Laboratorio n. 1 3
Argomento: Osservazione dei fenomeni di interferenza e diffrazione della luce
Scopo: durante l'esperimento per dimostrare l'esistenza dei fenomeni di diffrazione e inter-
interferenza, nonché essere in grado di spiegare le ragioni della formazione dell'interferenza
modelli di diffrazione
Se la luce è un flusso di onde, allora il fenomeno dovrebbe essere osservato interferenza, cioè, l'aggiunta di due o più onde. Tuttavia, è impossibile ottenere uno schema di interferenza (massimi e minimi di illuminazione alternati) utilizzando due sorgenti luminose indipendenti.
Per ottenere uno schema di interferenza stabile, sono necessarie onde corrispondenti (coerenti). Devono avere la stessa frequenza e la stessa differenza di fase costante (o differenza di percorso) in qualsiasi punto dello spazio.
Si osserva uno schema di interferenza stabile su sottili film di cherosene o olio sulla superficie dell'acqua, sulla superficie di una bolla di sapone.
Newton ottenne un semplice schema di interferenza osservando il comportamento della luce in un sottile strato d'aria tra una lastra di vetro e una lente piano-convessa ad essa sovrapposta.
Diffrazione- piegarsi attorno ai bordi degli ostacoli da parte delle onde - è inerente a qualsiasi fenomeno ondulatorio. Le onde deviano dalla propagazione rettilinea ad angoli notevoli solo su ostacoli le cui dimensioni sono paragonabili alla lunghezza d'onda, e la lunghezza d'onda dell'onda luminosa è molto piccola (4 10 -7 m - 8 10 -7 m) .
In questo lavoro di laboratorio, saremo in grado di osservare l'interferenza e
diffrazione, oltre a spiegare questi fenomeni sulla base della teoria.
Attrezzatura: - lastre di vetro - 2 pezzi;
Kapron patchwork o cambric;
Lampada a filamento dritto, candela;
Calibri
Procedura di lavoro:
Nota : deve essere emesso un rapporto sull'esecuzione di ciascun esperimento in base a
il seguente schema: 1) disegno;
2) spiegazione dell'esperienza.
IO . Osservazione del fenomeno dell'interferenza luminosa.
1. Pulisci accuratamente le lastre di vetro, uniscile e strizzale con le dita.
2. Esaminare le lastre alla luce riflessa , su uno sfondo scuro (posizionarli
è necessario affinché non si formi un bagliore troppo luminoso sulla superficie del vetro
da finestre o pareti bianche).
3. In alcuni punti in cui le placche entrano in contatto, si osservano i luminosi colori dell'arcobaleno.
anulare o forma irregolare strisce.
4. Disegnare il modello di interferenza osservato.
II . Osservazione del fenomeno della diffrazione.
a) 1. Installare uno spazio largo 0,05 mm tra le ganasce della pinza.
2. Avvicina la fessura all'occhio, posizionandola verticalmente.
3. Guardando attraverso la fessura un filo luminoso posizionato verticalmente
lampada, candela, osservare, strisce arcobaleno su entrambi i lati del filo
(spettri di diffrazione).
4. Aumentando la larghezza della fenditura, nota come questo cambiamento influisce sulla diffrazione
immagine zionale.
5. Disegna e spiega gli spettri di diffrazione ottenuti dalla fenditura
calibro per lampada e candela.
b) 1. Osservare gli spettri di diffrazione utilizzando brandelli di nylon o
2. Abbozza e spiega il modello di diffrazione ottenuto sul patch
III . Dopo aver condotto gli esperimenti, trarre una conclusione generale basata sui risultati delle osservazioni.
Domande di controllo:
1. Perché in una stanza normale dove non si osservano molte fonti di luce
interferenza? Quale condizione devono soddisfare queste fonti?
Indica questa condizione.
2. Quale fenomeno si osserva sulla superficie delle bolle di sapone?
Chi e come ha spiegato questo fenomeno?
3. Qual è l'esperienza di Jung? Quali sono i suoi risultati?
4. Quali ostacoli può aggirare un'onda luminosa?
5. Quale fenomeno, insieme all'interferenza e alla diffrazione, ha avuto luogo nell'osservazione
le tue esperienze? Come si è manifestato?
Obiettivo del lavoro: Indagare la dipendenza del periodo di oscillazione di un pendolo a filo dalla lunghezza del filo e di un pendolo a molla dalla massa del carico.
Attrezzatura: treppiede, righello, peso del filo, set di pesi, cronometro, molla.
Spiegazioni per il lavoro
Un pendolo a filamento è costituito da un peso m sospeso su un filo di lunghezza inestensibile privo di peso l. Viene espressa la dipendenza del periodo di oscillazione del pendolo del filo dalla lunghezza del filo
formula: .
Un pendolo a molla è costituito da un carico di massa m sospeso da una molla di rigidezza k. La dipendenza del periodo di oscillazione di un pendolo a molla dalla massa del carico è espressa dalla formula: .
Compiti
Assembla il pendolo a corda.
Disegna un diagramma dell'esperienza.
Misura il tempo di 15-20 oscillazioni (il numero di oscillazioni in tutti gli esperimenti dovrebbe essere lo stesso).
Modificando la lunghezza del filo (solo aumentando o solo diminuendo), misurare il tempo di oscillazione altre 4 volte.
Compilare la Tabella 1 dei risultati di misurazione e calcolo:
| numero esperienza | Lunghezza filo, l, m | Intervallo di tempo, t, s | Periodo di oscillazione, | Periodo di oscillazione, |
| 1 | ||||
| 2 | ||||
| 3 | ||||
| 4 | ||||
| 5 |
7. Verificare i calcoli utilizzando la formula: .
Tracciare un grafico del periodo di oscillazione di un pendolo a filo in funzione della lunghezza del filo.
Assembla il pendolo a molla.
Disegna un diagramma dell'esperienza.
Determina la rigidezza della molla:
b) determinare la forza F , e misurare anche la corrispondente estensione della molla X;
c) calcolare il coefficiente di rigidezza della molla utilizzando la formula: .
Misura il tempo di 10-15 oscillazioni (il numero di oscillazioni in tutti gli esperimenti dovrebbe essere lo stesso).
Cambiando la massa del carico (solo aumentando o solo diminuendo), misurare il tempo di oscillazione altre 4 volte.
Determina il periodo di oscillazione del pendolo in ogni esperimento usando la formula: T=t/N.
Compilare la Tabella 2 dei risultati di misurazione e calcolo:
| numero esperienza | Peso del carico, m, kg | Intervallo di tempo, t, s | Periodo di oscillazione, | Periodo di oscillazione, |
| 1 | ||||
| 2 | ||||
| 3 | ||||
| 4 | ||||
| 5 |
Domande di controllo
Quali vibrazioni sono chiamate libere?
In che modo il periodo di oscillazione è correlato alla frequenza?
Il periodo di oscillazione di un corpo cambierà se viene posto dall'aria all'acqua?
Qual è il significato fisico della fase di oscillazione?
Letteratura
Il lavoro è di 2 ore
Laboratorio n. 11
Soggetto: Ricerca sui fenomeniinterferenza e diffrazione della luce
Obiettivo del lavoro: Esplorare caratteristiche interferenza e diffrazione della luce.
Attrezzatura: fiammiferi, una lampada a spirito, un batuffolo di cotone su un filo in una provetta inumidita con una soluzione di cloruro di sodio, un anello di filo con manico, un bicchiere con una soluzione di sapone, un tubo di vetro, piatti di vetro -2 pezzi ., CD-ROM, calibro, lampada a filamento dritto, tessuto in nylon colore nero.
Spiegazioni per il lavoro
Osservazione dell'interferenza luminosa
Per osservare l'interferenza con la radiazione monocromatica, un pezzo di cotone idrofilo inumidito con una soluzione di cloruro di sodio viene introdotto nella fiamma di una lampada ad alcool. In questo caso, la fiamma è colorata giallo. Immergendo un anello di filo metallico in una soluzione di sapone, si ottiene una pellicola di sapone, posta verticalmente ed esaminata sfondo scuro quando illuminato dalla luce gialla di una lampada ad alcool. Osservare la formazione di strisce orizzontali scure e gialle e un cambiamento nella loro larghezza al diminuire dello spessore del film.
In quei punti del film in cui la differenza di percorso dei raggi coerenti è uguale a un numero pari di semionde, si osservano bande chiare e, in un numero dispari di semionde, si osservano bande scure.
Quando il film è illuminato con luce bianca (da una finestra o da una lampada), si verifica la colorazione delle strisce chiare: in alto Colore blu, sotto - rosso. Con tubo di vetro sulla superficie soluzione di sapone soffia piccolo bolla di sapone. Se illuminato con luce bianca, si osserva la formazione di anelli di interferenza colorati. Quando lo spessore del film diminuisce, gli anelli si espandono e si abbassano.
L'interferenza si osserva anche quando si considera la superficie di contatto di due lastre di vetro compresse l'una con l'altra.
A causa della forma non ideale delle superfici a contatto, i vuoti d'aria più sottili si formano tra le piastre, dando vita a strisce anulari iridescenti luminose o chiuse di forma irregolare.
Quando la forza che comprime le piastre cambia, la posizione e la forma delle bande cambiano sia in luce riflessa che trasmessa.
Il fenomeno dell'interferenza dei raggi luminosi riflessi è particolarmente evidente quando si considera la superficie di un CD.
Osservazione della diffrazione della luce
La diffrazione della luce si manifesta nella violazione della rettilineità della propagazione dei raggi luminosi, nell'arrotondamento degli ostacoli da parte delle onde e nella penetrazione della luce nella regione di un'ombra geometrica.
Come disomogeneità del mezzo, nel lavoro viene utilizzato uno spazio tra le ganasce del calibro. Attraverso questa fessura guardano il filo posizionato verticalmente della lampada accesa. Allo stesso tempo, le strisce arcobaleno sono visibili su entrambi i lati del filo, parallele ad esso. Quando la larghezza della fenditura diminuisce, le bande si allontanano, si allargano e formano spettri chiaramente distinguibili. Questo effetto si osserva particolarmente bene con una rotazione uniforme del calibro attorno all'asse verticale.
Un altro modello di diffrazione si osserva su un filamento sottile. Una cornice con un filo è posta sullo sfondo di una lampada accesa parallela al filamento. Rimuovendo e avvicinando la cornice all'occhio, si ottiene uno schema di diffrazione, quando ai lati del filo si trovano strisce chiare e scure, e al centro, nella regione della sua ombra geometrica, si osserva una striscia chiara.
Un modello di diffrazione può essere osservato sul tessuto kapron. Nel tessuto kapron ci sono due distinte direzioni reciprocamente perpendicolari. Girando il tessuto attorno all'asse, guarda attraverso il tessuto il filamento di una lampada accesa, ottenendo un chiaro schema di diffrazione sotto forma di due bande di diffrazione incrociate ad angolo retto (croce di diffrazione). Un massimo di diffrazione è visibile al centro della croce Colore bianco e in ogni striscia - diversi colori.
Compiti
Studia le linee guida per eseguire il lavoro di laboratorio da solo.
Eseguire esperimenti sull'osservazione dell'interferenza della luce.
Esperienza 2: esaminare la pellicola di sapone quando è illuminata da luce bianca (proveniente da una finestra o da una lampada).
Spiegare l'ordine di alternanza dei colori nello schema di interferenza quando il film è illuminato con luce bianca.
Esperienza 3: Usa un tubo di vetro per soffiare una piccola bolla di sapone sulla superficie della soluzione di sapone. Spiegare il motivo del movimento verso il basso degli anelli di interferenza.
Esperienza 4: stringere insieme due lastre di vetro. Descrivere il modello di interferenza osservato. Determinare il cambiamento nel modello di interferenza con l'aumentare della forza che comprime le piastre.
Esperienza 5: prendi il cd e puntalo su di esso raggi di luce da una lampadina. Descrivi lo schema di interferenza quando un CD è illuminato.
Eseguire esperimenti sull'osservazione della diffrazione della luce.
Esperienza 2: prendi un tessuto di nylon e guarda attraverso di esso il filamento di una lampada accesa. Ruotando il tessuto attorno all'asse, si ottiene un chiaro schema di diffrazione sotto forma di due bande di diffrazione incrociate ad angolo retto. Disegna la croce di diffrazione osservata, descrivila.
Prepara un rapporto, dovrebbe contenere: il nome dell'argomento e lo scopo del lavoro, i disegni dei modelli di interferenza e diffrazione, la loro descrizione e spiegazioni, conclusioni sul lavoro.
Domande di controllo
Definire l'interferenza e la diffrazione della luce.
In quali condizioni si osserva la figura di interferenza?
Assegna un nome alla condizione di coerenza delle onde luminose.
Ciò dimostra il fenomeno dell'interferenza della luce.
Fai esempi di diffrazione della luce.
Letteratura
Dmitrieva V. F. Fisica per professioni e specialità di un profilo tecnico: un libro di testo per istituzioni educative Presto e media. prof. formazione scolastica. - M.: Centro editoriale "Academy", 2014;
Samoilenko P.I. Fisica per professioni e specialità del profilo socio-economico: un libro di testo per istituti scolastici di primaria e secondaria prof. formazione scolastica. - M.: Centro editoriale "Academy", 2013;
Kasyanov VD Notebook per lavori di laboratorio. Grado 10. - M.: Otarda, 2014.
Il lavoro è di 2 ore
Laboratorio #12
Soggetto: Misurare la lunghezza d'onda della luce con un reticolo di diffrazione
Obiettivo del lavoro: misurare la lunghezza d'onda della luce utilizzando un reticolo di diffrazione.
Attrezzatura: sorgente luminosa, reticolo di diffrazione, dispositivo per misurare la lunghezza d'onda della luce.
Spiegazioni per il lavoro
Un reticolo di diffrazione viene utilizzato per scomporre la luce in uno spettro e misurare la lunghezza d'onda della luce. Il reticolo di diffrazione più semplice è una lastra di vetro sulla quale, con l'ausilio di un'accurata macchina divisoria, vengono applicati dei graffi paralleli tra loro e vengono installate strette strisce intatte. I punti graffiati sono opachi alla luce e le onde luminose che si avvicinano alla grata girano attorno a questi graffi. È consuetudine chiamare il periodo del reticolo d la somma delle dimensioni delle bande trasparenti e opache. Ad esempio, se il reticolo di diffrazione ha 100 linee per 1 mm, il periodo del reticolo è d=0,01 mm.
Lascia che un raggio di luce parallelo monocromatico (tutte le onde hanno la stessa lunghezza d'onda) cada sul reticolo lungo la normale. La luce che passa attraverso strette fenditure subisce diffrazione e i raggi deviano dalla direzione originale ad angoli diversi. Ciascuna fenditura del reticolo di diffrazione può essere considerata una sorgente indipendente di radiazione coerente. Pertanto, in ogni punto dello schermo, avverrà la somma di numerosi raggi provenienti da ciascuna fenditura del reticolo di diffrazione, e si verificherà la loro interferenza. Poiché l'onda luminosa iniziale cade normalmente sul reticolo, le fasi iniziali di tutti i raggi sono le stesse. La distanza dal reticolo allo schermo è molto maggiore delle sue dimensioni, quindi i raggi provenienti da diverse fenditure, infrangendosi con lo stesso angolo Θ, colpiranno lo stesso punto sullo schermo. La sua coordinata b è determinata dall'espressione:
sin Θ ≈ tg Θ = b/ UN,
dove si presume che gli angoli di diffrazione siano piccoli, quindi è possibile sostituire il valore del seno con la tangente. La differenza di percorso di questi raggi è correlata all'angolo di diffrazione dalla relazione:
Se la differenza nel percorso dei raggi è uguale a un numero intero m=1,2,3, ... lunghezze d'onda, allora: ∆ = m λ, e quando sommati, si rafforzano reciprocamente e si osserva un massimo , detto massimo di diffrazione principale di ordine m.
Gli angoli di diffrazione corrispondenti ai massimi principali sono determinati dalla formula:
∆=d sin Θm = mλ.
Il lato destro di questa equazione è chiamato equazione del reticolo di diffrazione. Come si può vedere da esso, la posizione del massimo di diffrazione dipende dalla lunghezza d'onda e dall'ordine del massimo m: maggiore è la lunghezza d'onda della luce e il numero d'ordine, maggiore è l'angolo di diffrazione. Pertanto, quando il reticolo viene illuminato con luce bianca, i raggi con lunghezze d'onda diverse vengono diffratti ad angoli diversi e, di conseguenza, il massimo di diffrazione viene convertito in uno spettro. In questo caso, sullo schermo si forma un insieme di spettri, che possono parzialmente sovrapporsi (uno spettro corrisponde a ciascun valore dell'ordine di diffrazione m). Il numero limite di spettri ottenibili con un reticolo determina il rapporto: m max =d/λ.
Quando m=0, l'immagine è creata da un raggio parallelo al raggio di luce incidente (Θ=0) e le azioni di tutti i raggi sono sommate, indipendentemente dalla lunghezza d'onda, quindi si osserva una striscia di luce bianca al centro.
Compiti
Studia le linee guida per eseguire il lavoro di laboratorio da solo.
Posizionare il reticolo di diffrazione nel telaio dello strumento.
Guardando attraverso il reticolo di diffrazione, puntare lo strumento verso la sorgente luminosa in modo che quest'ultima sia visibile attraverso la stretta fessura di mira dello schermo. In questo caso, spettri di diffrazione di diversi ordini di grandezza appaiono su entrambi i lati della fenditura su uno sfondo nero. Se gli spettri sono inclinati, ruotare il reticolo di un certo angolo finché l'inclinazione non viene eliminata. Determina la posizione dei bordi rosso e viola dello spettro per il 1° e il 2° ordine. Misurare la distanza dallo schermo al reticolo e calcolare la lunghezza d'onda per la luce viola e rossa utilizzando la formula:
Distanza UNè dal reticolo allo schermo, la distanza b è dalla fenditura alla linea dello spettro dell'onda da determinare, m è l'ordine dello spettro, d è la costante del reticolo.
Ripetere le misurazioni delle lunghezze della luce viola e rossa a una distanza minore UN dal reticolo di diffrazione.
Registra i risultati delle misurazioni e dei calcoli nella tabella:
| numero esperienza | costante reticolare, d, mm | Ordine dello spettro, m | Distanza dal reticolo alla scala, UN, mm | Valore di deviazione, b, mm | Lunghezza d'onda della luce, λ, mm |
||
| Viola | rosso | Viola | rosso |
||||
| 1 | |||||||
| 2 | |||||||
Prepara un rapporto, dovrebbe contenere: il nome dell'argomento e lo scopo del lavoro, un elenco equipaggiamento necessario, rapporti calcolati, una tabella con i risultati di misurazioni e calcoli, una conclusione sul lavoro.
Rispondi verbalmente Domande di controllo.
Domande di controllo
Quali lunghezze d'onda (luce rossa o viola) diffrangono di più e perché?
Definire la diffrazione della luce.
In che modo l'angolo di diffrazione dipende dal periodo del reticolo?
A cosa serve un reticolo di diffrazione?
Come determinare la lunghezza d'onda della luce?
Letteratura
Dmitrieva VF Fisica per professioni e specialità di profilo tecnico: un libro di testo per l'inizio delle istituzioni educative. e media. prof. formazione scolastica. - M.: Centro editoriale "Academy", 2014;
Samoilenko P.I. Fisica per professioni e specialità del profilo socio-economico: un libro di testo per istituti scolastici di primaria e secondaria prof. formazione scolastica. - M.: Centro editoriale "Academy", 2013;
Kasyanov VD Notebook per lavori di laboratorio. Grado 10. - M.: Otarda, 2014.
Il lavoro è di 2 ore
Tema: Ottica
Lezione: Lavoro pratico sul tema "Osservazione di interferenze e diffrazione della luce"
Nome:"Osservazione di interferenza e diffrazione della luce".
Bersaglio: studiare sperimentalmente l'interferenza e la diffrazione della luce.
Attrezzatura: lampada con filamento dritto, 2 lastre di vetro, telaio in filo metallico, soluzione di sapone, calibro, carta spessa, pezzo di cambric, filo di nylon, clip.
Esperienza 1
Osservazione della figura di interferenza mediante lastre di vetro.
Prendiamo due lastre di vetro, prima le puliamo accuratamente, quindi le pieghiamo bene e le strizziamo. Quel modello di interferenza, che vediamo nelle lastre, deve essere abbozzato.
Per vedere il cambiamento nell'immagine dal grado di compressione degli occhiali, è necessario prendere il dispositivo di bloccaggio e comprimere le piastre con l'ausilio di viti. Di conseguenza, il modello di interferenza cambia.
Esperienza 2
Interferenza su film sottili.
Per osservare questo esperimento, prendiamo dell'acqua saponosa e un telaio metallico, quindi vediamo come si forma una pellicola sottile. Se il telaio viene abbassato in acqua saponosa, dopo averlo sollevato, al suo interno è visibile una pellicola di sapone. Osservando questo film in luce riflessa, si possono vedere frange di interferenza.
Esperienza 3
Interferenza della bolla di sapone.
Per l'osservazione, usiamo una soluzione saponosa. Facciamo bolle di sapone. Il modo in cui le bolle brillano è l'interferenza della luce (vedi Fig. 1).
Riso. 1. Interferenza luminosa nelle bolle
L'immagine che osserviamo potrebbe assomigliare a questa (vedi Fig. 2).
Riso. 2. Modello di interferenza
Questa è un'interferenza della luce bianca quando mettiamo una lente sul vetro e la illuminiamo con una semplice luce bianca.
Se si utilizzano filtri luminosi e si illumina con luce monocromatica, il modello di interferenza cambia (cambia l'alternanza di bande scure e chiare) (vedere Fig. 3).
Riso. 3. Utilizzo dei filtri
Passiamo ora all'osservazione della diffrazione.
La diffrazione è un fenomeno ondulatorio inerente a tutte le onde, che si osserva ai bordi di qualsiasi oggetto.
Esperienza 4
Diffrazione della luce da una piccola fenditura stretta.
Creiamo uno spazio tra le ganasce della pinza spostando le sue parti con l'aiuto di viti. Per osservare la diffrazione della luce, fissiamo un foglio di carta tra le labbra del calibro in modo che questo foglio di carta possa poi essere estratto. Successivamente, portiamo questa stretta fessura perpendicolarmente vicino all'occhio. Quando si osserva una fonte di luce intensa (una lampada a incandescenza) attraverso la fenditura, si può vedere la diffrazione della luce (vedi Fig. 4).
Riso. 4. Diffrazione della luce da una sottile fenditura
Esperienza 5
Diffrazione su carta spessa
Se prendi un foglio di carta spesso e fai un'incisione con un rasoio, avvicinando questo taglio di carta all'occhio e cambiando la posizione delle due foglie adiacenti, puoi osservare la diffrazione della luce.
Esperienza 6
Diffrazione in un piccolo foro
Per osservare tale diffrazione, abbiamo bisogno di un grosso foglio di carta e di uno spillo. Usando uno spillo, fai un piccolo foro nel foglio. Quindi avviciniamo il foro all'occhio e osserviamo una fonte di luce intensa. In questo caso è visibile la diffrazione della luce (vedi Fig. 5).
Il cambiamento nel modello di diffrazione dipende dalla dimensione dell'apertura.
Riso. 5. Diffrazione della luce da un piccolo foro
Esperienza 7
Diffrazione della luce su un pezzo di tessuto trasparente denso (nylon, cambric).
Prendiamo un nastro di cambrico e, posizionandolo a poca distanza dagli occhi, guardiamo attraverso il nastro una fonte di luce intensa. Vedremo la diffrazione, i.e. strisce multicolori e una croce luminosa, che consisterà in linee dello spettro di diffrazione.
La figura mostra le fotografie della diffrazione che osserviamo (vedi Fig. 6).
Riso. 6. Diffrazione della luce
Rapporto: dovrebbe presentare i modelli di interferenza e diffrazione che sono stati osservati durante il lavoro.
Il cambiamento nelle linee caratterizza il modo in cui si verifica l'una o l'altra procedura di rifrazione e addizione (sottrazione) di onde.
Sulla base del modello di diffrazione ottenuto dalla fenditura, è stato creato un dispositivo speciale: reticolo di diffrazione. È un insieme di fessure attraverso le quali passa la luce. Questo dispositivo è necessario per condurre studi dettagliati sulla luce. Ad esempio, utilizzando un reticolo di diffrazione, è possibile determinare la lunghezza d'onda della luce.
- Fisica().
- Primo settembre. Giornale educativo e metodico ().
16. Diffrazione della luce. Principio di Huygens-Fresnel. Diffrazione di Fresnel e Fraunhofer. Reticolo di diffrazione. Diffrazione di raggi X.
La diffrazione delle onde luminose consiste nell'arrotondamento di ostacoli da parte di onde, ostacoli di varia forma e nell'ingresso di onde nella regione d'ombra. L'effetto della diffrazione delle onde è pronunciato quando
le dimensioni degli ostacoli che superano la lunghezza d'onda risultano essere
commisurato alla lunghezza d'onda Tuttavia, il fenomeno della diffrazione della luce
osservato da oggetti di grandi dimensioni, ma in questo caso è necessario
rimuovere lo schermo di sorveglianza a lunga distanza.
In condizioni di laboratorio, la diffrazione viene eseguita su una base dell'ordine di 1 m,
e un effetto pronunciato si riscontra quando la dimensione delle barriere d=1 mm o meno.
Il fenomeno della diffrazione della luce può essere rappresentato qualitativamente in base al principio di Huygens (c-c 17c)
Principio di Huygens Prendiamo una fonte di luce. Ogni punto del fronte d'onda è
sorgente elementare di onde secondarie. Il fronte d'onda nel momento successivo fornisce l'inviluppo delle onde secondarie.
Principio di Huygens-Fresnel: ogni punto del fronte d'onda è una sorgente elementare di onde secondarie, l'interferenza delle onde secondarie determina l'illuminazione in un dato punto dello schermo di osservazione.
Tuttavia, il principio di Huygens non consente di determinare l'intensità della luce proveniente dalla barriera questa direzione, quindi, la soluzione del problema della diffrazione della luce è solo qualitativa. Fresnel ha integrato il principio di Huygens con il principio dell'interferenza della luce.
Esprimiamo l'illuminazione in un dato punto sullo schermo di osservazione in base a Principio G-F per un fronte d'onda libero.
Annotiamo l'ampiezza dell'impatto elementare sul TO: 
(1)
- ampiezza delle oscillazioni emanate dalla superficie del fronte d'onda con un'area di 1m 2
- l'ampiezza dell'oscillazione emanante dalla sezione elementare del fronte d'onda con un'area 
Scriviamo l'oscillazione stessa: 
(1a)
Per determinare l'entità dell'impatto dell'intero fronte d'onda in un dato punto, è necessario tener conto dell'interferenza delle onde secondarie secondo Fresnel, in altre parole, è necessario integrare l'ultimo f-lu sull'intero superficie 
(2)
Il calcolo con la formula (2) è solitamente un compito difficile. Fresnel ha sviluppato un metodo in futuro che è stato chiamato il metodo delle zone di Fresnel., Il che rende relativamente facile determinare una serie di problemi. illuminazione senza ricorrere a complesse integrazioni L'essenza del metodo è che la superficie del fronte d'onda non è divisa in infinitamente piccolo
D 
diffrazione in raggi convergenti (diffrazione di Fresnel)
Considera una disposizione in cui c'è una sorgente puntiforme di luce, uno schermo di osservazione, e tra di loro c'è un oggetto di diffrazione sotto forma di un trasparente
schermo del foro. Usiamo il metodo delle zone di Fresnel.
Usiamo il principio di Huygens-Fresnel.
In t.O - l'effetto della diffrazione nei raggi convergenti.
Diffrazione in fasci paralleli (diffrazione di Fraunhofer)
Fraunhofer (tedesco, prima metà del XIX secolo)
Dopo aver attraversato l'oggetto di diffrazione, i raggi
correre in parallelo
.Il significato fisico del principio di Huygens-Fresnel. Derivazione in base alle leggi dell'ottica geometrica.
Secondo Huygens, la luce è un'onda. (Formulazione del principio di Huygens)
Derivazione in base alla legge di rifrazione
Problemi di diffrazione in raggi //-x
Il compito è calcolare la distribuzione dell'illuminazione
schema di diffrazione nel piano dello schermo E (nella focale
piano della lente L). Secondo il principio G-F
strisce elementari dX da X=0 a X=b arrivando a
arbitrario T.O. Interf. pres. somma
di tutte queste influenze elementari, tenendo conto delle relazioni di fase. Durante il calcolo, lo faremo
tenere conto della differenza di fase delle oscillazioni in entrata
v 
t.O è determinato dalla differenza nel percorso delle oscillazioni di vari elementi e la differenza di percorso è facilmente
è espresso in termini di angolo di diffrazione ψ. Dal piano AC perpendicolare alla trave
raggi diffratti, raggi da luoghi differenti per passare un diverso percorso geometrico,
ma lo stesso percorso ottico. Quello. la differenza di percorso è determinata dalla differenza di distanza da
piano slot al piano AC.
- l'ampiezza della vibrazione emanata dall'intera larghezza della fessura,
- l'ampiezza dell'oscillazione, gap uscente, larghezza unitaria.
- l'ampiezza dell'oscillazione emanata dalla larghezza infinitamente piccola della fessura (dx)
-oscillazione elementare proveniente da TO dall'elemento dx 
.
(7)
L'intensità del raggio di luce e l'illuminazione nel TO o l'energia portata a questo punto è proporzionale al quadrato dell'ampiezza: 
(8)
(8a),
Descriviamo graficamente la distribuzione (8) e (8a):
Come risulta dal calcolo della distribuzione dell'illuminazione sullo schermo
E rappresenta il massimo principale di maggiore illuminazione
E il sistema del secondario debole adiacente
massimi separati da un minimo di illuminazione zero.
Formuliamo la condizione per minimi e massimi secondari. Per formare un minimo
è necessario che il numeratore nelle formule (7) e (8) giri a zero, purché il denominatore non sia uguale a zero.
Se: 
-minimo zero luce, allora il numeratore è uguale a zero, mentre il denominatore non è uguale a 0, 
(9)- minimok=1, 2, 3,…
Se: 
-massimi secondari, allora il numeratore (8) è uguale a 1 
(10)-secondary highsk=1, 2, 3,… Nei massimi secondari 
Formula (11)
Tutti i risultati possono essere confermati sulla base del metodo dei diagrammi vettoriali, che sono fruttuosi in una serie di problemi.
Reticolo di diffrazione
Il reticolo di diffrazione è un dispositivo spettrale moderno di altissima qualità. Caratteristiche del reticolo di diffrazione:
- area libera di dispersione, 
- limite di risoluzione spettrale, R - potere di risoluzione spettrale, 
- luminosità del dispositivo, 
-
dispersione angolare.
La teoria della differenza. i reticoli saranno considerati utilizzando il metodo dell'induzione. Nel ragionamento, aumenteremo il numero di fessure del reticolo e osserveremo l'effetto di tale aumento sulla distribuzione dell'illuminazione. Oltre ai reticoli trasparenti depositati su lastre di vetro o quarzo fuso, sono largamente utilizzati i reticoli riflettenti i cui tratti vengono applicati sulla superficie metallica. specchio, piano o convesso. Rigonfiamento. vengono utilizzati reticoli riflettenti senza l'uso di lenti in vetro o quarzo. ciò consente di effettuare ricerche spettrali nella regione del lontano UV dello spettro, per la quale anche l'aria è un mezzo fortemente assorbente.
Cassa Rass difr. da 2 slot identici.
Lascia: b- la larghezza di ogni fessura, c- la distanza tra le fessure.m
∆φ vicino \u003d 0 a res \u003d 2a 0; io=4io 0
v. 1: ∆φ vicino =π a res =0; io=0;
v.2: φ vicino \u003d 2π a res \u003d 2a 2; io=4io 2 ;
v.3.∆φ vicino =3π a res =0; io=0;
v. 4: ∆φ vicino \u003d 4π a res \u003d 2a 4 I \u003d 4I 4;
analogamente si considera quando aumenta il numero di fessure 1) all'aumentare del numero di fessure nel reticolo, i massimi principali si restringono. La larghezza del massimo principale risulta essere proporzionale a 1/N, N è il numero di slot. 2) Intensità dei capitoli. i massimi aumentano in proporzione a N 2 .3) I massimi ei minimi secondari compaiono tra massimi principali adiacenti, il numero di secondi. max=N-2 e N-1 – minimi. In pratica si usano reticoli in cui il numero di fessure è 10.000 o anche 100.000; quindi un vero reticolo ottico forma un sistema di larghezze molto strette proporzionali a 1/N e un massimo principale molto forte, mentre i massimi secondari creano solo un debole sfondo. massimo principale per un reticolo reale:
(12)-conv. capitoli max dalla griglia 
(13) Tra i mn-va min dal reticolo, di particolare interesse è il 1° minimo adiacente principale. dato massimo. 
(16) dovek=0,1,2,..; m=1,2,…N-1.F-la(16) dà conv. minimi dal reticolo. Considerando 
(17)-conv. min-in dalla griglia
Fondamentali. santo difr. grigliati comp. nella ridistribuzione del primario raggio in alcuni selezionato cento direzioni specifiche di ud-x conv. capitoli massimo(14)
il reticolo è un riemettitore di luce. Il calcolo porta alla funzione di distribuzione dell'intensità: 
(18), dove I 0 è l'intensità del reticolo ad un angolo ψ=0
- metà dello sfasamento dai bordi di uno slot
- mezzo sfasamento da fasci adiacenti
(18), dove I 0 è l'intensità del reticolo ad un angolo ψ=0
La prima formula trigonometrica (18) tiene conto dell'effetto della diffrazione da una fenditura, la seconda tiene conto dell'effetto dell'interferenza del raggio N. Nei massimi principali la 2a funzione trigonometrica in (18a) assume il valore massimo pari a 1. Nella f-le (18b) il 2° trigonametro. f-i nei massimi principali assume il valore N 2 e m / y I 0 e I 01 ha il rapporto: 
, è facile dimostrare che max. 2° valore trigonometrico. f-ii, cioè il suo valore nella regione dei massimi principali: 
(14)
Il valore zero della 2a funzione trigonometrica corrisponde alla condizione 
(17) – minimi (zero), k=0,1,2…., m=1,2,3,…, N-1
La principale teoria f-esima del reticolo differenziale è la condizione dei massimi principali (14). Una relazione importante della teoria della diffrazione reticolare è la condizione dei minimi (17). È facile vedere che la sostituzione (14) in f-lu (18a) porta al fatto che il 2° trigono. fattore def. nell'incertezza (0/0). Se questa incertezza si rivela secondo L'Hospital, vedremo che questo rapporto assume il valore massimo pari a 1. Quindi. f-la (14) – condizione max. nah-Xia in pieno accordo con la distribuzione (18a). Analogamente, la sostituzione (17) di minimi (zero) in (18a) porta al fatto che il numeratore del fattore trigonometrico si annulla, mentre il denominatore risulta essere diverso da zero, cioè relazione (17) inverte il 2° trig. fattore a zero. F-la (17) è per intero
secondo (18a). L'uso di diff. dic. - un potente dispositivo spettrale progettato per le misurazioni.
“Osservazione della diffrazione della luce da una stretta fenditura”
Attrezzatura: (cm disegno n° 9)
Spostiamo il cursore della pinza fino a formare uno spazio di 0,5 mm di larghezza tra le ganasce.
Avviciniamo all'occhio la parte smussata delle spugne (posizionando il guscio in verticale).
Attraverso questo spazio guardiamo il filo posizionato verticalmente della lampada accesa.
Osserviamo strisce iridescenti parallele ad esso su entrambi i lati del filo.
Modifichiamo la larghezza della fessura nell'intervallo 0,05 - 0,8 mm. Quando passano a fenditure più strette, le bande si allontanano, si allargano e formano spettri distinti. Se viste attraverso la fessura più ampia, le frange sono molto strette e vicine l'una all'altra.
Gli alunni disegnano ciò che vedono sui loro quaderni.
Lavoro sperimentale n. 5.
“Osservazione della diffrazione della luce su tessuto kapron”.
Attrezzatura: lampada a filamento dritto, tessuto in nylon di dimensioni 100x100mm (Figura 10)
Guardiamo attraverso il tessuto di nylon il filo di una lampada accesa.
Osserviamo una "croce di diffrazione" (uno schema sotto forma di due bande di diffrazione incrociate ad angolo retto).
Gli alunni disegnano su un quaderno l'immagine che vedono (croce di diffrazione).
Spiegazione: Un picco di diffrazione bianco è visibile al centro della crosta. A k=0, la differenza del percorso dell'onda è uguale a zero, quindi il massimo centrale è bianco.
La croce si ottiene perché i fili del tessuto sono due reticoli di diffrazione piegati insieme con asole tra loro perpendicolari. L'aspetto dei colori spettrali è spiegato dal fatto che la luce bianca è costituita da onde di diverse lunghezze. Il massimo di diffrazione della luce per diverse lunghezze d'onda si ottiene in posizioni diverse.
Lavoro sperimentale n. 6.
“Osservazione della diffrazione della luce su un disco grammofonico e su un disco laser”.
Attrezzatura: lampada a filamento diritto, disco grammofonico (vedi figura 11)
Il disco del grammofono è un buon reticolo di diffrazione.
Posizioniamo il disco in modo che i solchi siano paralleli al filamento della lampada e osserviamo la diffrazione in luce riflessa.
Osserviamo spettri di diffrazione luminosi di diversi ordini.
Spiegazione: La luminosità degli spettri di diffrazione dipende dalla frequenza dei solchi applicati al disco e dall'ampiezza dell'angolo di incidenza dei raggi. (vedi figura 12)
I raggi quasi paralleli incidenti dal filamento della lampada vengono riflessi dai rigonfiamenti adiacenti tra le scanalature nei punti A e B. I raggi riflessi con un angolo uguale all'angolo di incidenza formano un'immagine del filamento della lampada sotto forma di una linea bianca. I raggi riflessi ad altri angoli hanno una certa differenza di percorso, a seguito della quale vengono aggiunte le onde.
Osserviamo la diffrazione su un disco laser in modo simile. (vedi figura 13)
La superficie di un CD è una traccia a spirale con un passo paragonabile alla lunghezza d'onda della luce visibile, sulla cui superficie a grana fine compaiono fenomeni di diffrazione e interferenza. I punti salienti dei CD sono iridescenti.
Diffrazione delle onde sull'acqua
Metodi di ricerca nella scienza - si tratta di un sistema di tecniche e procedure per attività finalizzate all'adempimento di uno specifico compito di ricerca. Qualsiasi scienza utilizza, insieme a metodi scientifici generali, metodi di ricerca specifici. Per raggiungere l'obiettivo in uno studio particolare, viene utilizzato un sistema di metodi, la cui scelta corretta ottimizza lo studio e ne aumenta l'efficacia. Metodi teorici della ricerca psicologica e pedagogica indirettamente e direttamente vanno all'analisi dei processi educativi reali (le loro cause, fonti di sviluppo, il sistema di condizioni che assicurano il loro effettivo funzionamento). metodi empirici finalizzato alla diagnosi e al cambiamento dello stato dell'oggetto in esame. Metodi di analisi quantitativa e qualitativa consentire di sistematizzare le informazioni ottenute utilizzando metodi empirici e trarre conclusioni preliminari sulla presenza di relazioni causali tra i fenomeni. Nel campo del sapere umanitario, a cui appartiene la pedagogia, si stanno diffondendo metodi di ricerca qualitativa che precedono la selezione e l'applicazione di metodi matematici e statistici. Aiutano a evitare l'unilateralità nell'ottenere conoscenze scientifiche, livellando l'individualità degli alunni e assicurano anche una percezione olistica delle loro differenze come un fatto e una norma oggettivi. Mantenere un equilibrio tra quantitativo e qualitativo in uno studio particolare consente di raggiungere la vera scientificità. In un'analisi qualitativa, una persona interessa il ricercatore non solo come oggetto di studio e fonte di informazioni, ma anche come mondo speciale di immagini ed esperienze. V. V. Kraevsky evidenzia alcuni dei più tratti caratteristici dei metodi di ricerca qualitativa: - gli strumenti di misurazione sono sviluppati e testati nel corso del lavoro scientifico stesso, sono spesso specifici, riflettono un approccio di ricerca individuale; - le procedure di ricerca a livello qualitativo sono raramente duplicate; - l'analisi viene effettuata riassumendo idee dai dati empirici raccolti; l'organizzazione dei dati è finalizzata all'ottenimento di un quadro olistico. Le scienze psicologiche e pedagogiche sono progettate per identificare i modelli del processo educativo come basi oggettive dell'attività pedagogica. La scelta dei metodi per un particolare studio è compito del ricercatore, le cui soluzioni sono considerate di seguito. lezioni.. 2.5. Regolarità come oggetto di ricerca scientifica. Qualsiasi scienza indaga su una certa classe di regolarità che oggettivamente esistono in un'area prescelta della realtà. La conoscenza delle regolarità consente di modellare i processi che si svolgono in una determinata area, di prevederli e di progettare attività (produttive) efficaci. Allo stesso tempo, sotto regolarità si riferisce a relazioni causali che si ripetono in modo persistente tra i fenomeni. Molti educatori si considerano "specialisti" nel campo della psicologia. : in fondo comunicano, risolvono problemi educativi, si “capiscono”, ecc. Infatti noi stiamo parlando sul cosiddetto "psicologia della vita"che ha pieno diritto all'esistenza. Molti psicologi professionisti si affidano all'esperienza della psicologia quotidiana, compresa la propria. esperienza di vita. Ma nella ricerca psicologica e pedagogica è ancora necessario distinguere psicologia scientifica e psicologia quotidiana. Yu. B. Gippenreiter individua seguenti differenze . 1. La conoscenza quotidiana è concreta, connessa a situazioni di vita specifiche, mentre la psicologia scientifica si sforza per la conoscenza generalizzata, basato sull'assegnazione di modelli generali di vita e comportamento delle persone. 2. La conoscenza quotidiana è più intuitiva e dentro scienza psicologica alla ricerca di una spiegazione razionale fenomeni mentali, ad es. per una migliore comprensione e persino previsione. 3. ^ La conoscenza quotidiana viene trasmessa in modi molto limitati (per passaparola, tramite lettere, ecc.) e conoscenza scientifica trasmesso attraverso - un sistema speciale per fissare l'esperienza accumulata da una persona(attraverso libri, conferenze, accumulati nelle scuole scientifiche, ecc.). 4. Dentro Nella psicologia quotidiana, l'acquisizione della conoscenza avviene attraverso l'osservazione, il ragionamento o attraverso l'esperienza diretta di determinati eventi da parte di una persona. IN psicologia scientifica, nuove conoscenze si ottengono in studi ed esperimenti speciali, nonché in forme speciali pensiero scientifico e immaginazione ("esperimento immaginario"). 5. ^ La psicologia scientifica ha un materiale fattuale vasto, diversificato e unico che è inaccessibile a qualsiasi portatore di psicologia quotidiana.. Una caratteristica speciale della conoscenza scientifica è la sua coerenza e ordine, che consente a ogni psicologo professionista di navigare in tutta la diversità di questa conoscenza. ^ Ma allo stesso tempo, non si può dire che la psicologia scientifica sia necessariamente "migliore" della psicologia quotidiana, poiché in effetti si completano a vicenda”. In psicologia, la ricerca di schemi generali si distingue per la generalizzazione delle informazioni scientifiche ricevute. Le caratteristiche psicologiche di un individuo sono preziose come dato di fatto per conclusioni generalizzate sui modelli della psicologia dello sviluppo, della psicologia dell'educazione, della psicologia della personalità e delle differenze individuali e della psicologia sociale. Nelle attività educative, si distinguono abbastanza spesso i seguenti modelli psicologici generali: - l'apprendimento porta allo sviluppo;- lo sviluppo è connesso con la formazione naturale E funzioni mentali superiori (memorizzazione logica, pensiero intenzionale, immaginazione creativa, arbitrarietà dei processi mentali); - espansione della zona dello stato attuale delle conoscenze e delle abilità del bambinoè dato da un adulto competente (insegnante e genitore) attraverso zona di sviluppo prossimale;- la presa in considerazione delle caratteristiche psicologiche legate all'età degli studenti viene effettuata attraverso la comprensione dello stato da parte dell'insegnante situazione sociale sviluppo del bambino, le possibilità del divenire attività principale, neoplasie psicologiche legate all'età; - l'attività educativa si forma sulla base della completezza dello sviluppo dell'attività principale nella fase di età precedente(attività di gioco), e il suo effettivo sviluppo pone le basi per il dispiegamento della successiva (attività di comunicazione); - la base dell'efficacia della padronanza dello studente attività didattiche- Questo compito di apprendimento, che viene risolto attraverso formazione graduale di azioni mentali; - efficace interazione nell'attività di comunicazione tra insegnante e studente implica la necessità di costruire relazioni rilevanti che determinano le possibilità di influenza reciproca e comprensione reciproca. In pedagogia identificato e formulato una serie di relazioni regolari comuni esistenti nell'attività pedagogica. V. V. Kraevsky individua quanto segue: - lo sviluppo da parte delle generazioni più giovani dell'esperienza sociale delle generazioni più anziane (si fa riferimento ogniqualvolta si tratta di scienza pedagogica e il suo oggetto) - l'essenza sociale dell'educazione, la condizionalità di tutti i suoi elementi dallo stato socio-economico della società; - l'interazione di un insegnante e uno studente, un educatore e uno studente nel processo educativo, senza la quale questo stesso processo non esiste; - l'unità dei contenuti e degli aspetti procedurali dell'educazione. In pedagogia le leggi operano inevitabilmente come in natura. E sono della stessa natura oggettiva, cioè non dipendono dalla volontà di persone specifiche. Tuttavia, proprio come le leggi della natura, i modelli pedagogici non sono fatali: la loro considerazione non significa sottomissione. Ad esempio, ricordiamo l'inevitabilità dell'azione della legge di gravitazione universale. Non puoi conoscerlo o disprezzarlo, ma se inciampi, cadrai. Tuttavia, è stato sulla base di questa legge che sono stati sviluppati gli aerei. Comprendere le leggi dell'idro e dell'aerodinamica ha permesso ai marinai di navigare su una barca a vela controvento, sulle mure. Anche la comprensione dei modelli pedagogici consente di ottimizzare le attività di un insegnante, educatore, capo della scuola. Si sente spesso dire che “la vita educa, mette ogni cosa al suo posto; e se l'educazione contraddice la vita circostante, è inefficace: la vita vince sempre. Ma si sa che, ad esempio, nella stessa famiglia (cioè nelle stesse circostanze, “nella stessa vita”) crescono bambini completamente diversi. L'assimilazione dell'esperienza non avviene passivamente, subordinando la tradizione, procede nella comprensione di questa esperienza, nello sviluppo del proprio atteggiamento nei suoi confronti, nell'interazione di un adulto e di un bambino, di un insegnante e di un allievo. Se aiuti l'allievo a sviluppare una posizione costruttiva, allora puoi aiutarlo ad avere successo anche in un ambiente ostile.
MINISTERO DELL'ISTRUZIONE E DELLA CULTURA
REGIONE DI TULA
istituto di istruzione statale di secondaria formazione professionale Regione di Tula
"Istituto Politecnico Lipkovsky"
A lezione aperta"Osservazione di interferenza e diffrazione della luce" (lavoro di laboratorio)
Lipky, 2012
Preparato dall'insegnante
Vorobyeva E.A. NOTA ESPLICATIVA
Il lavoro di laboratorio viene svolto utilizzando programma per computer"Lavoro di laboratorio virtuale in fisica Grado 11" (Edizione educativa elettronica della casa editrice Drofa).
Con l'aiuto del programma, i risultati degli esperimenti vengono visualizzati sugli schermi dei computer. Questo è uno dei lavori di laboratorio su cui si affina la capacità degli studenti di osservare e analizzare ciò che vedono. Durante l'attività di laboratorio si perseguono i seguenti obiettivi:
Formazione:
Riassumere le conoscenze sull'argomento "Interferenza e diffrazione della luce";
Fare domanda a Conoscenza teoretica per spiegare i fenomeni naturali.
Educativo:
Contribuire alla formazione dell'interesse per la fisica e il processo di conoscenza scientifica;
Contribuire all'espansione degli orizzonti degli studenti, allo sviluppo della capacità di trarre conclusioni dai risultati dell'esperimento.
La relazione su questo lavoro si basa sul principio "Abbiamo osservato qualcosa ...". I risultati delle osservazioni sono registrati dagli studenti nel rapporto sul lavoro di laboratorio, che è riportato nelle linee guida per lo svolgimento del lavoro di laboratorio per gli studenti della specialità 140118 e 190631. Al termine del lavoro di laboratorio, vengono fornite domande di controllo che devono essere risposto per il credito nel lavoro di laboratorio. Il controllo delle conoscenze può essere effettuato utilizzando test al computer o la risposta orale di uno studente. Al completamento con successo del lavoro di laboratorio, viene assegnato un punteggio "superiore".
Durante le lezioni:
Parte 1. Attualizzazione delle conoscenze sull'argomento "Interferenza della luce" (ripetizione del materiale studiato)
Insegnante:
- Quale fenomeno si chiama interferenza luminosa?
- Quali onde sono caratterizzate da interferenza?
- Definire onde coerenti.
Studenti: rispondere alle domande:
Risposte suggerite:
- L'interferenza è un fenomeno caratteristico delle onde di qualsiasi natura: meccanica ed elettromagnetica. L'interferenza è un fenomeno che si verifica quando due (o più) onde luminose dello stesso periodo si sovrappongono in un mezzo isotropico omogeneo, a seguito del quale l'energia dell'onda viene ridistribuita nello spazio (1, p. 344) L'onda risultante viene rafforzata o indebolito.
- Una condizione necessaria per l'interferenza delle onde è la loro coerenza. (1, pag. 345)
- Le onde che hanno la stessa frequenza e una differenza di fase costante sono chiamate coerenti (1, p. 345)
Insegnante:
Studenti: considerare nelle raccomandazioni metodologiche la giustificazione teorica per la parte 1 (Appendice)
Insegnante: visualizza l'immagine per la parte 1 del passaggio 3. (Appendice)
Studenti: soddisfare il punto 4 linee guida. Spiegazioni orali: Osserviamo strisce orizzontali scure e chiare che cambiano in larghezza al variare dello spessore del film.
Insegnante: cambia l'immagine sullo schermo
studenti eseguire il passaggio 5. Risposta suggerita Osserviamo la colorazione delle bande luminose in colori spettrali. Sopra - blu (viola), sotto - rosso. Questa colorazione è spiegata dalla dipendenza della posizione delle bande luminose dalla lunghezza d'onda della luce incidente. Poiché la luce bianca è complessa, composta da sette colori.
Insegnante
studenti eseguire il punto 6. Risposta suggerita: Osserviamo la formazione di anelli di interferenza dipinti con colori spettrali sulle sue parti superiore e inferiore. Il bordo superiore di ciascun anello luminoso è di colore blu (viola), quello inferiore è rosso. Quando lo spessore del film diminuisce, gli anelli si espandono, spostandosi verso il basso sotto la forza di gravità.
Insegnante cambia l'immagine sullo schermo.
studenti eseguire il punto 7. Risposta suggerita: in alcuni punti osserviamo strisce iridescenti luminose a forma di anello o chiuse di forma irregolare. A causa della non idealità della forma delle superfici a contatto, tra le piastre si formano gli spazi d'aria più sottili.
Insegnante cambia l'immagine sullo schermo.
studenti eseguire il punto 8. Risposta suggerita: quando la forza che comprime le placche cambia, la posizione e la forma delle bande cambiano. Il colore iridescente diventa meno evidente al diminuire dello spessore del traferro.
Insegnante cambia l'immagine sullo schermo.
studenti seguire il passaggio 9. Risposta suggerita: L'interferenza dei raggi luminosi riflessi è particolarmente evidente. Vediamo uno spettro luminoso di raggi luminosi dal viola al rosso. La luminosità dipende dalla frequenza delle scanalature applicate.
Parte 2. Attualizzazione delle conoscenze sull'argomento "Diffrazione della luce" (ripetizione del materiale studiato)
Insegnante: Prima di eseguire attività sperimentali, ripeteremo il materiale principale:
- Quale fenomeno si chiama diffrazione della luce?
- Condizioni per la manifestazione della diffrazione.
Studenti: rispondere alle domande:
Risposte suggerite:
- La diffrazione è il fenomeno della deviazione dell'onda dalla propagazione rettilinea quando passa attraverso piccoli fori e piega piccoli ostacoli dall'onda (1, p. 350).
- La condizione per la manifestazione della diffrazione: la dimensione dell'ostacolo è inferiore o uguale alla lunghezza d'onda. Le dimensioni degli ostacoli (fori) devono essere inferiori o commisurate alla lunghezza d'onda. (1, pag. 351)
Insegnante: Passiamo alla parte pratica.
Studenti: leggi la giustificazione teorica per la parte 2 nelle raccomandazioni metodologiche (Appendice)
Insegnante: visualizza le immagini per la parte 2 del passaggio 1. (Appendice)
Studenti: soddisfare il paragrafo 1 della parte 2 delle linee guida. Spiegazioni orali: strisce iridescenti sono visibili su entrambi i lati del filo parallelamente ad esso. Quando la larghezza della fenditura diminuisce, le bande si allontanano, si allargano e formano spettri chiaramente distinguibili. Poiché gli ostacoli sotto forma di una fessura del calibro diventano commisurati alla lunghezza d'onda della luce visibile.
Insegnante cambia l'immagine sullo schermo.
studenti eseguire il punto 2. Risposta suggerita: quando il calibro ruota uniformemente attorno all'asse verticale, le bande iridescenti si allontanano e si allargano, formando spettri chiaramente distinguibili.
Insegnante cambia l'immagine sullo schermo.
studenti eseguire il passaggio 3. Risposta suggerita: si ottiene un modello di diffrazione quando si trovano strisce chiare e scure sui lati del filo e si osserva una striscia chiara al centro nella regione dell'ombra geometrica.
Insegnante cambia l'immagine sullo schermo.
studenti eseguire il passaggio 4. Risposta suggerita: un massimo di diffrazione è visibile al centro della croce luce bianca, e in ogni striscia ci sono diversi colori iridescenti. I fili nello spazio si intersecano ad angolo retto, quindi si ottiene un reticolo bidimensionale.
Insegnante: dopo aver analizzato le osservazioni, è necessario trarre una conclusione.
studenti fare una conclusione. Risposta suggerita: In questo laboratorio abbiamo osservato e spiegato gli aspetti caratteristici dei fenomeni di interferenza e diffrazione della luce.
Insegnante : per l'accredito dell'attività di laboratorio è necessario rispondere a domande di controllo al termine dell'attività di laboratorio.
Letteratura:
- (pag. 344, 350)
- (pag. 416, 420, 425)
Applicazione
Laboratorio n. 11
Osservazione di interferenza e diffrazione della luce
Obiettivo del lavoro: studiare le caratteristiche dell'interferenza e della diffrazione della luce.
Parte I
Osservazione dell'interferenza luminosa
Attrezzatura: 1) fiammiferi, 2) lampada a spirito, 3) un batuffolo di cotone su un filo in una provetta, inumidito con una soluzione di cloruro di sodio, 4) un anello di filo con manico, 5) un bicchiere con una soluzione di sapone , 6) un tubo di vetro, 7) lastre di vetro - 2 pezzi, 8) CD-ROM.
Giustificazione teorica.
L'attrezzatura necessaria per osservare l'interferenza della luce su una pellicola di sapone è mostrata nella Figura 1. Per osservare l'interferenza con la radiazione monocromatica, un pezzo di cotone idrofilo inumidito con una soluzione di cloruro di sodio viene introdotto nella fiamma di una lampada ad alcool. In questo caso, la fiamma diventa gialla. Immergendo l'anello di filo 4 nella soluzione saponata 5 si ottiene una pellicola di sapone, posta verticalmente ed esaminata su fondo scuro sotto la luce gialla di una lampada ad alcool. Osservare la formazione di strisce orizzontali scure e gialle (Figura 2) e il cambiamento della loro larghezza al diminuire dello spessore del film.
In quei punti del film in cui la differenza di percorso dei raggi coerenti è uguale a un numero pari di semionde, si osservano strisce chiare e, in un numero dispari di semionde, si osservano strisce scure.
Quando il film è illuminato con luce bianca (da una finestra o da una lampada), le strisce luminose sono colorate: in alto - in blu, in basso - in rosso. Usando un tubo di vetro 6, una piccola bolla di sapone viene soffiata sulla superficie della soluzione di sapone. Se illuminato con luce bianca, si osserva la formazione di anelli di interferenza colorati. Quando lo spessore del film diminuisce, gli anelli si espandono e si abbassano.
L'interferenza si osserva anche quando si considera la superficie di contatto di due lastre di vetro 7 compresse tra loro.
A causa della non idealità della forma delle superfici a contatto, tra le piastre si formano gli interstizi d'aria più sottili, dando vita a strisce iridescenti luminose a forma di anello o chiuse di forma irregolare.
Quando la forza che comprime le piastre cambia, la posizione e la forma delle bande cambiano sia in luce riflessa che trasmessa.
Il fenomeno dell'interferenza dei raggi luminosi riflessi è particolarmente evidente quando si considera la superficie di un CD.
Seconda parte
Osservazione della diffrazione della luce
Attrezzatura : 1) calibro, 2) una lampada con un filamento dritto, 3) una cornice di cartone con un ritaglio in cui è teso un filo con un diametro di 0,1-0,3 mm, 4) tessuto di nylon nero.
Giustificazione teorica
La diffrazione della luce si manifesta nella violazione della rettilineità della propagazione dei raggi luminosi, la luce che si piega attorno agli ostacoli, nella penetrazione della luce nella regione di un'ombra geometrica. La distribuzione spaziale dell'intensità della luce dietro la disomogeneità del mezzo caratterizza il modello di diffrazione.
Come disomogeneità del mezzo, nel lavoro viene utilizzato uno spazio tra le ganasce del calibro. Attraverso questa fessura guardano il filo posizionato verticalmente della lampada accesa. Allo stesso tempo, le strisce arcobaleno sono visibili su entrambi i lati del filo, parallele ad esso. Quando la larghezza della fenditura diminuisce, le bande si allontanano, si allargano e formano spettri chiaramente distinguibili. Questo effetto si osserva particolarmente bene con una rotazione uniforme del calibro attorno all'asse verticale.
Un altro modello di diffrazione si osserva su un filamento sottile. Una cornice con un filamento è posta sullo sfondo di una lampada accesa parallela al filamento (figura).Rimuovendo e avvicinando la cornice all'occhio, si ottiene un motivo di diffrazione quando si trovano strisce chiare e scure sui lati del filamento, e al centro, nella regione della sua ombra geometrica, si osserva una striscia luminosa (figura ).
Un modello di diffrazione può essere osservato sul tessuto kapron. Nel tessuto kapron ci sono due distinte direzioni reciprocamente perpendicolari. Girando il tessuto attorno all'asse, guarda attraverso il tessuto il filamento di una lampada accesa, ottenendo un chiaro schema di diffrazione sotto forma di due bande di diffrazione incrociate ad angolo retto (croce di diffrazione). Al centro della croce è visibile un massimo di diffrazione del bianco e in ciascuna banda sono visibili diversi colori.
Ordine di lavoro
Parte I
1. Accendi la lampada a spirito.
2. Mettere nella fiamma un batuffolo di cotone inumidito con una soluzione di cloruro di sodio.
3. Immergere l'anello di filo nella soluzione di sapone per formare una pellicola di sapone.
4. Abbozza il modello di interferenza ottenuto sulla pellicola illuminata dalla luce gialla di una lampada a spirito.
5. Spiegare l'ordine di alternanza dei colori nello schema di interferenza quando la pellicola è illuminata con luce bianca.
6. Usa un tubo di vetro per soffiare una piccola bolla di sapone sulla superficie della soluzione di sapone. Spiegare il motivo del movimento verso il basso degli anelli di interferenza.
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7. Descrivi la figura di interferenza osservata da due lastre di vetro compresse.
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8. Come cambia lo schema osservato all'aumentare della forza che preme insieme le piastre?
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9. Descrivere lo schema di interferenza quando un CD è illuminato.
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Seconda parte
1. Disegna due modelli di diffrazione osservati durante l'esame del filamento di una lampada accesa attraverso la fessura del calibro (con una larghezza della fessura di 0,05 e 0,8 mm).
a = 0,05 mm a = 0,8 mm
2. Descrivere il cambiamento nella natura del modello di interferenza con una rotazione uniforme del calibro attorno all'asse verticale (a = 0,8 mm).
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3. Posiziona il telaio con il filo sullo sfondo di una lampada accesa parallela al filamento (vedi Fig. 3). Spostando la cornice rispetto all'occhio, assicurati che al centro, nell'area dell'ombra geometrica del filo, si osservi una striscia luminosa. Disegna il modello di diffrazione osservato per un filamento sottile.
4. Guarda attraverso il tessuto di nylon nero il filamento di una lampada accesa. Ruotando il tessuto attorno all'asse, si ottiene un chiaro schema di diffrazione sotto forma di due bande di diffrazione incrociate ad angolo retto. Disegna la croce di diffrazione osservata, descrivila.
Conclusione :
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Domande di controllo:
- Cosa si chiama interferenza della luce?
- Quali onde sono chiamate coerenti?
- Formulare la condizione di massima e minima interferenza.
- Cos'è la diffrazione della luce?
Letteratura:
- Dmitrieva V.F. Fisica per le professioni delle specialità tecniche: un libro di testo per le istituzioni educative dell'istruzione professionale secondaria - M.: Centro editoriale "Academy", 2010. - 448 p.(pag. 344, 350)
- Pinsky A.A., Granovsky G.Yu. Fisica: libro di testo / ed. ed. Yu.I. Dika, N.S. Purisheva. - 2a ed., rev. - M.: FORUM: INFRA-M, 2005. - 560 p.: ill. - (Educazione professionale)(pag. 416, 420, 425)