สเปกตรัมการเลี้ยวเบนสัมพันธ์กับเส้นด้ายของผ้าอย่างไร ศึกษาการรบกวนของแสง

งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 1 3

หัวข้อ: การสังเกตปรากฏการณ์การรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง

เป้าหมาย: ในระหว่างการทดลอง ให้พิสูจน์การมีอยู่ของการเลี้ยวเบนและระหว่าง

การรบกวนและยังสามารถอธิบายสาเหตุของการรบกวนได้

รูปแบบการเลี้ยวเบนและการเลี้ยวเบน

ถ้าแสงเป็นกระแสคลื่น ก็ควรสังเกตปรากฏการณ์นี้ การรบกวน,นั่นคือการเพิ่มคลื่นตั้งแต่สองลูกขึ้นไป อย่างไรก็ตาม เป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับรูปแบบการรบกวน (การสลับความสว่างสูงสุดและต่ำสุด) โดยใช้แหล่งกำเนิดแสงอิสระสองแหล่ง

เพื่อให้ได้รูปแบบการรบกวนที่เสถียร จำเป็นต้องมีคลื่นที่สอดคล้องกัน (สอดคล้องกัน) จะต้องมีความถี่เดียวกันและความแตกต่างของเฟสคงที่ (หรือความแตกต่างของเส้นทาง) ที่จุดใดก็ได้ในอวกาศ

รูปแบบการรบกวนที่มั่นคงจะสังเกตได้บนฟิล์มบางของน้ำมันก๊าดหรือน้ำมันบนพื้นผิวของน้ำ บนพื้นผิวของฟองสบู่

นิวตันได้รับรูปแบบการรบกวนอย่างง่ายโดยการสังเกตพฤติกรรมของแสงในชั้นอากาศบางๆ ระหว่างแผ่นกระจกกับเลนส์นูนแบนที่ซ้อนทับอยู่

การเลี้ยวเบน– คลื่นที่โค้งงอรอบขอบสิ่งกีดขวางนั้นมีอยู่ในปรากฏการณ์คลื่นใดก็ตาม คลื่นเบี่ยงเบนไปจากการแพร่กระจายเป็นเส้นตรงในมุมที่สังเกตได้เฉพาะที่สิ่งกีดขวางที่มีขนาดเทียบได้กับความยาวคลื่นและความยาวคลื่นแสงมีขนาดเล็กมาก (4 10 -7 ม. - 8 10 -7 ม.)

ในห้องปฏิบัติการนี้เราจะสามารถสังเกตการรบกวนและ

การเลี้ยวเบนพร้อมทั้งอธิบายปรากฏการณ์เหล่านี้ตามทฤษฎี

อุปกรณ์: -แผ่นกระจก – 2 ชิ้น;

ชิ้นส่วนไนลอนหรือแคมบริก

โคมไฟไส้ตรง เทียน;

คาลิปเปอร์

สั่งงาน:

บันทึก : ต้องจัดทำรายงานการดำเนินการทดลองแต่ละครั้งตาม

แผนภาพต่อไปนี้: 1) การวาดภาพ;

2) คำอธิบายประสบการณ์

ฉัน . การสังเกตปรากฏการณ์การรบกวนของแสง

1. เช็ดแผ่นกระจกให้สะอาด วางซ้อนกัน แล้วบีบด้วยนิ้ว

2. ตรวจสอบแผ่นเปลือกโลกด้วยแสงสะท้อน , บนพื้นหลังสีเข้ม (วางไว้

จำเป็นเพื่อไม่ให้เกิดแสงสะท้อนที่สว่างเกินไปบนพื้นผิวกระจก

จากหน้าต่างหรือผนังสีขาว)

3. ในบางสถานที่ที่แผ่นเปลือกโลกสัมผัสกันจะสังเกตเห็นสีรุ้งสดใส

เป็นรูปวงแหวนหรือ รูปร่างไม่สม่ำเสมอลายทาง

4. วาดรูปแบบการรบกวนที่สังเกตได้

ครั้งที่สอง - การสังเกตปรากฏการณ์การเลี้ยวเบน

a) 1. ติดตั้งช่องว่างกว้าง 0.05 มม. ระหว่างขากรรไกรของคาลิปเปอร์

2. วางกรีดไว้ใกล้กับดวงตา โดยวางในแนวตั้ง

3. มองผ่านรอยกรีดไปที่ด้ายเรืองแสงที่อยู่ในแนวตั้ง

โคมไฟ เทียน นาฬิกา มีแถบสีรุ้งทั้งสองด้านของด้าย

(สเปกตรัมการเลี้ยวเบน)

4. โดยการเพิ่มความกว้างของรอยตัด ให้สังเกตว่าการเปลี่ยนแปลงนี้ส่งผลต่อการเลี้ยวเบนอย่างไร

รูปภาพ.

5. ร่างและอธิบายสเปกตรัมการเลี้ยวเบนที่ได้รับจากสลิต

คาลิเปอร์สำหรับตะเกียงและเทียน

b) 1. สังเกตสเปกตรัมการเลี้ยวเบนโดยใช้เศษไนลอนหรือ

2. ร่างและอธิบายรูปแบบการเลี้ยวเบนที่ได้รับบนแพทช์

สาม - หลังจากทำการทดลองแล้ว ให้สรุปโดยทั่วไปตามผลการสังเกต

คำถามควบคุม:

1. เหตุใดจึงไม่สังเกตในห้องธรรมดาที่มีแหล่งกำเนิดแสงมากมาย

การรบกวน? แหล่งข้อมูลเหล่านี้ต้องเป็นไปตามเงื่อนไขใด

ระบุเงื่อนไขนี้.

2. ปรากฏการณ์ฟองสบู่ที่สังเกตได้คืออะไร?

ใครเป็นผู้อธิบายปรากฏการณ์นี้และอย่างไร

3. ประสบการณ์ของจุงคืออะไร? ผลลัพธ์ของมันคืออะไร?

4. คลื่นแสงสามารถโค้งงอเป็นอุปสรรคอะไรได้บ้าง?

5. ปรากฏการณ์ใดเกิดขึ้นพร้อมกับการรบกวนและการเลี้ยวเบนในการสังเกต?

ประสบการณ์ที่คุณมี? สิ่งนี้แสดงออกมาได้อย่างไร?

เรื่อง: ศึกษาขึ้นอยู่กับระยะเวลาของการแกว่งของด้าย (สปริง) ลูกตุ้มกับความยาวของด้ายและมวลของภาระ

เป้าหมายของงาน:ตรวจสอบการขึ้นต่อกันของคาบการแกว่งของลูกตุ้มเกลียวกับความยาวของเกลียวและลูกตุ้มสปริงกับมวลของโหลด

อุปกรณ์:ขาตั้งกล้อง, ไม้บรรทัด, ตุ้มน้ำหนักบนเชือก, ชุดตุ้มน้ำหนัก, นาฬิกาจับเวลา, สปริง

คำอธิบายสำหรับการทำงาน

ลูกตุ้มเกลียวประกอบด้วยมวล m ที่แขวนอยู่บนเกลียวที่มีความยาวและยืดไม่ได้น้ำหนัก ล- การขึ้นอยู่กับระยะเวลาการแกว่งของลูกตุ้มด้ายกับความยาวของด้ายจะแสดงออกมา

สูตร: .

ลูกตุ้มสปริงประกอบด้วยมวล m ที่แขวนลอยจากสปริงที่มีความแข็ง k การขึ้นอยู่กับระยะเวลาการแกว่งของลูกตุ้มสปริงกับมวลของโหลดแสดงโดยสูตร: .
งาน

1. 
   
2. 
   ประกอบลูกตุ้มเชือก
3. 
   วาดแผนภาพการทดลอง
4. 
   วัดเวลาของการสั่น 15-20 ครั้ง (จำนวนการสั่นในการทดลองทั้งหมดควรเท่ากัน)
5. 
   เปลี่ยนความยาวของเกลียว (เพิ่มขึ้นหรือลดลงเท่านั้น) วัดเวลาการสั่นอีก 4 ครั้ง
6. 
   
7. 
   กรอกตารางที่ 1 ของผลการวัดและการคำนวณ:

ตารางที่ 1

ประสบการณ์ #	ความยาวเกลียว, l, m	ช่วงเวลา, t, s	ระยะเวลาการสั่น	ระยะเวลาการสั่น
1
2
3
4
5

7. ตรวจสอบการคำนวณของคุณโดยใช้สูตร: .

1. 
   เขียนกราฟคาบการแกว่งของลูกตุ้มเกลียวโดยขึ้นอยู่กับความยาวของเกลียว
2. 
   ประกอบลูกตุ้มสปริง
3. 
   วาดแผนภาพการทดลอง
4. 
   กำหนดความแข็งของสปริง:

ก) ยึดไดนาโมมิเตอร์ไว้ในขาตั้งกล้อง

b) กำหนดแรง F , และวัดการยืดสปริงที่สอดคล้องกันด้วย เอ็กซ์;

c) คำนวณค่าสัมประสิทธิ์ความแข็งของสปริงโดยใช้สูตร: .

1. 
   วัดเวลาของการสั่น 10-15 ครั้ง (จำนวนการสั่นในการทดลองทั้งหมดควรเท่ากัน)
2. 
   การเปลี่ยนมวลของโหลด (เพิ่มขึ้นหรือลดลงเท่านั้น) วัดเวลาการสั่นอีก 4 ครั้ง
3. 
   กำหนดคาบการสั่นของลูกตุ้มในการทดลองแต่ละครั้งโดยใช้สูตร: T=t/N
4. 
   กรอกตารางที่ 2 ของผลการวัดและการคำนวณ:

ตารางที่ 2

ประสบการณ์ #	น้ำหนักสินค้า, ม., กก	ช่วงเวลา, t, s	ระยะเวลาการสั่น	ระยะเวลาการสั่น
1
2
3
4
5

คำถามควบคุม

1. 
   การสั่นสะเทือนใดที่เรียกว่าฟรี?
2. 
   คาบของการสั่นสัมพันธ์กับความถี่อย่างไร?
3. 
   คาบการสั่นของวัตถุใดๆ จะเปลี่ยนไปหรือไม่หากวางจากอากาศลงน้ำ?
4. 
   ความหมายทางกายภาพของเฟสการสั่นคืออะไร?

วรรณกรรม

1. 
   
2. 
   
3. 
   

การทำงานใช้เวลา 2 ชั่วโมง

งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 11

เรื่อง: การวิจัยปรากฏการณ์การรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง

เป้าหมายของงาน:ศึกษา ลักษณะเฉพาะการรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง

อุปกรณ์:ไม้ขีด, ตะเกียงแอลกอฮอล์, ก้อนสำลีบนลวดในหลอดทดลองชุบสารละลายโซเดียมคลอไรด์, วงแหวนลวดพร้อมที่จับ, แก้วพร้อมสารละลายสบู่, หลอดแก้ว, จานแก้ว - 2 ชิ้น .,ซีดี,คาลิปเปอร์,โคมไฟแบบไส้ตรง,ผ้าไนลอนสีดำ

คำอธิบายสำหรับการทำงาน

การสังเกตการรบกวนของแสง

หากต้องการสังเกตการรบกวนของรังสีเอกรงค์ให้เพิ่มสำลีก้อนหนึ่งชุบสารละลายโซเดียมคลอไรด์ลงในเปลวไฟของตะเกียงแอลกอฮอล์ ในกรณีนี้เปลวไฟจะมีสี สีเหลือง- โดยการจุ่มวงแหวนลวดลงในสารละลายสบู่ จะได้ฟิล์มสบู่วางในแนวตั้งและตรวจสอบ พื้นหลังสีเข้มเมื่อได้รับแสงสีเหลืองจากตะเกียงแอลกอฮอล์ สังเกตการก่อตัวของแถบแนวนอนสีเข้มและสีเหลืองและความกว้างที่เปลี่ยนไปเมื่อความหนาของฟิล์มลดลง

ในสถานที่เหล่านั้นของภาพยนตร์ที่ความแตกต่างของเส้นทางของรังสีต่อเนื่องกันเท่ากับจำนวนครึ่งคลื่นคู่ แถบแสงจะถูกสังเกต และที่จำนวนครึ่งคลื่นคี่ จะสังเกตเห็นแถบสีเข้ม

เมื่อฟิล์มได้รับแสงสีขาว (จากหน้าต่างหรือโคมไฟ) แถบแสงจะกลายเป็นสีที่ด้านบน สีฟ้าด้านล่าง - สีแดง การใช้หลอดแก้วบนพื้นผิว สารละลายสบู่ระเบิดสิ่งเล็ก ๆ ออกมา ฟองสบู่- เมื่อส่องสว่างด้วยแสงสีขาว จะสังเกตเห็นการก่อตัวของวงแหวนรบกวนสี เมื่อความหนาของฟิล์มลดลง วงแหวนจะขยายและเลื่อนลง

นอกจากนี้ยังพบการรบกวนเมื่อพิจารณาพื้นผิวสัมผัสของแผ่นกระจกสองแผ่นที่กดทับกัน

เนื่องจากรูปร่างที่ไม่สมบูรณ์ของพื้นผิวสัมผัส จึงเกิดช่องว่างอากาศบางๆ ระหว่างแผ่นเปลือกโลก ทำให้เกิดแถบรูปวงแหวนสีรุ้งสดใสหรือปิดเป็นแถบที่มีรูปร่างผิดปกติ

เมื่อแรงที่กดแผ่นเปลือกโลกเปลี่ยนแปลง ตำแหน่งและรูปร่างของแถบจะเปลี่ยนทั้งแสงสะท้อนและแสงที่ส่องผ่าน

ปรากฏการณ์การรบกวนของรังสีแสงสะท้อนจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อตรวจสอบพื้นผิวของซีดี

การสังเกตการเลี้ยวเบนของแสง

การเลี้ยวเบนของแสงแสดงออกในการละเมิดความตรงของการแพร่กระจายของรังสีแสง การโค้งงอของคลื่นรอบสิ่งกีดขวาง และการทะลุผ่านของแสงเข้าสู่บริเวณเงาเรขาคณิต

เนื่องจากความแตกต่างของตัวกลาง จึงมีการใช้ช่องว่างระหว่างขากรรไกรของคาลิปเปอร์ในการทำงาน ผ่านช่องว่างนี้ พวกเขามองดูเส้นใยแนวตั้งของตะเกียงที่กำลังลุกไหม้ ในเวลาเดียวกันจะมองเห็นแถบสีรุ้งทั้งสองด้านของด้ายขนานไปกับมัน เมื่อความกว้างของรอยตัดลดลง แถบจะแยกออกจากกัน กว้างขึ้น และสร้างสเปกตรัมที่สามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจน ผลกระทบนี้จะสังเกตได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อหมุนคาลิปเปอร์อย่างนุ่มนวลรอบแกนแนวตั้ง

รูปแบบการเลี้ยวเบนที่แตกต่างกันจะสังเกตได้บนด้ายเส้นเล็ก กรอบที่มีไส้หลอดวางอยู่บนพื้นหลังของโคมไฟที่ลุกไหม้ขนานกับไส้หลอด เมื่อถอดและนำกรอบภาพเข้ามาใกล้ดวงตามากขึ้น จะได้รูปแบบการเลี้ยวเบนเมื่อมีแถบสีอ่อนและสีเข้มวางอยู่ที่ด้านข้างของด้าย และแถบสีอ่อนจะถูกสังเกตที่ตรงกลางในบริเวณเงาเรขาคณิต

สามารถสังเกตรูปแบบการเลี้ยวเบนบนผ้าไนลอน ในผ้าไนลอนจะมีทิศทางตั้งฉากกันสองทิศทางที่แตกต่างกัน ด้วยการหมุนผ้าไปรอบแกน พวกเขาจึงมองผ่านผ้าไปที่เส้นใยของหลอดไฟที่กำลังลุกไหม้ เพื่อให้ได้รูปแบบการเลี้ยวเบนที่ชัดเจนในรูปแบบของแถบการเลี้ยวเบนสองแถบที่ตัดกันเป็นมุมฉาก (กากบาทการเลี้ยวเบน) การเลี้ยวเบนสูงสุดจะมองเห็นได้ที่กึ่งกลางของกากบาท สีขาวและแต่ละแถบมีหลายสี

งาน

1. 
   ศึกษาแนวทางการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการด้วยตนเอง
2. 
   ทำการทดลองเพื่อสังเกตการรบกวนของแสง

ประสบการณ์ 1: จุดตะเกียงแอลกอฮอล์ เพิ่มสำลีก้อนชุบสารละลายโซเดียมคลอไรด์ลงในเปลวไฟ จากนั้นเปลวไฟจะเปลี่ยนเป็นสีเหลือง จุ่มวงแหวนลวดลงในสารละลายสบู่เพื่อสร้างฟิล์มสบู่ วาดรายงานของคุณถึงรูปแบบการรบกวนที่ได้รับในภาพยนตร์เมื่อส่องสว่างด้วยแสงสีเหลืองจากตะเกียงแอลกอฮอล์

ประสบการณ์ 2: ตรวจสอบฟิล์มสบู่เมื่อได้รับแสงสีขาว (จากหน้าต่างหรือโคมไฟ)

อธิบายลำดับของการสลับสีในรูปแบบการรบกวนเมื่อฟิล์มส่องสว่างด้วยแสงสีขาว

ประสบการณ์ 3: ใช้หลอดแก้วเป่าฟองสบู่เล็กๆ บนพื้นผิวของสารละลายสบู่ อธิบายสาเหตุที่วงแหวนรบกวนเคลื่อนลง

ประสบการณ์ 4: กดแผ่นกระจกสองแผ่นเข้าด้วยกัน อธิบายรูปแบบการรบกวนที่สังเกตได้ พิจารณาการเปลี่ยนแปลงรูปแบบการรบกวนเมื่อแรงอัดแผ่นเพิ่มขึ้น

ประสบการณ์ 5: หยิบแผ่นซีดีแล้วชี้ไปที่มัน รังสีแสงจากหลอดไฟ อธิบายรูปแบบการรบกวนเมื่อแผ่นซีดีสว่างขึ้น

1. 
   ทำการทดลองเพื่อสังเกตการเลี้ยวเบนของแสง

ประสบการณ์ 1:ใช้คาลิปเปอร์แล้วกำหนดช่องว่างระหว่างขากรรไกร มองผ่านช่องว่างนี้ไปที่เส้นใยแนวตั้งของตะเกียงที่กำลังลุกไหม้ วาดรูปแบบการเลี้ยวเบนสองรูปแบบที่สังเกตได้เมื่อมองดูเส้นใยของหลอดไฟที่กำลังลุกไหม้ผ่านร่องของคาลิปเปอร์ (ที่มีความกว้างร่อง 0.05 และ 0.08 มม.) อธิบายการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของรูปแบบการเลี้ยวเบนเมื่อหมุนคาลิปเปอร์อย่างนุ่มนวลรอบแกนตั้ง (a = 0.8 มม.)

ประสบการณ์ 2:เอาผ้าไนลอนส่องดูเส้นใยของตะเกียงที่กำลังลุกไหม้ ด้วยการหมุนผ้ารอบแกน ทำให้เกิดรูปแบบการเลี้ยวเบนที่ชัดเจนในรูปแบบของแถบการเลี้ยวเบนสองแถบที่ตัดกันเป็นมุมฉาก วาดกากบาทการเลี้ยวเบนที่สังเกตได้แล้วอธิบาย

1. 
   เตรียมรายงานควรมี: ชื่อของหัวข้อและวัตถุประสงค์ของงาน, ภาพวาดของรูปแบบการรบกวนและการเลี้ยวเบน, คำอธิบายและคำอธิบาย, ข้อสรุปเกี่ยวกับงาน
2. 
   

คำถามควบคุม

1. 
   กำหนดการรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง
2. 
   รูปแบบการรบกวนสังเกตได้ภายใต้สภาวะใด
3. 
   ตั้งชื่อเงื่อนไขการเชื่อมโยงกันของคลื่นแสง
4. 
   ซึ่งพิสูจน์ปรากฏการณ์การรบกวนของแสง
5. 
   ยกตัวอย่างการเลี้ยวเบนของแสง

วรรณกรรม

1. 
   Dmitrieva V.F. ฟิสิกส์สำหรับวิชาชีพและความเชี่ยวชาญทางเทคนิค: หนังสือเรียนสำหรับ สถาบันการศึกษาจุดเริ่มต้น และวันพุธ ศาสตราจารย์ การศึกษา. - อ.: ศูนย์สำนักพิมพ์ "Academy", 2014;
2. 
   Samoilenko P.I. ฟิสิกส์สำหรับวิชาชีพและสาขาวิชาเฉพาะด้านทางเศรษฐกิจและสังคม: หนังสือเรียนสำหรับสถาบันการศึกษาระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษา การศึกษา. - อ.: ศูนย์สำนักพิมพ์ "Academy", 2013;
3. 
   Kasyanov V.D. สมุดบันทึกสำหรับงานห้องปฏิบัติการ ชั้นประถมศึกษาปีที่ 10 - ม.: อีแร้ง, 2014.

การทำงานใช้เวลา 2 ชั่วโมง

งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 12

เรื่อง: การวัดความยาวคลื่นของแสงโดยใช้ตะแกรงเลี้ยวเบน

เป้าหมายของงาน:วัดความยาวคลื่นของแสงโดยใช้ตะแกรงเลี้ยวเบน

อุปกรณ์:แหล่งกำเนิดแสง ตะแกรงเลี้ยวเบน อุปกรณ์วัดความยาวคลื่นของแสง

คำอธิบายสำหรับการทำงาน

ตะแกรงเลี้ยวเบนใช้เพื่อแยกแสงออกเป็นสเปกตรัมและวัดความยาวคลื่นของแสง ตะแกรงเลี้ยวเบนที่ง่ายที่สุดคือแผ่นกระจกซึ่งใช้เครื่องแบ่งที่มีความแม่นยำ รอยขีดข่วนจะถูกนำไปใช้ขนานกันและติดตั้งแถบที่แคบและสมบูรณ์ บริเวณที่มีรอยขีดข่วนจะทึบแสง และมีคลื่นแสงเข้าใกล้ตะแกรงโค้งงอรอบๆ รอยขีดข่วน เป็นเรื่องปกติที่จะเรียกช่วงเวลาตะแกรง d ผลรวมของขนาดของแถบโปร่งใสและทึบแสง ตัวอย่างเช่น หากมี 100 เส้นต่อ 1 มม. บนตะแกรงเลี้ยวเบน ระยะเวลาตะแกรง d = 0.01 มม.

ปล่อยให้ลำแสงสีเดียวขนานกัน (คลื่นทุกคลื่นมีความยาวคลื่นเท่ากัน) ตกลงบนตะแกรงตามปกติ แสงที่ส่องผ่านช่องแคบจะเกิดการเลี้ยวเบน และรังสีจะเบี่ยงเบนไปจากมุมที่แตกต่างจากทิศทางเดิม แต่ละช่องของตะแกรงเลี้ยวเบนถือได้ว่าเป็นแหล่งรังสีที่สอดคล้องกันอย่างเป็นอิสระ ดังนั้นในแต่ละจุดของตะแกรง จะมีการเพิ่มเติมรังสีจำนวนมากที่มาจากแต่ละช่องของตะแกรงการเลี้ยวเบน และการรบกวนของรังสีจะเกิดขึ้น เนื่องจากคลื่นแสงเริ่มแรกตกลงบนตะแกรงตามปกติ ระยะเริ่มต้นของรังสีทั้งหมดจึงเท่ากัน ระยะห่างจากตะแกรงถึงหน้าจอนั้นมากกว่าขนาดของมันอย่างมาก ดังนั้นรังสีจากช่องอินฟราเรดที่แตกต่างกันที่มุมเดียวกัน Θ จะตกกระทบจุดเดียวกันบนหน้าจอ พิกัด b ถูกกำหนดโดยนิพจน์:

บาป Θ µ ตาล Θ = b/ ก,

โดยที่เป็นที่ยอมรับกันว่ามุมการเลี้ยวเบนมีขนาดเล็ก ดังนั้นค่าไซน์จึงสามารถถูกแทนที่ด้วยแทนเจนต์ได้ ความแตกต่างในเส้นทางของรังสีเหล่านี้สัมพันธ์กับมุมการเลี้ยวเบนตามความสัมพันธ์:

หากความแตกต่างในเส้นทางของรังสีเท่ากับจำนวนเต็ม m=1,2,3,...ความยาวคลื่น ดังนั้น: ∆ = m แลมบ์ดา และเมื่อบวกเข้าไป พวกมันจะเสริมซึ่งกันและกัน และค่าสูงสุดจะถูกสังเกต ซึ่ง เรียกว่าค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนหลักในลำดับ m

มุมเลี้ยวเบนที่สอดคล้องกับค่าสูงสุดหลักถูกกำหนดจากสูตร:

∆=d บาป Θ m = mแล

ทางด้านขวาของสมการนี้เรียกว่าสมการเกรตติงการเลี้ยวเบน ดังที่เห็นได้จากตำแหน่งนี้ ตำแหน่งสูงสุดของการเลี้ยวเบนจะขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นและลำดับของค่าสูงสุด m: ยิ่งความยาวคลื่นของแสงและหมายเลขลำดับมากเท่าไร มุมของการเลี้ยวเบนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้น เมื่อตะแกรงส่องสว่างด้วยแสงสีขาว รังสีที่มีความยาวคลื่นต่างกันจะเลี้ยวเบนในมุมที่ต่างกัน และด้วยเหตุนี้ ค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนจึงถูกแปลงเป็นสเปกตรัม ในกรณีนี้ ชุดสเปกตรัมจะถูกสร้างขึ้นบนหน้าจอ ซึ่งสามารถทับซ้อนกันได้บางส่วน (สเปกตรัมหนึ่งสอดคล้องกับแต่ละค่าของลำดับการเลี้ยวเบน m) จำนวนสเปกตรัมที่จำกัดสามารถรับได้โดยใช้ตะแกรงจะกำหนดอัตราส่วน: m max =d/แล

เมื่อ m=0 ภาพจะถูกสร้างขึ้นโดยลำแสงขนานกับลำแสงตกกระทบ (Θ=0) และการกระทำของรังสีทั้งหมดจะถูกสรุปโดยไม่คำนึงถึงความยาวคลื่น ดังนั้นจึงสังเกตเห็นแถบแสงสีขาวตรงกลาง
งาน

1. 
   ศึกษาแนวทางการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการด้วยตนเอง
2. 
   วางตะแกรงเลี้ยวเบนในกรอบของอุปกรณ์
3. 
   เมื่อมองผ่านตะแกรงการเลี้ยวเบน ให้ชี้อุปกรณ์ไปที่แหล่งกำเนิดแสงเพื่อให้มองเห็นได้ผ่านช่องเล็งแคบๆ ของหน้าจอ ในกรณีนี้ สเปกตรัมการเลี้ยวเบนของลำดับต่างๆ จะปรากฏบนทั้งสองด้านของช่องตัดกับพื้นหลังสีดำ หากสเปกตรัมเอียง ให้หมุนตะแกรงผ่านมุมที่กำหนดจนกว่าความเอียงจะหมดไป กำหนดตำแหน่งของขอบเขตสีแดงและสีม่วงของสเปกตรัมสำหรับลำดับที่ 1 และ 2 วัดระยะห่างจากชีลด์ถึงกระจังหน้า และคำนวณความยาวคลื่นของแสงสีม่วงและสีแดงโดยใช้สูตร:

ระยะทาง ก– จากตะแกรงถึงตะแกรง ระยะห่าง b – จากช่องถึงเส้นสเปกตรัมของคลื่นที่ตรวจพบ m – ลำดับสเปกตรัม d – ค่าคงที่ของตะแกรง

1. 
   ทำซ้ำการวัดความยาวแสงสีม่วงและสีแดงในระยะทางที่สั้นลง กจากตะแกรงเลี้ยวเบน
2. 
   ป้อนผลลัพธ์การวัดและการคำนวณลงในตาราง:

ประสบการณ์ #	ค่าคงที่ขัดแตะ, ง, มม	ลำดับสเปกตรัม, ม	ระยะทางจากตะแกรงถึงขนาด ก, มม	ค่าเบี่ยงเบน b, mm		ความยาวคลื่นแสง, แลมบ์, มม
				สีม่วง	สีแดง	สีม่วง	สีแดง
1
2

1. 
   เตรียมรายงานควรมี: ชื่อของหัวข้อและวัตถุประสงค์ของงาน, รายการ อุปกรณ์ที่จำเป็น, ความสัมพันธ์ที่คำนวณได้, ตารางพร้อมผลลัพธ์การวัดและการคำนวณ, สรุปผลการทำงาน
2. 
   ตอบด้วยวาจา คำถามควบคุม.

คำถามควบคุม

1. 
   คลื่นใด (แสงสีแดงหรือสีม่วง) หักเหมากกว่า เพราะเหตุใด
2. 
   กำหนดการเลี้ยวเบนของแสง
3. 
   มุมเลี้ยวเบนขึ้นอยู่กับคาบเกรตติ้งอย่างไร
4. 
   ตะแกรงเลี้ยวเบนใช้สำหรับทำอะไร?
5. 
   จะกำหนดความยาวคลื่นของแสงได้อย่างไร?

วรรณกรรม

1. 
   Dmitrieva V.F. ฟิสิกส์สำหรับวิชาชีพและความเชี่ยวชาญทางเทคนิค: หนังสือเรียนสำหรับสถาบันการศึกษาเริ่มต้น และวันพุธ ศาสตราจารย์ การศึกษา. - อ.: ศูนย์สำนักพิมพ์ "Academy", 2014;
2. 
   Samoilenko P.I. ฟิสิกส์สำหรับวิชาชีพและสาขาวิชาเฉพาะด้านทางเศรษฐกิจและสังคม: หนังสือเรียนสำหรับสถาบันการศึกษาระดับประถมศึกษาและมัธยมศึกษา การศึกษา. - อ.: ศูนย์สำนักพิมพ์ "Academy", 2013;
3. 
   Kasyanov V.D. สมุดบันทึกสำหรับงานห้องปฏิบัติการ ชั้นประถมศึกษาปีที่ 10 - ม.: อีแร้ง, 2014.

การทำงานใช้เวลา 2 ชั่วโมง

หัวข้อ: เลนส์

บทเรียน: การปฏิบัติงานในหัวข้อ “การสังเกตการรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง”

ชื่อ:"การสังเกตการรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง"

เป้า:ศึกษาการทดลองการรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง

อุปกรณ์:โคมไฟไส้ตรง, แผ่นกระจก 2 แผ่น, โครงลวด, น้ำยาสบู่, คาลิปเปอร์, กระดาษหนา, แคมบริก, ด้ายไนลอน, แคลมป์

ประสบการณ์ 1

การสังเกตรูปแบบการรบกวนโดยใช้แผ่นกระจก

เราใช้แผ่นกระจกสองแผ่นเช็ดให้สะอาดก่อนทำเช่นนี้จากนั้นพับให้แน่นแล้วบีบอัด ต้องร่างรูปแบบการรบกวนที่เราเห็นในเพลต

หากต้องการดูการเปลี่ยนแปลงของภาพขึ้นอยู่กับระดับแรงอัดของกระจก คุณจะต้องใช้อุปกรณ์จับยึดและใช้สกรูเพื่ออัดแผ่น เป็นผลให้รูปแบบการรบกวนเปลี่ยนไป

ประสบการณ์ 2

การรบกวนบนฟิล์มบาง

ในการสังเกตการทดลองนี้ ให้ใช้น้ำสบู่และโครงลวด แล้วดูว่าฟิล์มบางเกิดขึ้นได้อย่างไร หากจุ่มเฟรมลงในน้ำสบู่หลังจากยกขึ้นจะมองเห็นฟิล์มสบู่ได้ เมื่อสังเกตฟิล์มนี้ในแสงสะท้อน สามารถมองเห็นขอบสัญญาณรบกวนได้

ประสบการณ์ 3

การรบกวนฟองสบู่

สังเกตเราจะใช้สารละลายสบู่ เป่าฟองสบู่. ลักษณะของฟองอากาศที่ส่องแสงระยิบระยับคือการรบกวนของแสง (ดูรูปที่ 1)

ข้าว. 1. การรบกวนของแสงในฟองอากาศ

ภาพที่เราเห็นอาจเป็นแบบนี้ (ดูรูปที่ 2)

ข้าว. 2. รูปแบบการรบกวน

นี่คือการรบกวนของแสงสีขาวเมื่อเราวางเลนส์บนกระจกแล้วให้แสงสว่างด้วยแสงสีขาวธรรมดา

หากคุณใช้ฟิลเตอร์แสงและส่องสว่างด้วยแสงสีเดียว รูปแบบการรบกวนจะเปลี่ยนไป (การสลับของแถบสีเข้มและแถบสีอ่อนจะเปลี่ยนไป) (ดูรูปที่ 3)

ข้าว. 3. การใช้ตัวกรอง

ตอนนี้เรามาดูการสังเกตการเลี้ยวเบนกันต่อ

การเลี้ยวเบนเป็นปรากฏการณ์คลื่นที่มีอยู่ในคลื่นทุกชนิด ซึ่งจะสังเกตได้ที่ขอบของวัตถุใดๆ

ประสบการณ์ 4

การเลี้ยวเบนของแสงด้วยกรีดแคบเล็กๆ

มาสร้างช่องว่างระหว่างขากรรไกรของคาลิเปอร์ด้วยการขยับชิ้นส่วนโดยใช้สกรู เพื่อสังเกตการเลี้ยวเบนของแสง เราหนีบกระดาษแผ่นหนึ่งไว้ระหว่างขากรรไกรของคาลิปเปอร์ เพื่อให้สามารถดึงกระดาษแผ่นนี้ออกมาได้ หลังจากนั้นให้นำกรีดแคบนี้มาตั้งฉากกับดวงตา เมื่อสังเกตแหล่งกำเนิดแสงที่สว่าง (หลอดไส้) ผ่านช่องแคบ คุณจะเห็นการเลี้ยวเบนของแสง (ดูรูปที่ 4)

ข้าว. 4. การเลี้ยวเบนของแสงด้วยกรีดบางๆ

ประสบการณ์ 5

การเลี้ยวเบนบนกระดาษหนา

หากคุณหยิบกระดาษแผ่นหนาแล้วใช้มีดโกน จากนั้นนำกระดาษแผ่นนี้เข้ามาใกล้ตาและเปลี่ยนตำแหน่งของกระดาษสองแผ่นที่อยู่ติดกัน คุณสามารถสังเกตการเลี้ยวเบนของแสงได้

ประสบการณ์ 6

การเลี้ยวเบนของรูรับแสงขนาดเล็ก

ในการสังเกตการเลี้ยวเบน เราต้องใช้กระดาษแผ่นหนาและเข็มหมุด ใช้หมุดเจาะรูเล็กๆ บนแผ่นงาน จากนั้นเราก็นำรูเข้ามาใกล้ดวงตาและสังเกตแหล่งกำเนิดแสงที่สว่างจ้า ในกรณีนี้ จะมองเห็นการเลี้ยวเบนของแสงได้ (ดูรูปที่ 5)

การเปลี่ยนแปลงในรูปแบบการเลี้ยวเบนจะขึ้นอยู่กับขนาดของรู

ข้าว. 5. การเลี้ยวเบนของแสงด้วยรูรับแสงแคบ

ประสบการณ์ 7

การเลี้ยวเบนของแสงบนผ้าโปร่งใสหนาแน่น (ไนลอน, แคมบริก)

ลองใช้เทปแคมบริกแล้ววางไว้ให้ห่างจากดวงตาแล้วมองผ่านเทปไปที่แหล่งกำเนิดแสงที่สว่าง เราจะเห็นการเลี้ยวเบนเช่น แถบหลากสีและกากบาทสว่างซึ่งจะประกอบด้วยเส้นสเปกตรัมการเลี้ยวเบน

รูปนี้แสดงภาพถ่ายของการเลี้ยวเบนที่เราสังเกตเห็น (ดูรูปที่ 6)

ข้าว. 6. การเลี้ยวเบนของแสง

รายงาน:ควรนำเสนอรูปแบบการรบกวนและการเลี้ยวเบนที่สังเกตได้ระหว่างการทำงาน

การเปลี่ยนแปลงของเส้นแสดงลักษณะเฉพาะของขั้นตอนการหักเหและการบวก (การลบ) ของคลื่นที่เกิดขึ้น

ขึ้นอยู่กับรูปแบบการเลี้ยวเบนที่ได้รับจากรอยแยก อุปกรณ์พิเศษถูกสร้างขึ้น - ตะแกรงเลี้ยวเบน- เป็นชุดของรอยกรีดที่แสงลอดผ่านได้ จำเป็นต้องใช้อุปกรณ์นี้เพื่อทำการศึกษาแสงโดยละเอียด ตัวอย่างเช่น สามารถใช้ตะแกรงเลี้ยวเบนเพื่อกำหนดความยาวคลื่นของแสงได้

1. ฟิสิกส์().
2. แรกของเดือนกันยายน หนังสือพิมพ์การศึกษาและระเบียบวิธี ()

16. การเลี้ยวเบนของแสง หลักการของฮอยเกนส์-เฟรสเนล การเลี้ยวเบนของเฟรสเนลและฟรอนโฮเฟอร์ ตะแกรงเลี้ยวเบน การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์

การเลี้ยวเบนของคลื่นแสงประกอบด้วยคลื่นที่โค้งงอรอบสิ่งกีดขวาง สิ่งกีดขวางที่มีรูปร่างต่างกัน และคลื่นเข้าสู่บริเวณเงา ผลของการเลี้ยวเบนของคลื่นจะเด่นชัดเมื่อ

ขนาดของสิ่งกีดขวางที่เกินความยาวคลื่นกลายเป็น

สมส่วนกับความยาวคลื่น อย่างไรก็ตาม ปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของแสง

สังเกตได้จากวัตถุขนาดใหญ่ แต่ในกรณีนี้ จำเป็น

ถอดหน้าจอเฝ้าระวังในระยะทางไกล

ในสภาพห้องปฏิบัติการ การเลี้ยวเบนจะดำเนินการตามลำดับที่ 1 ม.

และตรวจพบเอฟเฟกต์ที่เด่นชัดด้วยขนาดสิ่งกีดขวาง d = 1 มม. หรือน้อยกว่า

ปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนของแสงสามารถแสดงได้ในเชิงคุณภาพตามหลักการของฮอยเกนส์ (kts 17c)

หลักการของฮอยเกนส์ ขอให้เรามีแหล่งแห่งแสงสว่าง แต่ละจุดบนหน้าคลื่นแสดงถึง

แหล่งกำเนิดองค์ประกอบของคลื่นทุติยภูมิ หน้าคลื่นในช่วงเวลาถัดไปจะให้ขอบเขตของคลื่นรอง

หลักการของฮอยเกนส์-เฟรสเนล: แต่ละจุดของหน้าคลื่นคือแหล่งกำเนิดคลื่นทุติยภูมิเบื้องต้น การรบกวนของคลื่นทุติยภูมิจะกำหนดความสว่าง ณ จุดที่กำหนดบนหน้าจอการสังเกต

อย่างไรก็ตาม หลักการของไฮเกนส์ไม่อนุญาตให้เรากำหนดความเข้มของแสงที่มาจากสิ่งกีดขวางได้ ในทิศทางนี้ดังนั้นการแก้ปัญหาการเลี้ยวเบนของแสงจึงเป็นเพียงเชิงคุณภาพเท่านั้น เฟรสเนลเสริมหลักการของไฮเกนส์ด้วยหลักการรบกวนของแสง

ให้เราแสดงความสว่าง ณ จุดที่กำหนดบนหน้าจอการสังเกตตาม หลักการ GFเพื่อหน้าเวฟฟรี

ให้เราเขียนแอมพลิจูดของอิทธิพลเบื้องต้นที่จุด O:
(1)

- ความกว้างของการสั่นที่เล็ดลอดออกมาจากพื้นผิวหน้าคลื่นด้วยพื้นที่ 1 ม. 2

- แอมพลิจูดของการสั่นที่เล็ดลอดออกมาจากส่วนพื้นฐานของหน้าคลื่นพร้อมพื้นที่

มาเขียนการสั่นสะเทือนกัน:


(1ก)

ในการกำหนดขนาดของผลกระทบของหน้าคลื่นทั้งหมดที่จุดที่กำหนด จำเป็นต้องคำนึงถึงการรบกวนของคลื่นทุติยภูมิตามเฟรสเนล กล่าวอีกนัยหนึ่ง จำเป็นต้องรวมปัจจัยสุดท้ายไว้เหนือพื้นผิวทั้งหมด
(2)

การคำนวณโดยใช้สูตร (2) มักเป็นงานที่ยาก ต่อมาเฟรสเนลได้พัฒนาวิธีการที่เรียกว่าวิธีเฟรสเนลโซน ซึ่งทำให้สามารถระบุปัญหาต่างๆ ได้อย่างค่อนข้างง่ายดาย การส่องสว่างโดยไม่ต้องอาศัยการบูรณาการที่ซับซ้อน สาระสำคัญของวิธีนี้คือพื้นผิวของหน้าคลื่นไม่ได้แบ่งออกเป็นจำนวนเล็กน้อย

ดี การเลี้ยวเบนของลำแสงที่มาบรรจบกัน (Fresnel diffraction)

ลองพิจารณาการจัดเรียงที่มีแหล่งกำเนิดแสงแบบจุด หน้าจอสังเกตการณ์ และระหว่างนั้นจะมีวัตถุการเลี้ยวเบนในรูปแบบโปร่งใส

หน้าจอมีรู ลองใช้วิธีโซนเฟรสเนล

ลองใช้หลักการ Huygens-Fresnel กัน

ใน t.O - ผลของการเลี้ยวเบนในการบรรจบกันของรังสี

การเลี้ยวเบนในคานคู่ขนาน (การเลี้ยวเบนของ Fraunhofer)

Fraunhofer (เยอรมัน ครึ่งแรกศตวรรษที่ 19)

หลังจากผ่านวัตถุการเลี้ยวเบนรังสีแล้ว

วิ่งขนานกัน

.ความหมายทางกายภาพของหลักการไฮเกนส์-เฟรสเนล การหามาตามกฎของทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิต

ตามคำกล่าวของไฮเกนส์ แสงก็คือคลื่น (การกำหนดหลักการของไฮเกนส์)

ที่มาของกฎการหักเหตามมัน

ปัญหาเรื่องการเลี้ยวเบนใน //-รังสี

ภารกิจคือการคำนวณการกระจายแสง

รูปแบบการเลี้ยวเบนในระนาบหน้าจอ E (ในโฟกัส

ระนาบเลนส์ L) ตามหลักการ G-F

แถบระดับประถมศึกษา dX จาก X=0 ถึง X=b มาถึงที่

ตามอำเภอใจ อินเตอร์ฟ ปธน. เป็นผลรวม

อิทธิพลเบื้องต้นดังกล่าวทั้งหมดโดยคำนึงถึงความสัมพันธ์ในระยะต่างๆ เมื่อคำนวณเราจะ

คำนึงถึงความแตกต่างของเฟสของการแกว่งที่เข้ามา

วี T.O ถูกกำหนดโดยความแตกต่างในเส้นทางการแกว่งขององค์ประกอบต่างๆ และความแตกต่างของเส้นทางนั้นง่ายดาย

แสดงผ่านมุมการเลี้ยวเบน ψ จากระนาบ AC ตั้งฉากกับลำแสง

รังสีที่หักเห, รังสีจาก สถานที่ที่แตกต่างกันถึง t.O มีเส้นทางเรขาคณิตที่แตกต่างกัน

แต่เส้นทางแสงเดียวกัน ที่. ความต่างของระยะชักจะพิจารณาจากความต่างของระยะห่างจาก

ระนาบของสล็อตไปยังระนาบ AC

-ความกว้างของการสั่นสะเทือนที่เล็ดลอดออกมาจากความกว้างทั้งหมดของช่อง

- ความกว้างของการสั่น, ช่องขาออก, ความกว้างของหน่วย

- ความกว้างของการสั่นที่เล็ดลอดออกมาจากความกว้างของช่องเล็ก ๆ (dx)

- การสั่นสะเทือนเบื้องต้นมาถึงจุด O จากองค์ประกอบ dx

. (7)

ความเข้มของลำแสงและการส่องสว่างที่จุดหรือพลังงานที่นำมาถึงจุดนี้จะเป็นสัดส่วนกับกำลังสองของแอมพลิจูด:

(8)
(8ก)

ให้เราอธิบายการกระจาย (8) และ (8a) แบบกราฟิก:

จากการคำนวณการกระจายแสงบนหน้าจอดังนี้

E แสดงถึงค่าสูงสุดหลักของการส่องสว่างที่มากขึ้น

และระบบรองที่อ่อนแอติดกัน

สูงสุดที่คั่นด้วยความสว่างขั้นต่ำเป็นศูนย์

ให้เรากำหนดเงื่อนไขสำหรับค่าต่ำสุดและค่าสูงสุดรอง เพื่อสร้างขั้นต่ำ

จำเป็นที่ตัวเศษในสูตร (7) และ (8) จะต้องเปลี่ยนเป็นศูนย์โดยที่ตัวส่วนไม่เท่ากับศูนย์

ถ้า:
-การส่องสว่างเป็นศูนย์ขั้นต่ำแล้วตัวเศษเท่ากับศูนย์และตัวส่วนไม่เท่ากับ 0
(9)- ขั้นต่ำk=1, 2, 3,...

ถ้า:
-ความคิดฟุ้งซ่านรองแล้วตัวเศษ (8) เท่ากับ 1
(10)-ค่าสูงสุดรอง=1, 2, 3,... ในค่าสูงสุดรอง

สูตร (11)

ผลลัพธ์ทั้งหมดสามารถยืนยันได้โดยใช้วิธีไดอะแกรมเวกเตอร์ ซึ่งก่อให้เกิดปัญหาหลายประการ

ตะแกรงเลี้ยวเบน

ตะแกรงเลี้ยวเบนเป็นอุปกรณ์สเปกตรัมสมัยใหม่คุณภาพสูงอย่างสมบูรณ์ ลักษณะตะแกรงเลี้ยวเบน:

- ภูมิภาคการกระจายตัวฟรี
-ขีดจำกัดความละเอียดสเปกตรัม, กำลังการแยกสเปกตรัม R,
- รูรับแสงของอุปกรณ์
-

การกระจายตัวเชิงมุม

ทฤษฎีความแตกต่าง เราจะพิจารณาโปรยโดยใช้วิธีการเหนี่ยวนำ ด้วยเหตุผลของเราเราจะเพิ่มจำนวนช่องตะแกรงและสังเกตผลของการเพิ่มขึ้นดังกล่าวต่อการกระจายตัวของแสงสว่าง นอกจากตะแกรงโปร่งใสที่ใช้กับแก้วหรือแผ่นควอทซ์หลอมแล้ว ตะแกรงสะท้อนแสงยังถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยลายเส้นจะถูกนำไปใช้กับพื้นผิวโลหะ กระจกเงา แบนหรือนูน นูน. ตะแกรงสะท้อนแสงใช้โดยไม่ต้องใช้แก้วหรือเลนส์ควอทซ์ ทำให้สามารถศึกษาสเปกตรัมในพื้นที่ UV ของสเปกตรัมได้ ซึ่งแม้แต่อากาศก็กลายเป็นตัวกลางที่ดูดซับได้ดี

กรณี Rass ของความแตกต่าง จาก 2 ช่องที่เหมือนกัน

ให้: b- ความกว้างของแต่ละช่อง c- ระยะห่างระหว่างช่องm

∆φ เพื่อนบ้าน =0 a ความละเอียด =2a 0 ; ผม=4ผม 0

v. 1: ∆φ เพื่อนบ้าน =π a res =0; ฉัน=0;

t.2:φ เพื่อนบ้าน =2π a ความละเอียด =2a 2 ; ฉัน=4ฉัน 2 ;

เสื้อ3.∆φ เพื่อนบ้าน =3π และ ความละเอียด =0; ฉัน=0;

โวลต์ 4: ∆φ เพื่อนบ้าน =4π a res =2a 4 I=4I 4 ;

จะพิจารณาในลักษณะเดียวกันเมื่อจำนวนกรีดเพิ่มขึ้น 1) เมื่อจำนวนกรีดในขัดแตะเพิ่มขึ้น จุดสูงสุดหลักก็จะแคบลง ความกว้างของค่าสูงสุดหลักกลายเป็นสัดส่วนกับ 1/N โดย N คือจำนวนรอยกรีด 2) ความเข้มข้นของบท ค่าสูงสุดเพิ่มขึ้นตามสัดส่วนของ N 2.3) ระหว่างค่าสูงสุดหลักที่อยู่ติดกัน ค่าสูงสุดรองและค่าต่ำสุดจะปรากฏขึ้น จำนวนของค่ารอง สูงสุด=N-2 และ N-1 – ต่ำสุด ในทางปฏิบัติ ตะแกรงถูกใช้โดยจำนวนรอยกรีดคือ 10,000 และแม้แต่ 100,000 ดังนั้นตะแกรงแสงจริงจึงสร้างระบบที่มีความกว้างแคบมากเป็นสัดส่วนกับ 1/N และค่าสูงสุดหลักที่แข็งแกร่งมาก และค่าสูงสุดรองจะสร้างเพียงพื้นหลังที่อ่อนแอเท่านั้น . ให้เราเขียนเงื่อนไข. ค่าสูงสุดหลักสำหรับขัดแตะจริง:

(12)-เงื่อนไข บท สูงสุดจากกริด

(13) ในบรรดาเซตของ min จากโครงตาข่าย ค่าต่ำสุดอันที่ 1 ที่อยู่ติดกับเซตหลักมีความน่าสนใจเป็นพิเศษ ถึงสูงสุดนี้

(16) โดยที่ k=0,1,2,...; m=1,2,…N-1.F-la(16) ให้เงื่อนไข ขั้นต่ำจากกริด กำลังพิจารณา

(17)-เงื่อนไข นาทีเข้าจากกริด

พื้นฐาน ความแตกต่างอันศักดิ์สิทธิ์ คอมพ์ขัดแตะ ในการแจกจ่ายของประถม เป็นกลุ่มในบางส่วน เลือกทิศทางเฉพาะของเงื่อนไขที่น่าพอใจหนึ่งร้อยทิศทาง บท สูงสุด (14)

ตะแกรงเป็นตัวปล่อยแสงอีกครั้ง การคำนวณนำไปสู่ฟังก์ชันการกระจายความเข้ม:
(18) โดยที่ I 0 คือความเข้มจากตะแกรงที่มุม ψ=0

- ครึ่งเฟสเปลี่ยนจากขอบของช่องเดียว

- ครึ่งหนึ่งของการเปลี่ยนเฟสจากรังสีข้างเคียง

(18) โดยที่ I 0 คือความเข้มจากตะแกรงที่มุม ψ=0

สูตรตรีโกณมิติสูตรแรก (18) คำนึงถึงอิทธิพลของการเลี้ยวเบนจากสลิตหนึ่ง ส่วนสูตรที่สองคำนึงถึงอิทธิพลของการรบกวนของรังสี N ในค่าสูงสุดหลัก ฟังก์ชันตรีโกณมิติที่ 2 ใน (18a) รับค่าสูงสุดเท่ากับ 1 ในสูตร (18b) ฟังก์ชันตรีโกณมิติที่ 2 f-i ในจุดสูงสุดหลักรับค่า N 2 และ m/y I 0 และ I 01 มีความสัมพันธ์:
ก็ไม่ยากที่จะพิสูจน์ว่าค่าสูงสุด ค่าตรีโกณมิติที่ 2 ฉ-ii เช่น ค่าของมันในพื้นที่ของจุดสูงสุดหลัก:
(14)

ค่าศูนย์ของฟังก์ชันตรีโกณมิติที่ 2 สอดคล้องกับเงื่อนไข
(17) – ค่าต่ำสุด (ศูนย์), k=0,1,2…., m=1,2,3,…, N-1

ทฤษฎีหลักของตะแกรงการเลี้ยวเบนคือเงื่อนไขของค่าสูงสุดหลัก (14) ความสัมพันธ์ที่สำคัญในทฤษฎีตะแกรงการเลี้ยวเบนคือเงื่อนไขของค่าต่ำสุด (17) สังเกตได้ง่ายว่าการแทนที่ (14) ลงในสูตร (18a) นำไปสู่ความจริงที่ว่าทรินิตี้ที่ 2 ปัจจัยที่แน่นอน ความไม่แน่นอน (0/0) หากเราเปิดเผยความไม่แน่นอนนี้ตาม L'Hopital เราจะเห็นว่าอัตราส่วนนี้มีค่าสูงสุดคือ 1 ดังนั้น f-la (14) – เงื่อนไขสูงสุด xia ครบถ้วนตามการแจกแจง (18a) ในทำนองเดียวกัน การแทนที่ (17) ค่าต่ำสุด (ศูนย์) ลงใน (18a) จะทำให้ตัวเศษของตัวประกอบตรีโกณมิติกลายเป็นศูนย์ ในขณะที่ตัวส่วนจะแตกต่างจากศูนย์ กล่าวคือ ความสัมพันธ์ (17) กลับค่าตรีโกณมิติที่ 2 ปัจจัยเป็นศูนย์ F-la (17) เต็มแล้ว

ตาม (18a) การประยุกต์ใช้ความแตกต่าง ตัดสินใจ – เครื่องมือสเปกตรัมอันทรงพลังที่ออกแบบมาสำหรับการวัด

“การสังเกตการเลี้ยวเบนของแสงด้วยช่องแคบ”

อุปกรณ์ : (ซม ภาพวาดหมายเลข 9)

เราเลื่อนแถบเลื่อนของคาลิปเปอร์จนกระทั่งเกิดช่องว่างกว้าง 0.5 มม. ระหว่างขากรรไกร

เราวางส่วนที่เอียงของฟองน้ำไว้ใกล้กับดวงตา (วางคอในแนวตั้ง)

ผ่านช่องว่างนี้ เราจะดูเส้นใยแนวตั้งของตะเกียงที่กำลังลุกไหม้

เราสังเกตเห็นแถบสีรุ้งขนานกับมันทั้งสองด้านของด้าย

เราเปลี่ยนความกว้างของช่องภายใน 0.05 - 0.8 มม. เมื่อเคลื่อนไปยังสลิตที่แคบลง แถบจะแยกออกจากกัน กว้างขึ้น และสร้างสเปกตรัมที่สามารถแยกแยะได้ เมื่อสังเกตผ่านช่องที่กว้างที่สุด แถบจะแคบมากและอยู่ใกล้กัน

นักเรียนวาดภาพที่เห็นในสมุดจด

งานทดลองหมายเลข 5

“การสังเกตการเลี้ยวเบนของแสงบนผ้าไนลอน”

อุปกรณ์:โคมไฟไส้ตรง ผ้าไนลอน ขนาด 100x100มม. (ภาพที่ 10)

เรามองผ่านผ้าไนลอนที่เส้นใยของตะเกียงที่กำลังลุกไหม้

เราสังเกตเห็น "การเลี้ยวเบนข้าม" (ภาพในรูปแบบของแถบเลี้ยวเบนสองแถบที่ตัดกันเป็นมุมฉาก)

นักเรียนวาดภาพที่เห็น (การหักเหของแสง) ลงในสมุดบันทึก

คำอธิบาย: มองเห็นการเลี้ยวเบนสีขาวสูงสุดที่กึ่งกลางเปลือกโลก ที่ k=0 ความแตกต่างในเส้นทางคลื่นจะเป็นศูนย์ ดังนั้นค่าสูงสุดตรงกลางจึงเป็นสีขาว

ไม้กางเขนเกิดขึ้นเนื่องจากเส้นด้ายของผ้าเป็นตะแกรงเลี้ยวเบนสองอันที่พับเข้าด้วยกันโดยมีรอยกรีดตั้งฉากกัน ลักษณะของสีสเปกตรัมอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าแสงสีขาวประกอบด้วยคลื่นที่มีความยาวต่างกัน ค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนของแสงสำหรับความยาวคลื่นต่างกันจะได้มาจากที่ต่างๆ

งานทดลองหมายเลข 6

“การสังเกตการเลี้ยวเบนของแสงบนแผ่นเสียงและแผ่นเลเซอร์”

อุปกรณ์:โคมไฟไส้ตรง แผ่นเสียง (ดูรูปที่ 11)

แผ่นเสียงเป็นตะแกรงเลี้ยวเบนที่ดี

เราวางตำแหน่งแผ่นเสียงเพื่อให้ร่องขนานกับไส้หลอดและสังเกตการเลี้ยวเบนของแสงสะท้อน

เราสังเกตสเปกตรัมการเลี้ยวเบนแสงของลำดับต่างๆ

คำอธิบาย: ความสว่างของสเปกตรัมการเลี้ยวเบนขึ้นอยู่กับความถี่ของร่องที่ใช้กับบันทึกและมุมตกกระทบของรังสี (ดูรูปที่ 12)

รังสีที่เกือบขนานกันที่ตกกระทบจากไส้หลอดไฟจะสะท้อนจากส่วนนูนที่อยู่ติดกันระหว่างร่องที่จุด A และ B รังสีที่สะท้อนในมุมเท่ากับมุมตกกระทบทำให้เกิดภาพของไส้หลอดในรูปแบบของเส้นสีขาว รังสีที่สะท้อนในมุมอื่นๆ จะมีเส้นทางที่แตกต่างกัน ซึ่งเป็นผลมาจากการเพิ่มคลื่น

ให้เราสังเกตการเลี้ยวเบนบนดิสก์เลเซอร์ในลักษณะเดียวกัน (ดูรูปที่ 13)

พื้นผิวของคอมแพ็คดิสก์มีลักษณะเป็นรางเกลียวซึ่งมีระยะห่างที่สมส่วนกับความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้ ปรากฏการณ์การเลี้ยวเบนและการรบกวนปรากฏบนพื้นผิวที่มีโครงสร้างละเอียด แสงจ้าของแผ่นซีดีมีสีรุ้ง

การเลี้ยวเบนของคลื่นน้ำ

วิธีการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เป็นระบบเทคนิคและขั้นตอนกิจกรรมที่มุ่งดำเนินการวิจัยเฉพาะด้าน วิทยาศาสตร์ทุกประเภทใช้วิธีวิจัยเฉพาะร่วมกับวิธีการทางวิทยาศาสตร์ทั่วไป เพื่อให้บรรลุเป้าหมายในการศึกษาใดโดยเฉพาะ จึงมีการใช้ระบบวิธีการ ซึ่งเป็นทางเลือกที่ถูกต้องซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพการศึกษาและเพิ่มประสิทธิภาพ วิธีการวิจัยเชิงทฤษฎีทางจิตวิทยาและการสอน ไปที่การวิเคราะห์กระบวนการศึกษาจริงโดยอ้อมและโดยตรง (สาเหตุ, แหล่งที่มาของการพัฒนา, ระบบเงื่อนไขที่รับประกันการทำงานที่มีประสิทธิภาพ) วิธีการเชิงประจักษ์ มีวัตถุประสงค์เพื่อวินิจฉัยและเปลี่ยนแปลงสถานะของวัตถุที่กำลังศึกษา วิธีการวิเคราะห์เชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ ช่วยให้คุณสามารถจัดระบบข้อมูลที่ได้รับโดยใช้วิธีการเชิงประจักษ์และสรุปเบื้องต้นเกี่ยวกับการมีอยู่ของความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลระหว่างปรากฏการณ์ ในสาขาความรู้ด้านมนุษยธรรม ซึ่งรวมถึงการสอน วิธีการวิจัยเชิงคุณภาพซึ่งมาก่อนการเลือกและการประยุกต์ใช้วิธีทางคณิตศาสตร์และสถิติ กำลังแพร่หลายมากขึ้น ช่วยหลีกเลี่ยงการได้รับความรู้ทางวิทยาศาสตร์ด้านเดียว ปรับระดับความเป็นปัจเจกของนักเรียน และยังช่วยให้แน่ใจว่ามีการรับรู้แบบองค์รวมถึงความแตกต่างของพวกเขาในฐานะข้อเท็จจริงและบรรทัดฐานที่เป็นรูปธรรม การรักษาสมดุลระหว่างเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพในการศึกษาเฉพาะเจาะจงช่วยให้คุณบรรลุความเป็นวิทยาศาสตร์ที่แท้จริงในการวิเคราะห์เชิงคุณภาพผู้วิจัยสนใจบุคคลไม่เพียง แต่เป็นวัตถุของการศึกษาและแหล่งข้อมูลเท่านั้น แต่ยังเป็นโลกแห่งภาพและประสบการณ์พิเศษอีกด้วย V.V. Kraevsky เน้นบางส่วนมากที่สุด ลักษณะเฉพาะของวิธีการวิจัยเชิงคุณภาพ: - เครื่องมือวัดได้รับการพัฒนาและทดสอบในระหว่างงานทางวิทยาศาสตร์ มักจะมีความเฉพาะเจาะจง และสะท้อนถึงแนวทางการวิจัยของแต่ละบุคคล - ขั้นตอนการวิจัยแทบจะไม่มีการทำซ้ำในระดับคุณภาพ - การวิเคราะห์ดำเนินการโดยสรุปแนวคิดจากข้อมูลเชิงประจักษ์ที่รวบรวมไว้ การจัดระเบียบข้อมูลมีวัตถุประสงค์เพื่อให้ได้ภาพองค์รวม วิทยาศาสตร์จิตวิทยาและการสอนมีวัตถุประสงค์เพื่อระบุรูปแบบของกระบวนการศึกษาในฐานะที่เป็นวัตถุประสงค์สำหรับกิจกรรมการสอน การเลือกวิธีในการศึกษาเฉพาะเจาะจงเป็นหน้าที่ของนักวิจัย โดยมีวิธีการแก้ไขดังนี้ การบรรยาย.. 2.5. ความสม่ำเสมอเป็นเรื่องของการวิจัยทางวิทยาศาสตร์วิทยาศาสตร์ทุกประเภทศึกษารูปแบบบางประเภทที่มีอยู่อย่างเป็นกลางในพื้นที่แห่งความเป็นจริงที่เลือก ความรู้เกี่ยวกับรูปแบบช่วยให้คุณสามารถจำลองกระบวนการที่เกิดขึ้นในพื้นที่ที่กำหนด คาดการณ์ และออกแบบกิจกรรมที่มีประสิทธิผล (มีประสิทธิผล) ในเวลาเดียวกันภายใต้ ความสม่ำเสมอ การทำซ้ำความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลระหว่างปรากฏการณ์อย่างต่อเนื่องเป็นที่เข้าใจกัน ครูหลายคนคิดว่าตัวเองเป็น "ผู้เชี่ยวชาญ" ในสาขาจิตวิทยา : ต่างก็สื่อสาร แก้ปัญหาทางการศึกษา “เข้าใจ” กัน ฯลฯ ในความเป็นจริง เรากำลังพูดถึงเกี่ยวกับสิ่งที่เรียกว่า "จิตวิทยาในชีวิตประจำวัน"ซึ่งมี ทุกอย่างถูกต้องออก.นักจิตวิทยามืออาชีพหลายคนอาศัยประสบการณ์ทางจิตวิทยาในชีวิตประจำวัน รวมถึงประสบการณ์ของตนเองด้วย ประสบการณ์ชีวิต- แต่ในการวิจัยทางจิตวิทยาและการสอนยังคงจำเป็นต้องแยกแยะ จิตวิทยาวิทยาศาสตร์และจิตวิทยาในชีวิตประจำวัน ยู บี กิปเพนไรเตอร์ ไฮไลท์ ความแตกต่างดังต่อไปนี้ . 1. ความรู้ในชีวิตประจำวันมีความเฉพาะเจาะจง เกี่ยวข้องกับสถานการณ์ชีวิตที่เฉพาะเจาะจง และจิตวิทยาวิทยาศาสตร์มุ่งมั่นเพื่อความรู้ทั่วไปโดยอาศัยการระบุรูปแบบทั่วไปของชีวิตและพฤติกรรมของมนุษย์ 2. ความรู้ในชีวิตประจำวันเป็นธรรมชาติมากกว่าและใน วิทยาศาสตร์จิตวิทยาพยายามหาคำอธิบายที่สมเหตุสมผล ปรากฏการณ์ทางจิตเช่น เพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้นและแม้กระทั่งการคาดการณ์ 3. ^ ความรู้ในชีวิตประจำวันถูกถ่ายทอดในรูปแบบที่จำกัดมาก (โดยปากต่อปาก ผ่านจดหมาย ฯลฯ) และ ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ส่งผ่าน - ระบบพิเศษสำหรับบันทึกประสบการณ์ที่สะสมของบุคคล(ผ่านหนังสือ การบรรยาย สะสมในโรงเรียนวิทยาศาสตร์ ฯลฯ) 4. บี ในทางจิตวิทยาในชีวิตประจำวัน ความรู้ได้มาจากการสังเกต การใช้เหตุผล หรือผ่านประสบการณ์ตรงของบุคคลเกี่ยวกับเหตุการณ์บางอย่างใน จิตวิทยาวิทยาศาสตร์ ความรู้ใหม่ ๆ จะได้รับจากการวิจัยและการทดลองพิเศษตลอดจนใน แบบฟอร์มพิเศษการคิดและจินตนาการทางวิทยาศาสตร์ (“การทดลองเชิงจินตภาพ”) 5. ^ จิตวิทยาวิทยาศาสตร์มีข้อเท็จจริงที่กว้างขวาง หลากหลาย และไม่เหมือนใคร ซึ่งตัวแทนของจิตวิทยาในชีวิตประจำวันไม่สามารถเข้าถึงได้- ลักษณะพิเศษของความรู้ทางวิทยาศาสตร์คือความเป็นระบบและความเป็นระเบียบซึ่งช่วยให้นักจิตวิทยามืออาชีพทุกคนสามารถสำรวจความรู้ที่หลากหลายนี้ได้ ^ แต่ในขณะเดียวกันก็ไม่มีใครพูดได้ว่าจิตวิทยาวิทยาศาสตร์จำเป็นต้อง "ดีกว่า" มากกว่าจิตวิทยาในชีวิตประจำวันเนื่องจากในความเป็นจริง พวกเขาเติมเต็มซึ่งกันและกัน” ในด้านจิตวิทยา การค้นหารูปแบบทั่วไปนั้นแตกต่างกันไปตามข้อมูลทั่วไปทางวิทยาศาสตร์ที่ได้รับ ลักษณะทางจิตวิทยาของแต่ละบุคคลมีคุณค่าเป็นข้อเท็จจริงสำหรับข้อสรุปทั่วไปเกี่ยวกับรูปแบบของจิตวิทยาพัฒนาการ จิตวิทยาการศึกษา จิตวิทยาบุคลิกภาพและความแตกต่างระหว่างบุคคล และจิตวิทยาสังคม ในกิจกรรมการศึกษา มักระบุรูปแบบทางจิตวิทยาทั่วไปต่อไปนี้: - การเรียนรู้นำไปสู่การพัฒนา- การพัฒนาสัมพันธ์กับการก่อตัว เป็นธรรมชาติ และ การทำงานของจิตที่สูงขึ้น (การท่องจำเชิงตรรกะ, การคิดอย่างมีจุดมุ่งหมาย, จินตนาการที่สร้างสรรค์, ความเด็ดขาดของกระบวนการทางจิต); - ขยายขอบเขตความรู้และทักษะในปัจจุบันของเด็กมอบให้โดยผู้ใหญ่ที่มีความสามารถ (ครูและผู้ปกครอง) ผ่าน โซนของการพัฒนาที่ใกล้เคียง- โดยคำนึงถึงลักษณะทางจิตวิทยาที่เกี่ยวข้องกับอายุของนักเรียนนั้นดำเนินการผ่านความเข้าใจของรัฐของครู สถานการณ์ทางสังคม พัฒนาการของเด็ก โอกาสในการเป็น กิจกรรมชั้นนำ เนื้องอกทางจิตที่เกี่ยวข้องกับอายุ - กิจกรรมการศึกษาเกิดขึ้นบนพื้นฐานของความสมบูรณ์ของการพัฒนากิจกรรมชั้นนำในช่วงอายุก่อนหน้า(กิจกรรมเกม) และการพัฒนาที่มีประสิทธิผลวางรากฐานสำหรับการพัฒนากิจกรรมที่ตามมา (กิจกรรมการสื่อสาร) - พื้นฐานสำหรับประสิทธิผลของการเรียนรู้ของนักเรียน กิจกรรมการศึกษา- นี้ งานการศึกษา ซึ่งแก้ไขได้โดย การสร้างการกระทำทางจิตอย่างค่อยเป็นค่อยไป - มีประสิทธิภาพ ปฏิสัมพันธ์ ในกิจกรรมการสื่อสารระหว่างครูและนักเรียนถือว่าจำเป็นต้องสร้าง ความสัมพันธ์ที่เกี่ยวข้องที่กำหนดความเป็นไปได้ของอิทธิพลซึ่งกันและกันและความเข้าใจร่วมกัน. ในการเรียนการสอน มีการระบุและสร้างการเชื่อมต่อปกติทั่วไปจำนวนหนึ่งที่มีอยู่ในกิจกรรมการสอน V.V. Kraevsky ระบุสิ่งต่อไปนี้: - ความเชี่ยวชาญโดยคนรุ่นใหม่ในประสบการณ์ทางสังคมของคนรุ่นเก่า (พวกเขาหันไปหามันทุกครั้งที่มาถึง) วิทยาศาสตร์การสอนและวัตถุของมัน); - สาระสำคัญทางสังคมของการศึกษาเงื่อนไขขององค์ประกอบทั้งหมดโดยสถานะทางเศรษฐกิจและสังคมของสังคม - ปฏิสัมพันธ์ระหว่างครูกับนักเรียน นักการศึกษาและนักเรียนในกระบวนการศึกษา โดยที่กระบวนการนี้ไม่สามารถดำรงอยู่ได้ - ความสามัคคีของเนื้อหาและขั้นตอนการเรียนรู้ ในการเรียนการสอน รูปแบบดำเนินไปอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เช่นเดียวกับในธรรมชาติ- และมีลักษณะวัตถุประสงค์เดียวกันนั่นคือ ไม่ขึ้นอยู่กับเจตจำนงของคนเฉพาะเจาะจง อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับกฎแห่งธรรมชาติ กฎการสอนไม่มีอันตรายถึงชีวิต การคำนึงถึงกฎเหล่านั้นไม่ได้หมายถึงการยอมจำนน ตัวอย่างเช่น ขอให้เราระลึกถึงความหลีกเลี่ยงไม่ได้ของกฎแรงโน้มถ่วงสากล ท่านอาจไม่รู้จักเขาหรือดูหมิ่นเขา แต่ถ้าท่านสะดุด ท่านก็จะล้มลง อย่างไรก็ตาม มันเป็นความเข้าใจในกฎหมายนี้ว่าเครื่องบินได้รับการพัฒนา การทำความเข้าใจกฎของอุทกน้ำและอากาศพลศาสตร์ทำให้กะลาสีเรือแล่นทวนลมได้ อีกด้วย การทำความเข้าใจรูปแบบการสอนทำให้คุณสามารถเพิ่มประสิทธิภาพกิจกรรมของครู นักการศึกษา และผู้นำโรงเรียนได้- คุณมักจะได้ยินว่า “ชีวิตให้ความรู้ ทำให้ทุกสิ่งเข้าที่ และถ้าการศึกษาขัดแย้งกับชีวิตรอบข้าง มันก็ไร้ผล ชีวิตย่อมชนะเสมอ” แต่เป็นที่ทราบกันดีว่าตัวอย่างเช่นในครอบครัวเดียวกัน (นั่นคือในสถานการณ์เดียวกัน "ในชีวิตเดียวกัน") เด็กที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงจะเติบโตขึ้นมา การดูดซึมประสบการณ์ไม่ได้เกิดขึ้นอย่างเฉยเมย โดยผ่านการยอมจำนนต่อประเพณี มันเกิดขึ้นในความเข้าใจในประสบการณ์นี้ ในการพัฒนาทัศนคติของตัวเองต่อประสบการณ์นั้น ในปฏิสัมพันธ์ของผู้ใหญ่กับเด็ก ครูและนักเรียน หากคุณช่วยนักเรียนพัฒนาทัศนคติที่สร้างสรรค์ คุณสามารถช่วยให้เขาประสบความสำเร็จได้แม้ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นมิตร

กระทรวงศึกษาธิการและวัฒนธรรม

ภูมิภาคตูลา

สถาบันการศึกษาของรัฐระดับมัธยมศึกษา อาชีวศึกษา ภูมิภาคตูลา
"วิทยาลัยสารพัดช่างลิปโคโว"

ถึง เปิดบทเรียน“การสังเกตการรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง” (งานห้องปฏิบัติการ)

ลิปกี, 2012

จัดทำโดยอาจารย์

โวโรเบียวา อี.เอ. หมายเหตุอธิบาย

งานห้องปฏิบัติการดำเนินการโดยใช้ โปรแกรมคอมพิวเตอร์“ งานห้องปฏิบัติการเสมือนจริงในวิชาฟิสิกส์เกรด 11” (สิ่งพิมพ์เพื่อการศึกษาทางอิเล็กทรอนิกส์โดยสำนักพิมพ์ Bustard)

เมื่อใช้โปรแกรมผลการทดลองจะแสดงบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ นี่เป็นหนึ่งในผลงานห้องปฏิบัติการที่นักเรียนสามารถสังเกตและวิเคราะห์สิ่งที่เห็นได้ถูกขัดเกลา ในระหว่างการทำงานในห้องปฏิบัติการ จะมีการบรรลุเป้าหมายต่อไปนี้:

เกี่ยวกับการศึกษา:

สรุปความรู้ในหัวข้อ “การรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง”

นำมาใช้ ความรู้ทางทฤษฎีเพื่ออธิบายปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ

เกี่ยวกับการศึกษา:

มีส่วนทำให้เกิดความสนใจในฟิสิกส์และกระบวนการความรู้ทางวิทยาศาสตร์

เพื่อช่วยขยายขอบเขตอันไกลโพ้นของนักเรียนและพัฒนาความสามารถในการสรุปผลตามผลการทดลอง

รายงานผลงานนี้ยึดหลักการ “เราสังเกตสิ่งนี้…” นักเรียนบันทึกผลการสังเกตในรายงานการทำงานในห้องปฏิบัติการซึ่งระบุไว้ในคำแนะนำด้านระเบียบวิธีในการทำงานในห้องปฏิบัติการสำหรับนักเรียนที่เชี่ยวชาญเฉพาะทาง 140118 และ 190631 ในตอนท้ายของงานในห้องปฏิบัติการมีคำถามทดสอบที่ต้องตอบเพื่อรับเครดิตใน งานห้องปฏิบัติการ การควบคุมความรู้สามารถดำเนินการได้โดยใช้การทดสอบคอมพิวเตอร์หรือการตอบสนองด้วยวาจาจากนักเรียน เมื่องานในห้องปฏิบัติการเสร็จสิ้น จะได้รับเกรด "ผ่าน"

ระหว่างเรียน:

ตอนที่ 1 อัพเดตความรู้ในหัวข้อ “การรบกวนของแสง” (การทำซ้ำเนื้อหาที่ศึกษา)

ครู:

1. ปรากฏการณ์ใดเรียกว่าการรบกวนของแสง
2. คลื่นใดมีลักษณะเป็นปรากฏการณ์การรบกวน?
3. กำหนดคลื่นที่สอดคล้องกัน

นักเรียน: ตอบคำถาม:

คำตอบที่แนะนำ:

1. การรบกวนเป็นลักษณะปรากฏการณ์ของคลื่นในลักษณะใด ๆ ทั้งทางกลและแม่เหล็กไฟฟ้า การรบกวนเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเมื่อคลื่นแสงสองคลื่น (หรือหลายคลื่น) ในช่วงเวลาเดียวกันถูกซ้อนทับในตัวกลางไอโซโทรปิกที่เป็นเนื้อเดียวกัน ส่งผลให้มีการกระจายพลังงานคลื่นในอวกาศอีกครั้ง (1, หน้า 344) คลื่นที่เกิดขึ้นจะแข็งแกร่งขึ้นหรืออ่อนลง .
2. เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการรบกวนของคลื่นคือการเชื่อมโยงกัน (1 หน้า 345)
3. คลื่นที่มีความถี่เท่ากันและมีความต่างเฟสคงที่ตลอดเวลาเรียกว่าคลื่นต่อเนื่อง (1, หน้า 345)

ครู:

นักเรียน: พิจารณาเหตุผลทางทฤษฎีสำหรับส่วนที่ 1 (ภาคผนวก) ในคำแนะนำด้านระเบียบวิธี

ครู: แสดงรูปภาพสำหรับส่วนที่ 1 ของย่อหน้าที่ 3 (ภาคผนวก)

นักเรียน: ดำเนินการจุดที่ 4 คำแนะนำด้านระเบียบวิธี- คำอธิบายด้วยวาจา: เราสังเกตเห็นแถบแนวนอนสีเข้มและสีอ่อนซึ่งเปลี่ยนความกว้างเมื่อความหนาของฟิล์มเปลี่ยนไป

ครู: เปลี่ยนภาพบนหน้าจอ

นักเรียน ทำขั้นตอนที่ 5 คำตอบที่คาดหวัง เราสังเกตสีของแถบแสงในสีสเปกตรัม บน-น้ำเงิน(ม่วง) ล่าง-แดง การระบายสีนี้อธิบายได้จากการขึ้นอยู่กับตำแหน่งของแถบแสงกับความยาวคลื่นของแสงที่ตกกระทบ เนื่องจากแสงสีขาวมีความซับซ้อนซึ่งประกอบด้วยสีเจ็ดสี

ครู

นักเรียน ทำตามขั้นตอนที่ 6 คำตอบที่แนะนำ: เราสังเกตการก่อตัวของวงแหวนรบกวนที่มีสีเป็นสีสเปกตรัมที่ส่วนบนและส่วนล่าง ขอบด้านบนของวงแหวนไฟแต่ละวงเป็นสีน้ำเงิน (สีม่วง) ขอบล่างเป็นสีแดง เมื่อความหนาของฟิล์มลดลง วงแหวนจะขยายออก และเคลื่อนลงด้านล่างภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง

ครู เปลี่ยนภาพบนหน้าจอ

นักเรียน ทำตามขั้นตอนที่ 7 คำตอบที่แนะนำ: ในบางสถานที่เราสังเกตเห็นแถบสีรุ้งสดใสหรือมีแถบปิดผิดปกติ เนื่องจากพื้นผิวสัมผัสมีรูปร่างไม่เหมาะ จึงเกิดชั้นอากาศบางๆ ขึ้นระหว่างแผ่นเปลือกโลก

ครู เปลี่ยนภาพบนหน้าจอ

นักเรียน ทำตามขั้นตอนที่ 8 คำตอบที่แนะนำ: เมื่อแรงอัดแผ่นเปลี่ยนแปลง ตำแหน่งและรูปร่างของแถบจะเปลี่ยนไป สีรุ้งจะสังเกตเห็นได้น้อยลงเมื่อความหนาของชั้นอากาศลดลง

ครู เปลี่ยนภาพบนหน้าจอ

นักเรียน ทำข้อ 9 คำตอบที่แนะนำ: การรบกวนของรังสีแสงสะท้อนจะเห็นได้ชัดเป็นพิเศษ เราเห็นสเปกตรัมแสงที่สว่างตั้งแต่สีม่วงไปจนถึงสีแดง ความสว่างขึ้นอยู่กับความถี่ของร่องที่ทา

ตอนที่ 2 อัพเดตความรู้หัวข้อ “การเลี้ยวเบนของแสง” (การทำซ้ำเนื้อหาที่ศึกษา)

ครู: ก่อนที่จะเสร็จสิ้นงานทดลอง เรามาทบทวนเนื้อหาหลักกันก่อน:

1. ปรากฏการณ์ใดเรียกว่าการเลี้ยวเบนของแสง
2. เงื่อนไขสำหรับการสำแดงการเลี้ยวเบน

นักเรียน: ตอบคำถาม:

คำตอบที่แนะนำ:

1. การเลี้ยวเบนเป็นปรากฏการณ์ของการเบี่ยงเบนของคลื่นจากการแพร่กระจายเป็นเส้นตรงเมื่อผ่านรูเล็ก ๆ และโค้งงอสิ่งกีดขวางเล็ก ๆ ด้วยคลื่น (1, หน้า 350)
2. เงื่อนไขของการเลี้ยวเบนที่จะเกิดขึ้น: ขนาดของสิ่งกีดขวางน้อยกว่าหรือเท่ากับความยาวคลื่น ขนาดของสิ่งกีดขวาง (รู) จะต้องเล็กกว่าหรือเทียบเคียงกับความยาวคลื่นได้ (1 หน้า 351)

ครู: เรามาดูส่วนที่ใช้งานได้จริงกันดีกว่า

นักเรียน: อ่านเหตุผลทางทฤษฎีสำหรับส่วนที่ 2 ในคำแนะนำด้านระเบียบวิธี (ภาคผนวก)

ครู: แสดงรูปภาพสำหรับส่วนที่ 2 ของย่อหน้าที่ 1 (ภาคผนวก)

นักเรียน: ปฏิบัติตามวรรค 1 ของส่วนที่ 2 ของแนวทาง คำอธิบายด้วยวาจา: มองเห็นแถบสีรุ้งที่ขนานกับด้ายทั้งสองข้าง เมื่อความกว้างของรอยตัดลดลง แถบจะแยกออกจากกัน กว้างขึ้น และสร้างสเปกตรัมที่สามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจน เนื่องจากสิ่งกีดขวางในรูปแบบของร่องคาลิปเปอร์เทียบได้กับความยาวคลื่นของแสงที่มองเห็นได้

ครู เปลี่ยนภาพบนหน้าจอ

นักเรียน ทำขั้นตอนที่ 2 คำตอบที่แนะนำ: เมื่อหมุนคาลิปเปอร์อย่างนุ่มนวลรอบแกนตั้ง แถบสีรุ้งจะแยกออกจากกันและกว้างขึ้น ทำให้เกิดสเปกตรัมที่มองเห็นได้ชัดเจน

ครู เปลี่ยนภาพบนหน้าจอ

นักเรียน ทำขั้นตอนที่ 3 คำตอบที่คาดหวัง: จะได้รูปแบบการเลี้ยวเบนเมื่อมีแถบสีอ่อนและสีเข้มวางอยู่ที่ด้านข้างของด้าย และตรงกลางในบริเวณเงาเรขาคณิต จะสังเกตเห็นแถบสีอ่อน

ครู เปลี่ยนภาพบนหน้าจอ

นักเรียน ทำตามขั้นตอนที่ 4 คำตอบที่แนะนำ: ค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนจะมองเห็นได้ที่กึ่งกลางของกากบาท แสงสีขาวและแต่ละแถบจะมีสีรุ้งหลายสี เกลียวในอวกาศตัดกันเป็นมุมฉาก ดังนั้นจึงได้โครงตาข่ายสองมิติ

ครู: หลังจากวิเคราะห์ข้อสังเกตแล้วจำเป็นต้องสรุปผล

นักเรียน สรุปผล คำตอบที่แนะนำ: ในงานห้องปฏิบัติการนี้ มีการสังเกตและอธิบายลักษณะเฉพาะของปรากฏการณ์การรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง

ครู : เพื่อให้แล็บผ่าน คุณต้องตอบคำถามท้ายแล็บ

วรรณกรรม:

1. (หน้า 344, 350)
2. (หน้า 416, 420, 425)

แอปพลิเคชัน

งานห้องปฏิบัติการหมายเลข 11

การสังเกตการรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง

เป้าหมายของงาน: ศึกษาลักษณะเฉพาะของการรบกวนและการเลี้ยวเบนของแสง

ส่วนที่ 1

การสังเกตการรบกวนของแสง

อุปกรณ์: 1) ไม้ขีด 2) ตะเกียงแอลกอฮอล์ 3) ก้อนสำลีบนลวดในหลอดทดลองชุบสารละลายโซเดียมคลอไรด์ 4) วงแหวนลวดพร้อมที่จับ 5) แก้วที่มีสารละลายสบู่ 6) หลอดแก้ว 7) แผ่นแก้ว - 2 ชิ้น 8) ซีดี

พื้นหลังทางทฤษฎี.

อุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับการสังเกตการรบกวนของแสงบนฟิล์มสบู่แสดงไว้ในรูปที่ 1 ในการสังเกตการรบกวนของรังสีเอกรงค์จะมีการนำก้อนสำลีชุบสารละลายโซเดียมคลอไรด์เข้าไปในเปลวไฟของตะเกียงแอลกอฮอล์ ในกรณีนี้เปลวไฟจะเปลี่ยนเป็นสีเหลือง เมื่อหย่อนวงแหวนลวด 4 ลงในสารละลายสบู่ 5 จะได้ฟิล์มสบู่วางในแนวตั้งและมองบนพื้นหลังสีเข้มที่ส่องสว่างด้วยแสงสีเหลืองของตะเกียงแอลกอฮอล์ สังเกตการก่อตัวของแถบแนวนอนสีเข้มและสีเหลือง (รูปที่ 2) และการเปลี่ยนแปลงความกว้างเมื่อความหนาของฟิล์มลดลง

ในสถานที่เหล่านั้นของภาพยนตร์ที่ความแตกต่างของเส้นทางของรังสีต่อเนื่องกันเท่ากับจำนวนครึ่งคลื่นคู่ แถบแสงจะถูกสังเกต และที่จำนวนครึ่งคลื่นคี่ จะสังเกตเห็นแถบสีเข้ม

เมื่อฟิล์มได้รับแสงสีขาว (จากหน้าต่างหรือโคมไฟ) แถบแสงจะกลายเป็นสี: สีฟ้าที่ด้านบน สีแดงที่ด้านล่าง ใช้หลอดแก้ว 6 เป่าฟองสบู่เล็กๆ บนพื้นผิวของสารละลายสบู่ เมื่อส่องสว่างด้วยแสงสีขาว จะสังเกตเห็นการก่อตัวของวงแหวนรบกวนสี เมื่อความหนาของฟิล์มลดลง วงแหวนจะขยายและเลื่อนลง

นอกจากนี้ยังพบการรบกวนเมื่อพิจารณาพื้นผิวสัมผัสของแผ่นกระจก 7 สองแผ่นที่กดเข้าด้วยกัน

เนื่องจากรูปร่างที่ไม่เหมาะของพื้นผิวสัมผัส ชั้นอากาศบาง ๆ จึงถูกสร้างขึ้นระหว่างแผ่นเปลือกโลก ทำให้เกิดเป็นแถบรูปวงแหวนสีรุ้งสดใสหรือปิดเป็นแถบที่มีรูปร่างผิดปกติ

เมื่อแรงที่กดแผ่นเปลือกโลกเปลี่ยนแปลง ตำแหน่งและรูปร่างของแถบจะเปลี่ยนทั้งแสงสะท้อนและแสงที่ส่องผ่าน

ปรากฏการณ์การรบกวนของรังสีแสงสะท้อนจะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อตรวจสอบพื้นผิวของซีดี

ส่วนที่ 2

การสังเกตการเลี้ยวเบนของแสง

อุปกรณ์ : 1) คาลิปเปอร์ 2) โคมไฟที่มีไส้หลอดตรง 3) โครงกระดาษแข็งที่มีช่องเจาะซึ่งมีลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.1-0.3 มม. ยืดออก 4) ผ้าไนลอนสีดำ

พื้นหลังทางทฤษฎี

การเลี้ยวเบนของแสงแสดงออกในการละเมิดความตรงของการแพร่กระจายของรังสีแสง การโค้งงอของแสงรอบสิ่งกีดขวาง และการทะลุผ่านของแสงเข้าสู่บริเวณเงาเรขาคณิต การกระจายความเข้มของแสงเชิงพื้นที่เบื้องหลังความไม่เป็นเนื้อเดียวกันของตัวกลางทำให้เกิดลักษณะเฉพาะของรูปแบบการเลี้ยวเบน

เนื่องจากความแตกต่างของตัวกลาง จึงมีการใช้ช่องว่างระหว่างขากรรไกรของคาลิปเปอร์ในการทำงาน ผ่านช่องว่างนี้ พวกเขามองดูเส้นใยแนวตั้งของตะเกียงที่กำลังลุกไหม้ ในเวลาเดียวกันจะมองเห็นแถบสีรุ้งทั้งสองด้านของด้ายขนานไปกับมัน เมื่อความกว้างของรอยตัดลดลง แถบจะแยกออกจากกัน กว้างขึ้น และสร้างสเปกตรัมที่สามารถแยกแยะได้อย่างชัดเจน ผลกระทบนี้จะสังเกตได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อหมุนคาลิปเปอร์อย่างนุ่มนวลรอบแกนแนวตั้ง

รูปแบบการเลี้ยวเบนที่แตกต่างกันจะสังเกตได้บนด้ายเส้นเล็ก กรอบที่มีเส้นใยวางอยู่บนพื้นหลังของโคมไฟที่ลุกไหม้ขนานกับเส้นใย (รูป) เมื่อถอดกรอบออกแล้วนำมาไว้ใกล้กับดวงตามากขึ้น จะได้รูปแบบการเลี้ยวเบนเมื่อมีแถบแสงและสีเข้มอยู่ที่ด้านข้างของ เส้นใยและตรงกลางในบริเวณเงาเรขาคณิตจะสังเกตเห็นแถบแสง (รูปที่ )

สามารถสังเกตรูปแบบการเลี้ยวเบนบนผ้าไนลอน ในผ้าไนลอนจะมีทิศทางตั้งฉากกันสองทิศทางที่แตกต่างกัน ด้วยการหมุนผ้าไปรอบแกน พวกเขาจึงมองผ่านผ้าไปที่เส้นใยของหลอดไฟที่กำลังลุกไหม้ เพื่อให้ได้รูปแบบการเลี้ยวเบนที่ชัดเจนในรูปแบบของแถบการเลี้ยวเบนสองแถบที่ตัดกันเป็นมุมฉาก (กากบาทการเลี้ยวเบน) ที่กึ่งกลางของไม้กางเขนจะมองเห็นการเลี้ยวเบนของสีขาวสูงสุดและในแต่ละแถบจะมีหลายสี

สั่งงาน

ส่วนที่ 1

1. จุดตะเกียงแอลกอฮอล์

2. วางก้อนสำลีชุบสารละลายโซเดียมคลอไรด์ลงในเปลวไฟ

3. จุ่มวงแหวนลวดลงในสารละลายสบู่เพื่อสร้างฟิล์มสบู่

4. ร่างรูปแบบการรบกวนที่ได้รับบนฟิล์มเมื่อส่องสว่างด้วยแสงสีเหลืองจากตะเกียงแอลกอฮอล์

5. อธิบายลำดับการสลับสีในรูปแบบการรบกวนเมื่อฟิล์มส่องสว่างด้วยแสงสีขาว

6. ใช้หลอดแก้วเป่าฟองสบู่เล็กๆ บนพื้นผิวของสารละลายสบู่ อธิบายสาเหตุที่วงแหวนรบกวนเคลื่อนลง

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. อธิบายรูปแบบการรบกวนที่สังเกตได้จากแผ่นกระจกที่ถูกบีบอัดสองแผ่น

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. รูปแบบที่สังเกตได้เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อแรงกดแผ่นเปลือกโลกเข้าด้วยกันเพิ่มขึ้น?

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. อธิบายรูปแบบการรบกวนเมื่อแผ่นซีดีสว่างขึ้น

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ส่วนที่ 2

1. วาดรูปแบบการเลี้ยวเบนสองรูปแบบที่สังเกตได้เมื่อดูไส้หลอดของหลอดไฟที่กำลังลุกไหม้ผ่านร่องของคาลิปเปอร์ (ที่มีความกว้างร่อง 0.05 และ 0.8 มม.)

ก = 0.05 มม. ก = 0.8 มม

2. อธิบายการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของรูปแบบการรบกวนเมื่อหมุนคาลิเปอร์รอบแกนตั้งอย่างราบรื่น (a = 0.8 มม.)

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. วางเฟรมที่มีเส้นใยกับพื้นหลังของโคมไฟที่กำลังลุกไหม้ขนานกับเส้นใย (ดูรูปที่ 3) โดยการขยับกรอบให้สัมพันธ์กับดวงตา ให้แน่ใจว่ามีแถบสีอ่อนปรากฏขึ้นตรงกลางบริเวณเงาเรขาคณิตของด้าย ร่างรูปแบบการเลี้ยวเบนที่สังเกตได้ด้านหลังเส้นใยบางๆ

4. มองผ่านผ้าไนลอนสีดำตรงไส้ตะเกียงที่กำลังลุกไหม้ ด้วยการหมุนผ้ารอบแกน ทำให้เกิดรูปแบบการเลี้ยวเบนที่ชัดเจนในรูปแบบของแถบการเลี้ยวเบนสองแถบที่ตัดกันเป็นมุมฉาก วาดกากบาทการเลี้ยวเบนที่สังเกตได้แล้วอธิบาย

บทสรุป :

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

คำถามควบคุม:

1. การรบกวนของแสงเรียกว่าอะไร?
2. คลื่นใดที่เรียกว่าสอดคล้องกัน?
3. กำหนดเงื่อนไขสำหรับการรบกวนสูงสุดและต่ำสุด
4. การเลี้ยวเบนของแสงคืออะไร?

วรรณกรรม:

1. Dmitrieva V.F. ฟิสิกส์สำหรับวิชาชีพด้านเทคนิคเฉพาะทาง: หนังสือเรียนสำหรับสถาบันการศึกษาระดับอาชีวศึกษาระดับมัธยมศึกษา - อ.: Publishing Center "Academy", 2010. - 448 p.(หน้า 344, 350)
2. Pinsky A.A. , Granovsky G.Yu. ฟิสิกส์: หนังสือเรียน / ทั่วไป. เอ็ด ยูไอ ดิกา, เอ็น.เอส. ปุรีเชวา – ฉบับที่ 2, ฉบับที่. – อ.: ฟอรัม: INFRA-M, 2548. – 560 หน้า: ป่วย - (การศึกษาวิชาชีพ)(หน้า 416, 420, 425)