Dyfrakcja i interferencja światła
Co zrobimy: Przepuścimy światło przez jedną i dwie szczeliny oraz siatkę i zobaczymy, jak się ugina i tworzy prążki interferencyjne.
Co widzisz na ekranie: Czoła fal przechodzące przez szczeliny i uginające się oraz obraz na ekranie — dla dwóch szczelin regularne prążki jasne i ciemne; suwaki zmieniają szerokość i odległość szczelin oraz długość fali, rozsuwając prążki. Odczyty: układ szczelin, długość fali i rozstaw prążków.
Dam Ci docelowy rozstaw prążków — dobierz długość fali i odległość szczelin tak, by go uzyskać (Δy = λ·L/d).
Co się właśnie stało?
Po przejściu przez wąską szczelinę światło nie dało ostrego punktu, lecz rozmyty pas z prążkami — ugięło się. To dowód, że światło jest FALĄ.
Dyfrakcja:
fala napotykając wąską szczelinę lub przeszkodę UGINA się i rozchodzi także „za róg". Im węższa szczelina (lub dłuższa fala), tym silniejsze ugięcie.
Interferencja (doświadczenie Younga):
gdy światło przechodzi przez DWIE bliskie szczeliny, fale z nich nakładają się na siebie. Tam, gdzie spotykają się „grzbiet z grzbietem", wzmacniają się → prążek JASNY; gdzie „grzbiet z doliną" — wygaszają się → prążek CIEMNY. Powstaje regularny obraz prążków.
Siatka dyfrakcyjna:
wiele szczelin daje ostre, jasne maksima w kierunkach spełniających warunek:
(d — odległość szczelin, m — rząd, λ — długość fali). Stąd wyznacza się długość fali.
Po co Ci to na maturze:
dyfrakcja, interferencja i warunek na maksima siatki to rdzeń falowej optyki (poziom rozszerzony). Chwyt: jasny prążek = wzmocnienie fal, ciemny = wygaszenie. Warto też pamiętać: .
Zapamiętaj: światło jako fala ugina się (dyfrakcja) i nakłada samo na siebie (interferencja), dając prążki jasne i ciemne; dla siatki maksima spełniają d·sinθ = m·λ.
Teoria i wzory
Falowa natura światła
Na wąskiej szczelinie światło ugina się (dyfrakcja), a za dwiema szczelinami fale z nich nakładają się (interferencja), dając na ekranie prążki jasne i ciemne.
Powstawanie prążków
- wzmocnienie fal (zgodne w fazie) → prążek jasny,
- wygaszenie (w przeciwfazie) → prążek ciemny.
Warunek na maksima
Dla dwóch szczelin / siatki dyfrakcyjnej jasne prążki powstają, gdy: Większa długość fali i mniejsza odległość szczelin rozsuwają prążki.
Oznaczenia: — odległość szczelin (stała siatki), — kąt ugięcia, — rząd maksimum (), — długość fali.
Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.
Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.
Najczęstsze pytania
›Co to dyfrakcja światła?
Uginanie się światła (fali) na wąskich szczelinach lub przeszkodach.
›Skąd biorą się jasne i ciemne prążki interferencyjne?
Z nakładania fal: wzmocnienie daje prążek jasny, wygaszenie — ciemny.
›Jak brzmi warunek na maksima siatki dyfrakcyjnej?
d·sinθ = m·λ, gdzie d to odległość szczelin, m rząd maksimum, a λ długość fali.