Optyka falowa zjawisko dyfrakcji I interferencji światła




Pobierz 18.14 Kb.
NazwaOptyka falowa zjawisko dyfrakcji I interferencji światła
Data konwersji12.12.2012
Rozmiar18.14 Kb.
TypDokumentacja

OPTYKA FALOWA

Zjawisko dyfrakcji i interferencji światła


Podczas przepuszczania wiązki świetlnej przez szczelinę o rozmiarach rzędu długości fali świetlnej obserwujemy zjawiska dyfrakcji i interferencji światła.
Zasada zjawiska dyfrakcji jest przedstawiona schematycznie na poniższym rysunku:

Część wiązki świetlnej została zatrzymana lub odbita od przeszkody, zaś ta część, która przechodzi przez otwór staje się źródłem fali elementarnej rozchodzącej się poza przeszkodą we wszystkich kierunkach. Następuje ugięcie światła w wyniku czego oświetlona zostaje dużo większa część ekranu niż to wynikałoby z rozmiarów szczeliny i założenia prostoliniowego rozchodzenia się światła. Zjawisku dyfrakcji zwykle towarzyszy zjawisko interferencji. Interferencja światła polega na nakładaniu się wiązek światła, co prowadzi do osłabienia lub wzmocnienia fali świetlnej, w wyniku czego otrzymuje się na ekranie obraz interferencyjny w postaci ciemnych i jasnych prążków.

Doświadczenie Younga


Uproszczony schemat doświadczenia przedstawia rysunek:


I - przesłona ze szczeliną S prostopadłą do płaszczyzny rysunku

II - przesłona z dwiema szczelinami S1 i S2 prostopadłymi do płaszczyzny rysunku

d - odległość między szczelinami S1 i S2

E - ekran na którym obserwujemy wynik ugięcia i interferencji

l - odległość szczelin od ekranu



Szczeliny S1 i S2 są oświetlone światłem pochodzącym ze szczeliny S. Dzięki zjawisku ugięcia fale rozchodzące się poza szczelinami S1 i S2 biegną we wszystkich kierunkach i interferują ze sobą. Na ekranie pojawia się układ jasnych i ciemnych prążków równoległych do szczelin. Najjaśniejszy prążek powstaje w punkcie P0 (tzw. prążek zerowy, lub prążek zerowego rzędu). Symetrycznie po obu stronach prążka P0 powstają prążki na przemian ciemne i jasne. Kolejne prążki jasne są coraz słabsze (mają coraz mniejsze natężenie). Punkt Pn, zaznaczony na rysunku oznacza n-ty prążek jasny (prążek n-tego rzędu). Prążki jasne odpowiadają maksimom, a ciemne minimom interferencyjnym.


Położenie prążków na ekranie wygodnie jest określić podając kąt ugięcia (n - kąt ugięcia dla prążka n-tego rzędu). Ponieważ odległość szczelin od ekranu l jest dużo większa od odległości między szczelinami d, promienie S1Pn i S2Pn można uważać za równoległe (rysunek obok).


Fale ugięte pod kątem n spotykają się na ekranie w punkcie Pn w fazach zgodnych (w punkcie tym występuje maksymalne wzmocnienie). Różnica dróg Δx przebytych przez fale docierające do punktu Pn jest więc równa całkowitej wielokrotności długości fali oświetlającej układu szczelin S1 i S2. Z rysunku otrzymujemy:

Δx =d sinn czyli n λ=d sinn sinn = n λ/d

Dla ciemnych prążków (wygaszenie drgań) równanie przybiera postać:

(2n + 1) = d sinn

gdzie n = 0, 1, 2, 3, ...

Siatka dyfrakcyjna

Zjawisko interferencji występuje wyraźniej, jeśli użyjemy nie dwóch ale wielu szczelin. Zbiór takich szczelin umieszczonych w jednej płaszczyźnie, w równej od siebie odległości, tworzy tzw. siatkę dyfrakcyjną. Siatka dyfrakcyjna jest więc powieleniem przyrządu zastosowanego w doświadczeniu Younga, przy czym odległość pomiędzy środkami sąsiednich szczelin w siatce jest znacznie mniejsza niż w przyrządzie Younga. Odległość tę nazywamy stałą siatki (d). Dla typowych siatek mieści się ona w przedziale 10-4 do 10-6 m.
Siatka dyfrakcyjna służy do analizy światła przez nią przechodzącego. Jeżeli siatkę dyfrakcyjną oświetlimy światłem białym, to na ekranie otrzymamy również układ prążków, gdzie prążek zerowy (P0) będzie biały, a pozostałe prążki (np. P1) będą w postaci widma światła białego.

Warunek uzyskania widma n-tego rzędu (warunek interferencyjny) jest następujący:
nλ = d sin n

gdzie d - stała siatki
n - kąt, pod którym obserwuje się na ekranie n-ty rząd widma długość fali
l - odległość siatki od ekranu

Jeśli przez siatkę przechodzi światło białe, to kąt ugięcia n-tego rzędu będzie inny dla światła fioletowego (f) i inny dla czerwonego (cz):

sin f =n·λf /d; sin cz = n·λcz /d

ponieważ λcz > λf to cz > f

Każda siatka daje ściśle określony rząd widma, bowiem maksymalny kąt ugięcia nie może być większy niż 90°

tzn. sin n < 1

wtedy nλ < d czyli n < d/λ

Największa liczba naturalna spełniająca ten warunek określa maksymalny rząd widma, jaki można otrzymać przy użyciu danej siatki, przyjmując, że promienie padają na siatkę prostopadle.
Siatkę dyfrakcyjną możemy wykorzystać do pomiaru długości fali.

Dodaj dokument na swoim blogu lub stronie

Powiązany:

Optyka falowa zjawisko dyfrakcji I interferencji światła iconOptyka falowa – zjawiska dyfrakcji I interferencji światła (rozdz. 36. 1-36. 7, 37. 1-37. 2, 37. 7-37. 8)

Optyka falowa zjawisko dyfrakcji I interferencji światła iconBadanie zjawiska dyfrakcji I interferencji światła laserowego

Optyka falowa zjawisko dyfrakcji I interferencji światła iconZjawisko dyfrakcji najlepiej wyjaśnić przy pomocy przedstawionego doświadczenia. Na przesłonę ze szczeliną rzucamy wiązkę światła jednobarwnego. Jeżeli

Optyka falowa zjawisko dyfrakcji I interferencji światła iconOptyka falowa. Zasada Huyghensa Fresnela

Optyka falowa zjawisko dyfrakcji I interferencji światła iconOptyka falowa. Zasada Huyghensa Fresnela

Optyka falowa zjawisko dyfrakcji I interferencji światła iconOptyka falowa. Zasada Huyghensa Fresnela

Optyka falowa zjawisko dyfrakcji I interferencji światła icon27. Optyka geometryczna I falowa 27. 1Wstęp 27 1Odbicie I załamanie

Optyka falowa zjawisko dyfrakcji I interferencji światła iconLista 5 – Fotometria, optyka falowa, mechanika relatywistyczna, fizyka współczesna

Optyka falowa zjawisko dyfrakcji I interferencji światła iconWykład 5 optyka falowa oscylacje Opis matematyczny drgań (oscylacji) zapis zespolony

Optyka falowa zjawisko dyfrakcji I interferencji światła iconĆwiczenie O2: Badanie dyfrakcji światła laserowego

Umieść przycisk na swojej stronie:
Rozprawki


Baza danych jest chroniona prawami autorskimi ©pldocs.org 2014
stosuje się do zarządzania
Rozprawki
Dom