Teema: Optika
Õppetund: Praktiline töö teemal “Valguse interferentsi ja difraktsiooni vaatlemine”
Nimi:"Valguse interferentsi ja difraktsiooni vaatlemine".
Sihtmärk: eksperimentaalselt uurida valguse interferentsi ja difraktsiooni.
Varustus: sirge hõõglamp, 2 klaasplaati, traatraam, seebilahus, nihik, paks paber, kambritükk, nailonniit, klamber.
Kogemus 1
Häiremustri jälgimine klaasplaatide abil.
Võtame kaks klaasplaati, pühime need enne seda korralikult puhtaks, voldime siis tihedalt kokku ja surume kokku. Häiremuster, mida plaatidel näeme, tuleb visandada.
Et näha pildil muutust olenevalt klaasi kokkusurumisastmest, tuleb võtta kinnitusseade ja kasutada plaatide kokkusurumiseks kruvisid. Selle tulemusena muutub häirete muster.
Kogemus 2
Häired õhukestele kiledele.
Selle katse jälgimiseks võtke seebivesi ja traatraam, seejärel jälgige, kuidas tekib õhuke kile. Kui raam langetada seebivette, siis pärast selle tõstmist on näha seebikile. Vaadeldes seda filmi peegeldunud valguses, on näha interferentsi ääred.
Kogemus 3
Seebimullide häirimine.
Vaatlemiseks kasutame seebilahust. Seebimullide puhumine. See, kuidas mullid virvendavad, on valguse interferents (vt joonis 1).
Riis. 1. Valguse interferents mullides
Pilt, mida näeme, võib välja näha selline (vt joonis 2).
Riis. 2. Häirete muster
See on valge valguse interferents, kui paneme läätse klaasile ja valgustame seda tavalise valge valgusega.
Kui kasutate valgusfiltreid ja valgustate monokromaatilise valgusega, muutub interferentsi muster (muutub tumedate ja heledate triipude vaheldumine) (vt joonis 3).
Riis. 3. Filtrite kasutamine
Liigume nüüd edasi difraktsiooni vaatlemise juurde.
Difraktsioon on lainenähtus, mis on omane kõikidele lainetele, mida täheldatakse mis tahes objekti servadel.
Kogemus 4
Valguse difraktsioon väikese kitsa pilu poolt.
Loome nihiku lõugade vahele tühimiku, liigutades selle osi kruvide abil. Valguse difraktsiooni jälgimiseks kinnitame nihkli lõugade vahele paberilehe, nii et selle paberilehe saab seejärel välja tõmmata. Pärast seda toome selle kitsa pilu risti silma lähedale. Vaadeldes läbi pilu eredat valgusallikat (hõõglampi), on näha valguse difraktsioon (vt joonis 4).
Riis. 4. Valguse difraktsioon õhukese pilu järgi
Kogemus 5
Difraktsioon paksul paberil
Kui võtta paks paberileht ja teha habemenuga lõige, siis seda paberilõiget silma lähedale tuues ja kahe külgneva lehe asukohta muutes saab jälgida valguse difraktsiooni.
Kogemus 6
Väikese ava difraktsioon
Sellise difraktsiooni jälgimiseks vajame paksu paberilehte ja tihvti. Tehke tihvti abil lehele väike auk. Seejärel toome augu silma lähedale ja jälgime eredat valgusallikat. Sel juhul on nähtav valguse difraktsioon (vt joonis 5).
Difraktsioonimustri muutus sõltub ava suurusest.
Riis. 5. Valguse difraktsioon väikese avaga
Kogemus 7
Valguse difraktsioon tiheda läbipaistva kanga tükil (nailon, kambrik).
Võtkem kambriline lint ja, asetades selle silmadest veidi eemale, vaadake läbi lindi ereda valgusallika poole. Näeme difraktsiooni, st. mitmevärvilised triibud ja hele rist, mis koosneb difraktsioonispektri joontest.
Joonisel on fotod difraktsioonist, mida me jälgime (vt joonis 6).
Riis. 6. Valguse difraktsioon
Aruanne: see peaks esitama töö käigus täheldatud interferentsi- ja difraktsioonimustrid.
Joonte muutus iseloomustab seda, kuidas toimub konkreetne lainete murdumise ja liitmise (lahutamise) protseduur.
Pilust saadud difraktsioonimustri põhjal loodi spetsiaalne seade - difraktsioonvõre. See on pilude komplekt, millest valgus läbib. Seda seadet on vaja üksikasjalike valgusuuringute läbiviimiseks. Näiteks saab difraktsioonvõre abil määrata valguse lainepikkuse.
- Füüsika().
- Esimene september. Haridus- ja metoodiline ajaleht ().
Ülesanne 1. Valguse interferentsi vaatlemine õhukilel.
1. Pühkige klaasplaadid põhjalikult, keerake need kokku ja pigistage neid sõrmedega.
2. Kontrollige plaate peegeldunud valguses tume taust(need peavad olema paigutatud nii, et akendest või valgetest seintest ei tekiks klaasi pinnale liiga eredat pimestamist).
3. Mõnes kohas, kus plaadid kokku puutuvad, jälgige eredalt sillerdavat rõngakujulist või ebakorrapärane kuju triibud.
4. Märka muutusi rõhu muutumisel tekkivate interferentsribade kujus ja asukohas.
5. Proovige näha läbiva valguse interferentsimustrit.
6. Visandage pildid, mida näete.
Vasta küsimustele:
a) Miks on teatud kohtades, kus plaadid kokku puutuvad, näha heledaid vikerkaarekujulisi või ebakorrapärase kujuga triipe?
b) Miks muutuvad tekkivate interferentsiäärte kuju ja asukoht rõhu muutumisel?
Ülesanne 2. Valguse interferentsi jälgimine seebikilel.
1. Valmistage seebilahus.
2. Võtke traatrõngale seebikile ja asetage see vertikaalselt.
3. Pimedas klassiruumis jälgige heledate ja tumedate triipude ilmumist filmile.
4. Valgustage seebikilet lambi või taskulambi valgusega.
5. Jälgige heledate triipude värvumist spektraalvärvides.
6. Loendage sama värvi triipude arv, mida filmil samaaegselt jälgitakse.
7. Määrake, kas raami vertikaaltasapinnal pööramisel muutub triipude suund ja kuju.
8. Visandage pildid, mida näete.
Vasta küsimustele:
a) Mis seletab heledate ja tumedate ribade olemasolu katse alguses?
b) Miks tekkisid spektrivärvid, kui filmi valgustati valgusega?
c) Miks triibud laienevad ja kuju säilitavad allapoole?
Ülesanne 3. Valguse interferentsi vaatlemine seebimullil.
1. Välja puhuma seebimull.
2. Valge valgusega valgustamisel jälgige värviliste häirerõngaste moodustumist.
Vasta küsimustele:
a) Miks on seebimullid vikerkaarevärvilised?
b) Miks mulli värvus kogu aeg muutub?
c) Mis kujuga on vikerkaare triibud?
Ülesanne 4. Värvide tuhmumine.
1. Võtke pintsettide abil ohutu habemenuga ja soojendage seda põleti leegi kohal.
2. Visanda vaadeldav pilt.
Vasta küsimustele:
a) Millist nähtust te täheldasite?
b) Kuidas seda seletada?
c) Mis värvid ja millises järjekorras ilmusid terale kuumutamisel?
Valguse difraktsiooni uurimine.
Ülesanne 1. Valguse difraktsiooni vaatlemine kitsa pilu järgi.
1. Asetage nihiku lõugade vahele 0,5 mm laiune vahe.
2. Asetage pilu silma lähedale, asetades see vertikaalselt.
3. Vaadates läbi pilu vertikaalselt paigutatud helendav hõõgniit, jälgige vikerkaare triipe (difraktsioonispektreid) mõlemal pool hõõgniidi.
4. Muutes pilu laiust 0,5 mm-lt 0,8 mm-le, pange tähele, kuidas see muutus mõjutab difraktsioonispektreid.
5. Joonistage märkmikusse pilt, mida nägite.
Ülesanne 2. Difraktsiooni vaatlemine nailonkangal.
1. Vaata läbi nailonist kangast põleva lambi hõõgniidi peale.
2. Pöörates kangast ümber oma telje, saavutage selge difraktsioonimuster kahe täisnurga all ristatud difraktsiooniriba kujul.
3. Joonistage vaadeldud difraktsioonirist.
Vasta küsimustele:
a) Miks sa selle difraktsiooniristi said?
b) Mis seletab spektraalvärvide ilmumist?
Ülesanne 3. Valguse difraktsiooni vaatlemine laserkettal.
1. Asetage CD horisontaalselt silmade kõrgusele.
2. Joonista see pilt.
Vasta küsimustele:
a) Mida kettal täheldatakse?
b) Milliseid nähtusi te täheldasite?
RAKENDUS
Valguse difraktsioon- see on valguskiirte kõrvalekalle sirgjoonelisest levimisest kitsaste pilude, väikeste aukude läbimisel või väikestest takistustest mööda minnes.
Valguse difraktsiooni nähtus tõestab, et valgusel on lainelised omadused. Difraktsiooni jälgimiseks saate:
Laske allikast tulev valgus läbi väga väikese augu või asetage ekraan august kaugele. Seejärel jälgitakse seda ekraanil keeruline pilt heledatest ja tumedatest kontsentrilistest rõngastest.
Või suuna valgus peenikesele juhtmele, siis on ekraanil näha heledad ja tumedad triibud ning valge valguse puhul vikerkaaretriip.
Difraktsioonivõre on optiline instrument valguse lainepikkuse mõõtmiseks.
Difraktsioonvõre on kogumik suur number väga kitsad pilud, mida eraldavad läbipaistmatud ruumid.
Kui võrele langeb monokromaatiline laine, tekitavad pilud (sekundaarsed allikad) koherentseid laineid. Võre taha asetatakse kogumislääts, millele järgneb ekraan. Võre erinevatest piludest lähtuva valguse interferentsi tulemusena täheldatakse ekraanil maksimumide ja miinimumide süsteemi.
Lähenevate pilude servadest lähtuvate lainete vahe on võrdne segmendi AC pikkusega. Kui see segment sisaldab täisarvu lainepikkusi, tugevdavad kõikidest piludest pärit lained üksteist. Valge valguse kasutamisel on kõik maksimumid (v.a keskne) vikerkaarevärvi.
d = a + b - difraktsioonivõre periood
a on pilu laius; b - pikkus
d = 1/N on difraktsioonivõre konstant.
N – löökide arv.
φ - difraktsioonist tingitud valguslainete kõrvalekalde nurk
φ = kλ - difraktsioonivõre valem.
k – maksimaalne järjestus (0, ±1, ±2, ...)
λ = - lainepikkus
Valguse interferents- valgusvoo ruumiline ümberjaotumine kahe (või mitme) koherentse valguslaine üksteise peale asetamisel, mille tulemuseks on intensiivsuse maksimumid mõnes kohas ja miinimumid teistes kohtades (häiremuster).
Maksimaalne tingimus: minimaalne tingimus:
Valguse häirete rakendamine:
1. Pikkuste mõõtmine väga suure täpsusega; See võimaldas anda hõlpsasti reprodutseeritava ja üsna täpse pikkuseühiku – meetri – määratluse, olenevalt krüptooni oranži joone lainepikkusest. Häirete komparaatorid võimaldavad võrrelda suurusi kuni 1 meeter täpsusega 0,05 mikronit; väiksemaid suurusi saab mõõta veelgi suurema täpsusega. Selline suur täpsus tuleneb sellest, et teeerinevuse muutmine kümnendiku lainepikkuse võrra nihutab tuntavalt häireribasid.
2. Suure hulga optiliste seadmete mõju all üldnimetus interferomeetrid, mida kasutatakse erinevate mõõtmiste jaoks. Optika-mehaanikatööstuses kasutatakse interferomeetreid optiliste süsteemide kvaliteedi kontrollimiseks ja üksikute optiliste osade pinna kontrollimiseks. Metallitööstuses - metallpindade töötlemise puhtuse kontrollimiseks. Peeglipindade poleerimise uurimine ja juhtimine toimub lainepikkuse sajandiku täpsusega.
3. Kasutades interferentsi fenomeni, määratakse hulk olulisi aineid iseloomustavaid koguseid: paisumiskoefitsient tahked ained(dilatomeetrid), gaasiliste, vedelate ja tahkete kehade murdumisnäitaja (refraktomeetrid) jne. Interferentsilatomeetrid võimaldavad registreerida proovi pikenemist 0,02 μm võrra.
4. Häirespektroskoope kasutatakse laialdaselt erinevate ainete kiirguse spektraalse koostise uurimiseks.
5. Polariseeritud kiirte interferentsi abil määratakse erinevate osade sisepingete väärtused (fotoelastsuse meetod).
Esimene katse, mis vaatles valguse interferentsi laboritingimustes, kuulub I. Newtonile. Ta täheldas interferentsimustrit, mis tekib siis, kui valgus peegeldub õhukeses õhukihis lameda klaasplaadi ja suure kõverusraadiusega tasapinnalise kumera läätse vahel. Interferentsimuster võeti kontsentriliste rõngaste kujul, mida nimetatakse Newtoni rõngasteks.
Määrdunud värvid.
Tummutus on vikerkaarevärv, mis ilmub kuumutatud terase puhtale pinnale õhukese oksiidkile moodustumise tulemusena. Kile paksus oleneb terase kuumenemistemperatuurist: erineva paksusega kiled peegeldavad valguskiiri erinevalt, mis määrabki erinevad tuhmumise värvid (vt tabelit). Legeeritud terastel (mis sisaldavad teatud omaduste andmiseks muid metalle) terastel ilmnevad kõrgematel temperatuuridel samad tuhmumisvärvid.
1. Töö eesmärk: õppida omadused valguse interferents ja difraktsioon.
2. Kirjandus:
2.1. Kasjanov V.A. Füüsika. 11. klass: üldhariduse õpik õppeasutused. – M., 2003. Lõiked 44, 45, 47.
2.2. Loengukonspekt teemal “Füüsika”.
3. Tööks ettevalmistamine:
3.1. Tööloa saamiseks vastake enesetesti küsimustele:
3.1.1. Millist nähtust nimetatakse interferentsiks?
3.1.2. Milliseid laineid nimetatakse koherentseteks? Nimetage meetodid koherentsete laineallikate saamiseks.
3.1.3. Millist nähtust nimetatakse difraktsiooniks?
3.1.4. Sõnastada Huygensi-Fresneli põhimõte?
3.2. Koostage aruande vorm vastavalt lõikele 6.
4. Loetelu vajalik varustus:
4.2. Elektrooniline väljaanne“Füüsika 10-11 klassi laboritööd”: Bustard, 2005. Laboritöö nr 12.
5. Töökorraldus:
 |
|||
Lülitage arvuti sisse. Seadistage laboritöö nr 12. Kaaluge katse läbiviimiseks vajalikke seadmeid (joonis 1).
5.2. Süütage alkoholilamp (2). Viige see leeki naatriumkloriidi lahusega niisutatud vatipall (3).
5.3. Kastke traatrõngas seebilahusesse, et tekiks seebikle.
5.4. Visandage kilele piirituslambi kollase valgusega valgustamisel saadud interferentsmuster (joonis 2). Selgitage pöörlemisjärjekorda värvid interferentsimustris, kui kile on valge valgusega valgustatud.
5.5. Puhuge klaastoru abil seebilahuse pinnale väike seebimull. Selgitage häirerõngaste allapoole liikumise põhjust.
5.6. Kirjeldage kahelt kokkusurutud klaasplaadilt täheldatud interferentsimustrit. Kuidas vaadeldav muster muutub, kui plaate kokku suruv jõud suureneb?
5.7. 
Kirjeldage häirete mustrit, kui CD on valgustatud. Joonistage kaks difraktsioonimustrit, mida täheldati põleva lambi hõõgniidi vaatamisel läbi nihiku pilu (pilu laiusega 0,05 ja 0,8 mm). Kirjeldage interferentsi mustri olemuse muutumist, kui nihikut pööratakse sujuvalt ümber vertikaaltelje pilu laiusega 0,8 mm. Asetage hõõgniidiga raam hõõgniidiga paralleelselt põleva lambi taustale (joonis 3). Liigutades raami silma suhtes, veenduge, et keskele, niidi geomeetrilise varju piirkonda ilmuks hele triip. Visandage õhukese hõõgniidi taga täheldatud difraktsioonimuster.
5.8. Vaadake läbi musta nailonkanga põleva lambi hõõgniidi. Pöörates kangast ümber oma telje, saavutage selge difraktsioonimuster kahe täisnurga all ristatud difraktsiooniriba kujul. Joonistage vaadeldud difraktsioonirist ja kirjeldage seda.
6.1. Töö number ja pealkiri.
6.2. Töö eesmärk.
6.3. Häiremustri joonis (joonis 2) ja selle selgitus.
6.4. Seebimulli pinnal esineva interferentsi mustri seletus.
6.5. Kahelt kokkusurutud klaasplaadilt vaadeldud interferentsi mustri joonis. Selle muutumise selgitus plaatide kokkusurumisel.
6.6. CD valgustamisel tekkiva häiremustri kirjeldus.
6.7. Joonis kahest difraktsioonimustrist 0,05 ja 0,8 mm pilu juures. Kirjeldage selle muutumist, kui pilu on sujuvalt ümber vertikaaltelje pööratud.
6.8. Difraktsioonimustri joonistamine õhukesel niidil.
6.9. Nailonniidil difraktsioonimustri joonis. Difraktsioonirist.
Laboritöö nr 13.
Teema: Optika
Tund: Praktiline töö teemal “Valguse interferentsi ja difraktsiooni vaatlemine”
Nimi:"Valguse interferentsi ja difraktsiooni vaatlemine".
Sihtmärk: eksperimentaalselt uurida valguse interferentsi ja difraktsiooni.
Varustus: sirge hõõglamp, 2 klaasplaati, traatraam, seebilahus, nihik, paks paber, kambritükk, nailonniit, klamber.
Kogemus 1
Häiremustri jälgimine klaasplaatide abil.
Võtame kaks klaasplaati, pühime need enne seda korralikult puhtaks, voldime siis tihedalt kokku ja surume kokku. Häiremuster, mida plaatidel näeme, tuleb visandada.
Et näha pildil muutust olenevalt klaasi kokkusurumisastmest, tuleb võtta kinnitusseade ja kasutada plaatide kokkusurumiseks kruvisid. Selle tulemusena muutub häirete muster.
Kogemus 2
Häired õhukestele kiledele.
Selle katse jälgimiseks võtke seebivesi ja traatraam, seejärel jälgige, kuidas tekib õhuke kile. Kui raam langetada seebivette, siis pärast selle tõstmist on näha seebikile. Vaadeldes seda filmi peegeldunud valguses, on näha interferentsi ääred.
Kogemus 3
Seebimullide häirimine.
Vaatlemiseks kasutame seebilahust. Seebimullide puhumine. See, kuidas mullid virvendavad, on valguse interferents (vt joonis 1).
Riis. 1. Valguse interferents mullides
Pilt, mida näeme, võib välja näha selline (vt joonis 2).
Riis. 2. Häirete muster
See on valge valguse interferents, kui paneme läätse klaasile ja valgustame seda tavalise valge valgusega.
Kui kasutate valgusfiltreid ja valgustate monokromaatilise valgusega, muutub interferentsi muster (muutub tumedate ja heledate triipude vaheldumine) (vt joonis 3).
Riis. 3. Filtrite kasutamine
Liigume nüüd edasi difraktsiooni vaatlemise juurde.
Difraktsioon on lainenähtus, mis on omane kõikidele lainetele, mida täheldatakse mis tahes objekti servadel.
Kogemus 4
Valguse difraktsioon väikese kitsa pilu poolt.
Loome nihiku lõugade vahele tühimiku, liigutades selle osi kruvide abil. Valguse difraktsiooni jälgimiseks kinnitame nihkli lõugade vahele paberilehe, nii et selle paberilehe saab seejärel välja tõmmata. Pärast seda toome selle kitsa pilu risti silma lähedale. Vaadeldes läbi pilu eredat valgusallikat (hõõglampi), on näha valguse difraktsioon (vt joonis 4).
Riis. 4. Valguse difraktsioon õhukese pilu järgi
Kogemus 5
Difraktsioon paksul paberil
Kui võtta paks paberileht ja teha habemenuga lõige, siis seda paberilõiget silma lähedale tuues ja kahe külgneva lehe asukohta muutes saab jälgida valguse difraktsiooni.
Kogemus 6
Väikese ava difraktsioon
Sellise difraktsiooni jälgimiseks vajame paksu paberilehte ja tihvti. Tehke tihvti abil lehele väike auk. Seejärel toome augu silma lähedale ja jälgime eredat valgusallikat. Sel juhul on nähtav valguse difraktsioon (vt joonis 5).
Difraktsioonimustri muutus sõltub ava suurusest.
Riis. 5. Valguse difraktsioon väikese avaga
Kogemus 7
Valguse difraktsioon tiheda läbipaistva kanga tükil (nailon, kambrik).
Võtkem kambriline lint ja, asetades selle silmadest veidi eemale, vaadake läbi lindi ereda valgusallika poole. Näeme difraktsiooni, st. mitmevärvilised triibud ja hele rist, mis koosneb difraktsioonispektri joontest.
Joonisel on fotod difraktsioonist, mida me jälgime (vt joonis 6).
Riis. 6. Valguse difraktsioon
Aruanne: see peaks esitama töö käigus täheldatud interferentsi- ja difraktsioonimustrid.
Joonte muutus iseloomustab seda, kuidas toimub konkreetne lainete murdumise ja liitmise (lahutamise) protseduur.
Pilust saadud difraktsioonimustri põhjal loodi spetsiaalne seade - difraktsioonvõre. See on pilude komplekt, millest valgus läbib. Seda seadet on vaja üksikasjalike valgusuuringute läbiviimiseks. Näiteks saab difraktsioonvõre abil määrata valguse lainepikkuse.
- Füüsika().
- Esimene september. Haridus- ja metoodiline ajaleht ().
HARIDUS- JA KULTUURIMINISTEERIUM
TULA PIIRKOND
avalik keskharidusasutus kutseharidus Tula piirkond
"Lipkovo polütehniline kolledž"
To avatud õppetund"Valguse interferentsi ja difraktsiooni vaatlemine" (laboritöö)
Lipki, 2012
Valmistatud õpetaja poolt
Vorobjova E.A. SELGITAV MÄRKUS
Laboratoorsed tööd tehakse kasutades arvutiprogramm“Virtuaalne laboritöö füüsikas, 11. klass” (Bustardi kirjastuse elektrooniline õppeväljaanne).
Programmi kasutades kuvatakse katsete tulemused arvutiekraanidel. See on üks laboritöödest, mille käigus lihvitakse õpilaste võimet nähtut vaadelda ja analüüsida. Laboratoorse töö käigus taotletakse järgmisi eesmärke:
Hariduslik:
Teha kokkuvõte teadmistest teemal “Valguse interferents ja difraktsioon”;
Rakendada teoreetilisi teadmisi loodusnähtuste selgitamiseks.
Hariduslik:
Aidata kaasa huvi kujunemisele füüsika ja teaduslike teadmiste protsessi vastu;
Aidata laiendada õpilaste silmaringi ja arendada oskust teha eksperimendi tulemuste põhjal järeldusi.
Selle töö aruanne põhineb põhimõttel „Me jälgisime seda…”. Üliõpilased fikseerivad vaatlustulemused laboritööde protokollis, mis on toodud eriala üliõpilaste laboratoorsete tööde tegemise metoodilistes soovitustes 140118 ja 190631. Laboritööde lõpus antakse Kontrollküsimused, millele tuleb vastata laborikrediiti. Teadmiste kontrolli saab läbi viia arvutitesti või õpilase suulise vastuse abil. Laboratoorsete tööde edukal sooritamisel antakse hinne "sisse".
Tundide ajal:
Osa 1. Teadmiste täiendamine teemal “Valguse interferents” (õpitud materjali kordamine)
Õpetaja:
- Millist nähtust nimetatakse valguse interferentsiks?
- Milliseid laineid iseloomustab interferentsi nähtus?
- Defineeri koherentsed lained.
Õpilased: vasta küsimustele:
Soovitatud vastused:
- Häired on mis tahes laadi lainetele iseloomulik nähtus: mehaanilised ja elektromagnetilised. Häire on nähtus, mis tekib siis, kui homogeenses isotroopses keskkonnas asetsevad kaks (või mitu) sama perioodi valguslainet, mille tulemuseks on laineenergia ümberjaotumine ruumis (1, lk 344). .
- Lainete interferentsi vajalik tingimus on nende koherentsus. (1, lk 345)
- Laineid, millel on ajas sama sagedus ja konstantne faasierinevus, nimetatakse koherentseteks (1, lk 345).
Õpetaja:
Õpilased: võtta arvesse 1. osa (lisa) teoreetilist põhjendust metoodilistes soovitustes
Õpetaja: kuvab lõike 3 1. osa kujutist. (Lisa)
Õpilased: täida punkt 4 metoodilisi soovitusi. Suulised selgitused: jälgime tumedaid ja heledaid horisontaalseid triipe, mille laius muutub kile paksuse muutudes.
Õpetaja: muudab ekraanil olevat pilti
Õpilased sooritage samm 5. Oodatud vastus Vaatleme heledate triipude värvumist spektraalvärvides. Ülemine - sinine (lilla), alumine - punane. Seda värvimist seletatakse valgusribade asukoha sõltuvusega langeva valguse lainepikkusest. Kuna valge valgus on keeruline, koosneb seitsmest värvist.
Õpetaja
Õpilased sooritage samm 6. Soovitatav vastus: Jälgime spektraalvärvides värviliste interferentsirõngaste moodustumist selle ülemisel ja alumisel osal. Ülemine serv iga valgusrõngas on sinist (lilla) värvi, alumine on punane. Kile paksuse vähenemisel rõngad laienevad, liikudes raskusjõu mõjul allapoole.
Õpetaja muudab ekraanil olevat pilti.
Õpilased sooritage samm 7. Soovitatud vastus: Kohati täheldame heledaid vikerkaarekujulisi või kinniseid ebakorrapäraseid triipe. Kontaktpindade mitteideaalse kuju tõttu tekivad plaatide vahele õhukesed õhukihid.
Õpetaja muudab ekraanil olevat pilti.
Õpilased sooritage samm 8. Soovituslik vastus: Kui plaate kokkusuruv jõud muutub, muutub ribade asukoht ja kuju. Vikerkaarevärvus muutub õhukihi paksuse vähenedes vähem märgatavaks.
Õpetaja muudab ekraanil olevat pilti.
Õpilased täitke punkt 9. Soovituslik vastus: Peegeldunud valguskiirte interferents on eriti ilmne. Näeme eredat valguskiirte spektrit violetsest punaseni. Heledus sõltub rakendatud soonte sagedusest.
Osa 2. Teadmiste täiendamine teemal “Valguse difraktsioon” (õpitud materjali kordamine)
Õpetaja: Enne katseülesannete täitmist vaatame põhimaterjali üle:
- Millist nähtust nimetatakse valguse difraktsiooniks?
- Difraktsiooni avaldumise tingimused.
Õpilased: vasta küsimustele:
Soovitatud vastused:
- Difraktsioon on laine hälve sirgjoonelisest levikust väikeste aukude läbimisel ja väikeste takistuste painutamisel laine poolt (1, lk 350).
- Difraktsiooni tekkimise tingimus: takistuse suurus on väiksem või võrdne lainepikkusega. Takistuste (aukude) mõõtmed peavad olema väiksemad või lainepikkusega võrreldavad. (1, lk 351)
Õpetaja: Liigume edasi praktilise osa juurde.
Õpilased: loe 2. osa teoreetiline põhjendus metoodilistest soovitustest (lisa)
Õpetaja: kuvab lõike 1 2. osa pilte. (Lisa)
Õpilased: järgima suuniste 2. osa lõiget 1. Suulised selgitused: Mõlemal pool niiti, sellega paralleelselt, on näha vikerkaaretriibud. Pilu laiuse vähenedes liiguvad ribad üksteisest eemale, muutuvad laiemaks ja moodustavad selgelt eristatavad spektrid. Kuna takistused nihiku pilu kujul muutuvad võrreldavaks nähtava valguse lainepikkusega.
Õpetaja muudab ekraanil olevat pilti.
Õpilased sooritage samm 2. Soovitatav vastus: kui nihikut sujuvalt ümber vertikaaltelje pöörata, liiguvad vikerkaaretriibud üksteisest eemale ja muutuvad laiemaks, moodustades selgelt nähtavad spektrid.
Õpetaja muudab ekraanil olevat pilti.
Õpilased sooritage samm 3. Oodatav vastus: Difraktsioonimuster saadakse siis, kui niidi külgedel asuvad heledad ja tumedad triibud ning keskel, geomeetrilise varju piirkonnas, on näha heledat triipu.
Õpetaja muudab ekraanil olevat pilti.
Õpilased sooritage samm 4. Soovitatud vastus: Risti keskel on näha valge valguse difraktsioonimaksimum ja igas triibus on mitu vikerkaarevärvi. Ruumis lõikuvad niidid täisnurga all, nii saadakse kahemõõtmeline võre.
Õpetaja: Pärast vaatluste analüüsimist on vaja teha järeldus.
Õpilased teha järeldus. Soovitatud vastus: Käesolevas laboritöös vaadeldi ja selgitati valguse interferentsi ja difraktsiooni nähtuste iseloomulikke tunnuseid.
Õpetaja : Labori läbimiseks peate vastama labori lõpus olevatele viktoriinidele.
Kirjandus:
- (lk 344, 350)
- (lk 416, 420, 425)
Rakendus
Laboritöö nr 11
Valguse interferentsi ja difraktsiooni jälgimine
Töö eesmärk: uurida valguse interferentsi ja difraktsiooni iseloomulikke tunnuseid.
I osa
Valguse häirete jälgimine
Varustus: 1) tikud, 2) piirituslamp, 3) vatitükk traadil katseklaasis, niisutatud naatriumkloriidi lahusega, 4) traatrõngas käepidemega, 5) klaas seebilahusega, 6) klaastoru, 7) klaasplaadid - 2 tk., 8) CD.
Teoreetiline taust.
Vajalikud seadmed valguse interferentsi jälgimiseks seebikilel on toodud joonisel 1. Ühevärvilise kiirgusega interferentsi jälgimiseks viiakse alkoholilambi leeki naatriumkloriidi lahusega niisutatud vatitull. Sel juhul on leek värviline kollane. Langetades traatrõnga 4 seebilahusesse 5, saadakse seebikile, mis asetatakse vertikaalselt ja vaadeldakse alkoholilambi kollase valgusega valgustatud tumedal taustal. Jälgige tumeda ja kollase moodustumist horisontaalsed triibud(joonis 2) ja nende laiuse muutus kile paksuse vähenemisel.
Filmi nendes kohtades, kus koherentsete kiirte teeerinevus on võrdne paarisarvu poollainetega, täheldatakse heledaid triipe ja kui paaritu number poollained - tumedad triibud.
Kui kile on valgustatud valge valgusega (aknast või lambist), muutuvad heledad triibud värviliseks: ülaosas - kl. Sinine värv, allpool - punaselt. Klaastoru 6 abil puhutakse seebilahuse pinnale väike seebimull. Valge valgusega valgustamisel täheldatakse värviliste interferentsirõngaste teket. Kui kile paksus väheneb, laienevad rõngad ja liiguvad allapoole.
Sekkumist täheldatakse ka kahe kokkupressitud klaasplaadi 7 kokkupuutepinna arvestamisel.
Tänu kontaktpindade ebaideaalsele kujule tekivad plaatide vahele õhukesed õhukihid, mis annavad eredad sillerdavad rõngakujulised või suletud ebakorrapärase kujuga triibud.
Kui plaate kokkusuruv jõud muutub, muutub triipude asukoht ja kuju nii peegeldunud kui ka läbiva valguse puhul.
Peegeldunud valguskiirte interferentsi nähtus on eriti selgelt märgatav CD pinna uurimisel.
II osa
Valguse difraktsiooni jälgimine
Varustus : 1) nihikud, 2) sirge hõõgniidiga lamp, 3) papist raam väljalõikega, milles on venitatud 0,1-0,3 mm läbimõõduga traat, 4) must nailonkangas.
Teoreetiline taust
Valguse difraktsioon väljendub valguskiirte levimise sirguse rikkumises, valguse painutamises ümber takistuste ja valguse tungimises geomeetrilise varju piirkonda. Valguse intensiivsuse ruumiline jaotus keskkonna ebahomogeensuse taga iseloomustab difraktsioonimustrit.
Söötme heterogeensusena kasutatakse töös nihiku lõugade vahelist vahet. Läbi selle pilu vaatavad nad põleva lambi vertikaalset hõõgniiti. Samal ajal on niidi mõlemal küljel sellega paralleelselt nähtavad vikerkaaretriibud. Pilu laiuse vähenedes liiguvad ribad üksteisest eemale, muutuvad laiemaks ja moodustavad selgelt eristatavad spektrid. Seda efekti täheldatakse eriti hästi siis, kui pidurisadul on sujuvalt ümber vertikaaltelje pööratud.
Õhukesel niidil täheldatakse teistsugust difraktsioonimustrit. Hõõgniidiga raam asetatakse hõõgniidiga paralleelselt põleva lambi taustale (Joonis Raami eemaldamisel ja silmale lähemale toomisel saadakse difraktsioonimuster, kui hõõgniidi külgedel paiknevad heledad ja tumedad triibud). hõõgniit ja keskel, selle geomeetrilise varju piirkonnas, on näha hele triip (joonis ).
Nailonkangal võib täheldada difraktsioonimustrit. Nailonkangas on kaks erinevat üksteisega risti asetsevat suunda. Kangast ümber oma telje pöörates vaatavad nad läbi kanga põleva lambi hõõgniidi poole, saavutades selge difraktsioonimustri kahe täisnurga all ristatud difraktsioonitriibu näol (difraktsioonirist). Risti keskel on näha difraktsioonimaksimum valge, ja igal triibul on mitu värvi.
Töökäsk
I osa
1. Süütage alkoholilamp.
2. Asetage leeki naatriumkloriidi lahusega niisutatud vatipall.
3. Kastke traatrõngas seebilahusesse, et tekiks seebikle.
4. Visandage kilele alkoholilambi kollase valgusega valgustamisel saadud interferentsimuster.
5. Selgitage värvide vaheldumise järjekorda häiremustris, kui kile on valge valgusega valgustatud.
6. Puhuge klaastoru abil seebilahuse pinnale väike seebimull. Selgitage põhjust, miks häirerõngad liiguvad allapoole.
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
7. Kirjeldage kahelt kokkusurutud klaasplaadilt vaadeldavat interferentsimustrit.
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
8. Kuidas vaadeldav muster muutub, kui plaate kokku suruv jõud suureneb?
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
9. Kirjeldage häirete mustrit, kui CD on valgustatud.
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
II osa
1. Joonistage kaks difraktsioonimustrit, mida täheldati põleva lambi hõõgniidi vaatamisel läbi nihiku pilu (pilu laiusega 0,05 ja 0,8 mm).
a = 0,05 mm a = 0,8 mm
2. Kirjeldage interferentsmustri olemuse muutumist, kui nihikut pööratakse sujuvalt ümber vertikaaltelje (a = 0,8 mm).
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
3. Asetage hõõgniidiga raam hõõgniidiga paralleelselt põleva lambi taustale (vt joonis 3). Liigutades raami silma suhtes, veenduge, et keskele, niidi geomeetrilise varju piirkonda ilmuks hele triip. Visandage õhukese hõõgniidi taga täheldatud difraktsioonimuster.
4. Vaadake läbi musta nailonkanga põleva lambi hõõgniidi poole. Pöörates kangast ümber oma telje, saavutage selge difraktsioonimuster kahe täisnurga all ristatud difraktsiooniriba kujul. Joonistage vaadeldud difraktsioonirist ja kirjeldage seda.
Järeldus:
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Kontrollküsimused:
- Mida nimetatakse valguse interferentsiks?
- Milliseid laineid nimetatakse koherentseteks?
- Sõnastage maksimaalse ja minimaalse häire tingimus.
- Mis on valguse difraktsioon?
Kirjandus:
- Dmitrieva V.F. Füüsika tehniliste erialade kutsealadele: õpik õppeasutused keskeriharidus - M.: Kirjastuskeskus "Akadeemia", 2010. - 448 lk.(lk 344, 350)
- Pinsky A.A., Granovsky G.Yu. Füüsika: Õpik / Üldise all. toim. Yu.I. Dika, N.S. Purõševa. – 2. väljaanne, rev. – M.: FOORUM: INFRA-M, 2005. – 560 lk.: ill. - (kutseharidus)(lk 416, 420, 425)
Laadimine...
