شرط حداکثر و حداقل تداخل را فرموله کنید.
4. پراش نور چقدر است؟

ادبیات:

1. دیمیتریوا V.F. فیزیک برای حرفه های تخصص های فنی: کتاب درسی برای موسسات آموزشی آموزش متوسطه حرفه ای - M .: مرکز انتشارات "آکادمی"، 2010. - 448 ص.(ص 344 و 350)
2. Pinsky A.A., Granovsky G.Yu. فیزیک: کتاب درسی / ویرایش. ویرایش یو.آی. دیکا، ن.س. پوریشوا. - ویرایش دوم، Rev. - M.: FORUM: INFRA-M، 2005. - 560 p.: ill. - (تحصیلات حرفه ای)(ص 416، 420، 425)

موضوع: مشاهده پدیده های تداخل و پراش نور.

هدف کار: مطالعه تجربی پدیده تداخل و پراش.

تجهیزات:

• لیوان با محلول صابون؛
• حلقه سیم با دسته؛
• پارچه نایلونی؛
• سی دی;
• لامپ رشته ای؛
• کولیس;
• دو بشقاب شیشه ای؛
• تیغه;
• موچین؛
• پارچه نایلونی.

بخش تئوری

تداخل پدیده ای است که مشخصه امواج با هر ماهیت است: مکانیکی، الکترومغناطیسی. تداخل موج عبارت است از افزودن دو (یا چند) موج در فضا که در نقاط مختلف آن تقویت یا تضعیف موج حاصل به دست می آید. برای تشکیل یک الگوی تداخل پایدار، منابع موج منسجم (همسان) مورد نیاز است. امواج همدوس امواجی هستند که فرکانس یکسان و اختلاف فاز ثابت دارند.

حداکثر شرایط Δd = ± kλ، حداقل شرایط Δd = ± (2k + 1)λ/2جایی که k =0; ± 1; ± 2; ± 3؛...(تفاوت مسیر امواج برابر با تعداد زوج نیم موج است

الگوی تداخل یک تناوب منظم از مناطق با شدت نور افزایش یافته و کاهش یافته است. تداخل نوری، توزیع مجدد فضایی انرژی تابش نور هنگامی است که دو یا چند موج نوری روی هم قرار می گیرند. در نتیجه در پدیده های تداخل و پراش نور، قانون بقای انرژی رعایت می شود. در ناحیه تداخل، انرژی نور تنها بدون تبدیل به انواع دیگر انرژی، دوباره توزیع می شود. افزایش انرژی در برخی از نقاط الگوی تداخل نسبت به کل انرژی نور با کاهش آن در نقاط دیگر جبران می شود (انرژی نور کل انرژی نوری دو پرتو نور از منابع مستقل است).
نوارهای روشن با حداکثر انرژی مطابقت دارند، نوارهای تیره با حداقل انرژی مطابقت دارند.

پراش پدیده انحراف موج از انتشار مستقیم خطی هنگام عبور از سوراخ های کوچک و گرد کردن موانع کوچک توسط موج است. شرایط تجلی پراش: د< λ, جایی که د- اندازه مانع، λ - طول موج ابعاد موانع (سوراخ ها) باید کوچکتر یا متناسب با طول موج باشد. وجود این پدیده (پراش) دامنه قوانین اپتیک هندسی را محدود می کند و دلیل محدودیت قدرت تفکیک ابزارهای نوری است. توری پراش یک دستگاه نوری است که ساختار تناوبی از تعداد زیادی از عناصر منظم مرتب شده است که نور بر روی آنها پراش می شود. ضربات با مشخصات مشخص و ثابت برای یک توری پراش معین در فواصل زمانی منظم تکرار می شوند د(دوره شبکه). توانایی یک توری پراش برای تجزیه پرتو نوری که بر روی آن فرود آمده به طول موج، ویژگی اصلی آن است. توری های پراش بازتابنده و شفاف وجود دارد. در دستگاه های مدرن عمدتاً از توری های پراش بازتابی استفاده می شود. شرایط برای مشاهده حداکثر پراش: d sin(φ) = ± kλ

دستورالعمل برای کار

1. قاب سیم را به محلول صابون آغشته کنید. الگوی تداخل را در فیلم صابون رعایت کرده و رسم کنید. هنگامی که فیلم با نور سفید (از پنجره یا لامپ) روشن می شود، نوارهای روشن رنگ می شوند: در بالا - آبی، در پایین - قرمز. از یک لوله شیشه ای برای دمیدن حباب صابون استفاده کنید. او را تماشا کن هنگامی که با نور سفید روشن می شود، تشکیل حلقه های تداخل رنگی مشاهده می شود. با کاهش ضخامت فیلم، حلقه ها منبسط شده و به سمت پایین حرکت می کنند.

به سوالات پاسخ دهید:

1. چرا حباب های صابون رنگین کمانی دارند؟
2. راه راه های رنگین کمان چه شکلی هستند؟
3. چرا رنگ حباب همیشه تغییر می کند؟

2. بشقاب های شیشه ای را کاملا پاک کنید، آنها را کنار هم بگذارید و با انگشتان خود فشار دهید. به دلیل شکل غیر ایده آل سطوح در تماس، نازک ترین حفره های هوا بین صفحات ایجاد می شود که نوارهای حلقوی رنگین کمانی روشن یا بسته به شکل نامنظم ایجاد می کند. هنگامی که نیروی فشرده کننده صفحات تغییر می کند، مکان و شکل نوارها هم در نور بازتابی و هم در نور عبوری تغییر می کند. تصاویری را که می بینید بکشید.

به سوالات پاسخ دهید:

1. چرا نوارهای حلقوی رنگین کمانی روشن یا راه راه های نامنظم در مکان های مجزای تماس بین صفحات مشاهده می شود؟
2. چرا شکل و محل حاشیه های تداخلی به دست آمده با تغییر فشار تغییر می کند؟

3. یک سی دی را به صورت افقی در سطح چشم قرار دهید. چه چیزی را مشاهده می کنید؟ پدیده های مشاهده شده را توضیح دهید. الگوی تداخل را شرح دهید.

4. از طریق پارچه نایلونی به رشته یک لامپ در حال سوختن نگاه کنید. با چرخاندن پارچه حول محور، به یک الگوی پراش واضح به شکل دو نوار پراش که در زوایای قائمه متقاطع شده اند، دست پیدا کنید. صلیب پراش مشاهده شده را ترسیم کنید.

5. هنگام بررسی رشته لامپ سوزان از طریق شکافی که توسط فک های یک کولیس (با عرض شکاف 0.05 میلی متر و 0.8 میلی متر) تشکیل شده است، دو الگوی پراش را مشاهده کنید. تغییر در ماهیت الگوی تداخل را هنگامی که کولیس به آرامی حول محور عمودی می چرخد ​​(با عرض شکاف 0.8 میلی متر) توضیح دهید. این آزمایش را با دو تیغه تکرار کنید و آنها را روی هم فشار دهید. ماهیت الگوی تداخل را شرح دهید

یافته های خود را ثبت کنید. مشخص کنید در کدام یک از آزمایشات شما پدیده تداخل مشاهده شده است؟ انکسار؟