تحديد الطول الموجي للضوء. تجارب وتجارب فيزيائية حول موضوع: عمل مخبري "تحديد طول الموجة الضوئية"

الهدف من العمل: التعرف على محزوز الحيود الشفاف ، محدد

تقسيم أطوال موجات طيف مصدر الضوء - المصابيح المتوهجة

الآلات والاكسسوارات:

1. محزوز حيود شفافة.

2. مصباح وهاج.

3. مقياس الزوايا (جهاز لقياس دقيق للزوايا).

4. الإعداد الخطي لتحديد الطول الموجي للضوء.

حيود الضوء- ظاهرة تتكون من انحراف عن قوانين البصريات الهندسية وتنشأ عن مرور موجات ضوئية بالقرب من عوائق معتمة تتناسب مع الطول الموجي لموجات الضوء. هناك نوعان من الحيود:

1. حيود فرينل ، أي بحيث يتشكل نمط الانعراج بواسطة حزمة متباعدة من الأشعة لها مقدمة موجة كروية.

2. حيود فراونهوفر ، أي بحيث يتكون نمط الانعراج من أنظمة من الحزم المتوازية ذات مقدمة الموجة المسطحة. في هذه الحالة ، لا يُلاحظ نمط الانعراج على شكل خطوط داكنة وخفيفة إلا بمساعدة عدسة تجمع الأشعة في المستوى البؤري. ضع في اعتبارك حيود فراونهوفر على محزوز الحيود.

محزوز الحيود عبارة عن صفيحة شفافة مسطحة تُطبق عليها خطوط شفافة وغير شفافة بالتناوب. يتم استدعاء مجموع عروض النطاقات الشفافة والمعتمة ثابت شعرية د، أو فترتها.

ضع في اعتبارك النظرية الأولية لمحزوز الحيود. دعونا نوجه شعاع ضوء أحادي اللون عموديًا على مستوى المحزوز ، أي موجة أحادية اللون مستوية من الطول ل. وفقًا لمبدأ Huygens-Fresnel ، يمكن اعتبار كل نقطة في مقدمة الموجة مصدرًا مستقلاً للموجات الثانوية. هذه المصادر متماسكة. يتصرف كل شق محزوز كمصدر نقطي للموجات الثانوية ، بشرط أن يكون عرض الشق أقل من الطول الموجي. في هذه الحالة ، يكون محزوز الحيود عبارة عن مجموعة من مصادر نقطة متماسكة (5) موجودة في فتحات المحزوز وينبعث منها اهتزازات ضوئية في جميع الاتجاهات. ستؤدي الحزمة المتوازية من الأشعة الواقعة على محزوز الحيود إلى تغيير هيكلها نتيجة الانعراج. بعد الشبكة ، يكون انحراف الأشعة عن الاتجاه الأصلي من 0 0 إلى 90 0 إلى اليمين واليسار. إذا تم وضع عدسة متقاربة خلف محزوز حيود ، فيمكن ملاحظة نمط الانعراج في المستوى البؤري للعدسة ، والذي ينتج عن عمليتين: حيود الضوء من كل شق محزوز والتداخل متعدد المسارات من جميع الشقوق. يتم تحديد السمات الرئيسية لهذه الصورة من خلال العملية الثانية.

نظرًا لوقوع موجة مستوية على الشبكة ، فإن الأشعة التي لها نفس الاتجاه الخارجة من شقوق مختلفة لها نفس المراحل الأولية. العدسة أيضًا لا تقدم فرقًا في الطور. لذلك ، لا يمكن إنشاء فرق الطور إلا بسبب الاختلاف في مسار الأشعة إلى العدسة. إذا كان اختلاف المسار صمن الأشعة المقابلة (أي الأشعة الخارجة من النقاط المتواجدة المقابلة في فتحتين متجاورتين) تساوي عددًا صحيحًا ك = 0،1،2،3 ...أطوال موجية من الضوء ل، أي. pg = d × sinj = kl ،ثم الاختلاف في مسار أي أشعة تسير في هذا الاتجاه:

يساوي أيضًا عددًا صحيحًا من الأطوال الموجية (مضاعف نيساوي الفرق بين أرقام الفتحات). لذلك ، كل الأشعة تخرج بزاوية ي، استيفاء الشرط:

(1)

عند التداخل ، فإنها ستقوي بعضها البعض وسيتم ملاحظة أقصى قدر من الضوء على الشاشة. المعادلة (1) أساسية لـ الاستخدام العمليمحزوزات الحيود. بقياس الزوايا j المقابلة لمواضع الحد الأقصى للحيود ، من الممكن ، بمعرفة الطول الموجي للضوء ، إيجاد ثابت الشبكة d ، أو العكس ، مع معرفة d ، لتحديد الطول الموجي للضوء. في شريط الضوء المركزي ، الذي يتم إنشاء صورته بواسطة شعاع موازٍ للحادث الأول (k = 0 ، sinj = 0) ، يتم تلخيص أفعال جميع الحزم ، بغض النظر عن الطول الموجي. إلى يمين ويسار الحد الأقصى المركزي توجد نطاقات ضوئية لها k = ± 1 ، ± 2 ، ± 3 ، ± 4 ، ... وتسمى الحد الأقصى للحيود بالترتيب الأول والثاني ... . وفقًا للمعادلة (1) ، تتوافق القيم المختلفة لـ l مع زوايا مختلفة j (في الحد الأقصى للحيود من نفس الترتيب). لذلك ، عندما تضيء الشبكة بالضوء الأبيض ، تتشكل سلسلة من أطياف الانعراج المتداخلة في المستوى البؤري للعدسة.

حل المعادلة (1) بالنسبة إلى l ، نحصل على:

هذا التعبير هو الصيغة الحسابية الأساسية لحساب أطوال موجات الضوء. في هذا العمل المخبري ، يتم تحديد الطول الموجي للضوء باستخدام مقياس الزوايا و التثبيت الخطي.

العمل المخبري.

موضوع:تحديد الطول الموجي للضوء.

الهدف من العمل:تحديد الطول الموجي للضوء بشكل تجريبي.

معدات:جهاز لتحديد طول الموجة الضوئية ومحزوز الحيود ومصدر الضوء.

الجزء النظري من العمل:محزوز الحيود عبارة عن مجموعة عدد كبيرشقوق ضيقة مفصولة بفجوات معتمة.

د = أ + ب هي فترة محزوز الحيود

d ∙ sin = k ∙ λ، k = 0، 1، 2 ... - صيغة محزوز الحيود ،

φ هي الزاوية التي يتم فيها ملاحظة الحد الأقصى للضوء للون المقابل.

نستخدم محزوز الحيود بفترة 1/100 مم ، 1/50 مم (يشار إلى الفترة على الشبكة). إنه الجزء الرئيسي من إعداد القياس الموضح في الشكل 1. يتم تثبيت الشبكة 1 في الحامل 2 ، الذي يتم توصيله بنهاية المسطرة 3. على المسطرة ، يتم تثبيت شاشة سوداء 4 بفتحة رأسية ضيقة 5 ، في المنتصف ، ويمكن للشاشة التحرك على طول المسطرة ، والذي يسمح لك بتغيير المسافة بينها وبين محزوز الحيود (للحصول على أقصى حدّة). توجد مقاييس مم على الشاشة والمسطرة. إذا نظرت من خلال الشبكة والشق إلى مصدر الضوء ، فعندئذٍ على الخلفية السوداء للشاشة ، يمكنك ملاحظة أطياف الانعراج للأوامر الأولى والثانية وما إلى ذلك. يتم التخلص من الأطياف عن طريق تدوير الإطار مع صريف).

يتم تحديد الطول الموجي بالصيغة: λ = (d ∙ sin) / k.

باستخدام الشكل 2 وصيغة محزوز الحيود ، أثبت أن الطول الموجي للضوء يمكن تحديده بالصيغة: λ = (d ∙ b) / (k ∙ a) ، k هو ترتيب الطيف.

عند اشتقاق هذه الصيغة ، ضع في اعتبارك أنه نظرًا لصغر الزوايا (على الأقل> 5) التي تحتها يتم ملاحظة الحد الأقصى ، يمكن استبدال الخطيئة بـ tg.

مسافة أعد المسطرة من الشبكة إلى الشاشة ، ب- على مقياس الشاشة من الشق إلى الخط المحدد للطيف. في هذه الورقة ، لم يتم تقدير خطأ القياس λ بسبب عدم اليقين في اختيار الجزء الأوسط من الطيف للون معين.

تحميل:

معاينة:

العمل المخبري.

موضوع: تحديد الطول الموجي للضوء.

الهدف من العمل: تحديد الطول الموجي للضوء بشكل تجريبي.

معدات: جهاز لتحديد طول الموجة الضوئية ومحزوز الحيود ومصدر الضوء.

الجزء النظري من العمل:محزوز الحيود عبارة عن مجموعة من عدد كبير من الشقوق الضيقة مفصولة بفجوات معتمة.

D = a + b هي فترة محزوز الحيود

د الخطيئة = ك ∙ λ ، ك = 0 ، 1 ، 2 ... - صيغة محزوز الحيود ،

φ هي الزاوية التي يتم فيها ملاحظة الحد الأقصى للضوء للون المقابل.

نستخدم محزوز الحيود بفترة 1/100 مم ، 1/50 مم (يشار إلى الفترة على الشبكة). إنه الجزء الرئيسي من إعداد القياس الموضح في الشكل 1. يتم تثبيت الشبكة 1 في الحامل 2 ، الذي يتم توصيله بنهاية المسطرة 3. على المسطرة ، يتم تثبيت شاشة سوداء 4 بفتحة رأسية ضيقة 5 ، في المنتصف ، ويمكن للشاشة التحرك على طول المسطرة ، والذي يسمح لك بتغيير المسافة بينها وبين محزوز الحيود (للحصول على أقصى حدّة). توجد مقاييس مم على الشاشة والمسطرة. إذا نظرت من خلال الشبكة والشق إلى مصدر الضوء ، فعندئذٍ على الخلفية السوداء للشاشة ، يمكنك ملاحظة أطياف الانعراج للأوامر الأولى والثانية وما إلى ذلك. يتم التخلص من الأطياف عن طريق تدوير الإطار مع صريف).

يتم تحديد الطول الموجي بالصيغة: λ = (d ∙ sin)/ك.

باستخدام الشكل 2 وصيغة محزوز الحيود ، أثبت أن الطول الموجي للضوء يمكن تحديده بالصيغة: λ = (d ∙ b) / (k ∙ a) ، k هو ترتيب الطيف.

عند اشتقاق هذه الصيغة ، ضع في اعتبارك أنه نظرًا لصغر الزوايا (على الأقل> 5) التي تحتها يتم ملاحظة الحد الأقصى ، يمكن استبدال الخطيئة بـ tg.

المسافة أ عد المسطرة من الشبكة إلى الشاشة ،ب - على مقياس الشاشة من الشق إلى الخط المحدد للطيف. في هذه الورقة ، لم يتم تقدير خطأ القياس λ بسبب عدم اليقين في اختيار الجزء الأوسط من الطيف للون معين.

الجزء العملي من العمل.

رقم المهمة 1.

1. قم بتجميع إعداد القياس ، قم بتثبيت الشاشة على مسافة يكون فيها الأطياف مرئية بوضوح.
2. بالنظر من خلال محزوز الحيود والشق في الشاشة عند مصدر الضوء ، وتحريك الشاشة ، اضبطه بحيث يكون أطياف الانعراج موازية لمقياس الشاشة.
3. بدون تحريك الأداة ، استخدم المقياس لتحديد موضع نقاط المنتصف لنطاقات اللون في الأطياف I

صف. سجل النتائج في جدول. تحديد متوسط ​​قيمة نتائج القياس.

العمليات الحسابية:

1. قارن النتائج التي تم الحصول عليها والنتائج التي تم الحصول عليها مع الأطوال الموجية لهذه الألوان على إدراج اللون أو وفقًا للجدول المقترح:

1. تقديم استنتاج.

رقم المهمة 2. مراقبة حيود الضوء في أسطوانة غراموفون (78 دورة في الدقيقة ، 33 دورة في الدقيقة)

1. خذ قطعة من الطبق اليد اليمنىوتوضع على يمين العين بحيث تقع الأخاديد عموديًا ، أي موازية لخيوط المصباح ، ويسقط الضوء من المصباح على السطح بزوايا مختلفة. من الأفضل القيام بالمراقبة في غرفة مظلمة.
2. استنتج أن وضوح وسطوع الأطياف التي تم الحصول عليها يعتمدان على عدد الأخاديد وزاوية وقوع الأشعة.

أسئلة التحكم:

1) لماذا يوجد دائمًا نطاق أبيض في الجزء المركزي من الطيف يتم الحصول عليه على الشاشة عندما يكون محزوز الحيود مضاءً بالضوء الأبيض؟

2) حواجز شبكية الحيود تحتوي على 50 و 100 خط لكل 1 مم. أي منهم سيعطي نطاقًا أوسع على الشاشة ، مع تساوي جميع الأشياء الأخرى؟

3) كيف يتغير نمط طيف الانعراج كلما ابتعدت الشاشة عن الشبكة؟

4) ما هي الصعوبات التي تعترض إجراء تجارب الانعراج وكيف يمكن التغلب عليها؟

5) ما هو الفرق بين طيف الانعراج وطيف التشتت (المنشوري)؟

6) لماذا لا يمكن رؤية الذرة بالمجهر؟

7) ما هي أسباب أخطاء القياس؟

8) لماذا يقع الجزء الأحمر من الطيف لأي ترتيب أقرب إلى المركز من مركز المقياس؟

9) كم عدد أوامر الطيف التي يمكن ملاحظتها باستخدام هذه الأداة؟

10) ما هي الكميات المادية أو الخصائص التي يمكن تحديدها باستخدام هذا الجهاز؟

أرز. 1. جهاز لتحديد الطول الموجي للضوء.

1 - محزوز الحيود ؛ 4 - شاشة

2 - حامل 3 - مسطرة 5 - الفتحة الرأسية

أرز. 2. مخطط التجربة لتحديد الطول الموجي.

تحديد طول الموجة الضوئية من الصور المنتهية.

يتكون الإعداد لالتقاط الصور من ليزر LGI-207B وشق وشاشة (تقع على مسافة L = 1.2 متر من الشق) ؛ يتم وضع ورقة فوتوغرافية على الأخير. وقت تعرض بقعة الحيود المركزية هو 10-15 ثانية ، وبقية الصورة 3 دقائق.

تم الحصول على أربع صور لأنماط الحيود المقابلة لعرض شق مختلف:

ب 1 = 0.33 مم (الشكل 1) ، ب 2 = 0.20 مم (الشكل 2) ، ب 3 = 0.15 مم (الشكل 3) ، ب 4 = 0.10 مم (الشكل 4)).

نمط الحيود الملاحظ على الشاشة هو Fraunhofer ، لذلك يمكن استخدام شرط الانعراج الأدنى لتحديد طول الموجة: b sin φ = k λ. نظرًا لصغر الزاوية ، فإن الشرط sin φ ≈ tg φ =أ / أنا ، حيث أ هي المسافة من منتصف الحد الأقصى للرتبة الصفرية إلى الحد الأدنى من الرتبة k. ثم صيغة حساب الطول الموجي هي:

خطأ نسبي ελ يتم تحديد الطول الموجي في هذه الحالة بالتعبير:

ε λ = .

لأن الخطأ يتناقص مع زيادة العرض ب والمسافةأ ، ثم يستخدم الشكل 1 لحساب. 1. بالنسبة إلى k = 15 وأ = 35 مم الطول الموجي λ = 610 نانومتر.

ثم ، باستخدام القيمة التي تم الحصول عليها من وقيمة عرض الفتحة ب 2 ، ب 3 و ب 4 ، من الضروري حساب المواقفأ 2 ، أ 3 ، أ 4 الحد الأدنى من الترتيب الخامس. مقارنة القيم المستلمةأنا مع القياسات في الشكل. من 2 إلى 4 ، من الضروري استخلاص استنتاجات حول صلاحية شرط الانعراج الأدنى للشق والتغيير في نمط نمط الانعراج اعتمادًا على عرض الشق.

ترتيب العمل.

1. باستخدام الصورة (الشكل 1) ، حدد موضع الحد الأدنى للانعراج الخامس عشر بالنسبة إلى منتصف الحد الأقصى المركزي.

4. من الصور (الشكل 2-4) ابحث عن نفس الحدود الدنيا وقارن القيم التي تم الحصول عليها مع الحسابات.

5. استخلاص النتائج.

الحجم: بكسل

بدء الانطباع من الصفحة:

نص

1 العمل المخبري 3 تحديد الطول الموجي للضوء باستخدام محزوز الحيود الغرض من العمل التعرف على محزوز حيود شفافة ، وتحديد الأطوال الموجية للطيف لمصدر الضوء (المصباح المتوهج). الأدوات والملحقات 1. محزوز الحيود 2. المصباح المتوهج 3. الإعداد الخطي لتحديد الطول الموجي للضوء. نظرية موجزة حيود الضوء ظاهرة تنحرف عن قوانين البصريات الهندسية وتحدث عندما تمر موجات الضوء بالقرب من عوائق معتمة تتناسب مع الطول الموجي للضوء. يوجد نوعان من الانعراج: 1. في حيود فرينل ، يتكون نمط الحيود من حزمة متباعدة من الأشعة لها مقدمة موجة كروية. 2. في حيود فراونهوفر ، يتكون نمط الحيود من أنظمة أشعة متوازية ذات مقدمة موجة مسطحة. في هذه الحالة ، لا يُلاحظ نمط الانعراج على شكل خطوط داكنة وخفيفة إلا بمساعدة عدسة تجمع الأشعة في المستوى البؤري. ضع في اعتبارك حيود فراونهوفر على محزوز الحيود. محزوز الحيود عبارة عن صفيحة شفافة مسطحة تُطبق عليها خطوط شفافة وغير شفافة بالتناوب. 1 من 8

2 يُطلق على مجموع عروض النطاقات الشفافة والمعتمة اسم ثابت الشبكة d ، أو الفترة الخاصة به. د أ ب فترة مقضب 1. محزوز الحيود ضع في اعتبارك النظرية الأولية لمحزوز الحيود. دعونا نوجه شعاع ضوء أحادي اللون عموديًا على مستوى المحزوز ، أي طول الموجة أحادية اللون المستوية. وفقًا لمبدأ Huygens-Fresnel ، يمكن اعتبار كل نقطة في مقدمة الموجة مصدرًا مستقلاً للموجات الثانوية. هذه المصادر متماسكة. يتصرف كل شق محزوز كمصدر نقطي للموجات الثانوية ، بشرط أن يكون عرض الشق أقل من الطول الموجي. في هذه الحالة ، يكون محزوز الانعراج عبارة عن مجموعة من المصادر النقطية المتماسكة S 1 ، S 2 ، S 3 ، S n (الشكل 1) الموجودة في شقوق المحزوز وانبعاث اهتزازات الضوء في جميع الاتجاهات. ستؤدي الحزمة المتوازية من الأشعة الواقعة على محزوز الحيود إلى تغيير هيكلها نتيجة الانعراج. بعد الشبكة ، تكون زاوية انحراف الأشعة عن الاتجاه الأصلي من 0 إلى 90 إلى اليمين واليسار (الشكل 2). 2 من 8

3 إذا تم وضع عدسة متقاربة خلف محزوز حيود ، فيمكن ملاحظة نمط حيود في المستوى البؤري للعدسة ، والذي ينتج عن عمليتين: حيود الضوء من كل شق في الشبكة والتداخل متعدد المسارات من جميع الشقوق . يتم تحديد السمات الرئيسية لهذه الصورة من خلال العملية الثانية. أرز. 2 نظرًا لوقوع موجة مستوية على الشبكة ، فإن الأشعة التي لها نفس الاتجاه الخارجة من شقوق مختلفة لها نفس المراحل الأولية. لا تقدم العدسة فرقًا في الطور. لذلك ، لا يمكن إنشاء فرق الطور إلا بسبب الاختلاف في مسار الأشعة إلى العدسة ، وفقًا للشكل 2. AB d sin في الحالة التي يكون فيها الاختلاف في مسار الأشعة الخارجة من النقطتين المتجاورتين المتجاورتين مساويًا لعدد صحيح من أطوال موجات الضوء ، فإن الموجات سوف تضخم بعضها البعض (أقصى شدة). ك ، (ك = 0 ، 1 ، 2 ، 3 ،) 3 من 8

4 وهكذا ، فإن الاختلاف في مسار أي أشعة تسير في هذا الاتجاه: Nd sin Nk ، حيث N يساوي الفرق في عدد الشقوق. لذلك ، فإن جميع الأشعة الخارجة من فتحتين متجاورتين بزاوية (N 1) تفي بالشرط d بالوعة (1) في حالة التداخل ، فإنها ستضخم بعضها البعض ، وسيتم ملاحظة الحد الأقصى من شدة الضوء على الشاشة. المعادلة (1) هي المعادلة الرئيسية في الاستخدام العملي لشبكات الانعراج. من خلال قياس الزوايا المقابلة لمواضع الحد الأقصى للحيود ، ومعرفة الطول الموجي للضوء ، يمكن للمرء أن يجد ثابت الشبكة d ، أو العكس بالعكس ، مع العلم أن d ، يحدد الطول الموجي للضوء. في نطاق الضوء المركزي ، الذي يتم إنشاء صورته بواسطة حزمة موازية للحزمة الساقطة ، يتم تلخيص تصرفات جميع الحزم ، بغض النظر عن الطول الموجي (الحد الأقصى المركزي). k 0، sin 0 على يمين ويسار الحد الأقصى المركزي توجد نطاقات ضوئية لها k = 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، ... وتسمى الحد الأقصى للحيود بالترتيب الأول والثاني ... والرتبة k. وفقًا للمعادلة (1) ، تتوافق القيم المختلفة مع زوايا مختلفة (بحد أقصى للانعراج من نفس الترتيب). لذلك لـ 4 من 8

عندما تضيء الشبكة بالضوء الأبيض ، تتشكل سلسلة من أطياف الانعراج المتداخلة في المستوى البؤري للعدسة (الشكل 3). بحل المعادلة (1) نسبيًا ، نحصل على: d sin k (2) هذا التعبير هو الصيغة الحسابية الرئيسية لحساب أطوال موجات الضوء. في هذا العمل المخبري ، يتم تحديد الطول الموجي للضوء باستخدام مقياس الزوايا والتركيب الخطي. أرز. الشكل 3. نمط حيود المحزوز باللون الأخضر (الصف العلوي) والضوء الأبيض الإعداد التجريبي يتكون الإعداد التجريبي من كتلة خشبيةمقطع مستطيل ، على الجانب العلوي يتم تطبيق مقياس مليمتر. في أخاديد الشريط ، تتحرك شاشة متحركة E ، يتم لصق مقياس ملليمتر عليها. يظهر المخطط البصري في الشكل 8

6 يقع صفر المقياس في منتصف الشاشة ، حيث توجد فجوة. ترى العين أطياف الانعراج المسقطة على الشاشة E. الشكل. 4 زاوية الانعراج التي يظهر عندها الحد الأقصى للحيود صغيرة ، لذا يمكن افتراض ما يلي: b sin tg، l (3) حيث b l هي المسافة إلى أقصى انعراج على الشاشة ؛ المسافة من محزوز الحيود إلى الشاشة. بالتعويض عن (3) في (2) ، نحصل على: d b، k l (4) حيث d هي فترة الشبكة ؛ k هو ترتيب الطيف. 6 من 8

7 الإجراء 1. قم بتشغيل المصباح الكهربائي. ثبت الجهاز بحيث يكون السكة الأفقية في مستوى العين. 2. قم بتركيب محزوز الحيود في الإطار. أوجد فترة الانعراج المحزوز d (المشار إليه على الحاجز نفسه). 3. على مسافة l1 20cm ، ضع الشاشة المتحركة. 4. قرب العين من محزوز الحيود ، وجّه الجهاز إلى مصدر الضوء بحيث يمكن رؤية خيوط المصباح من خلال شق ضيق على الشاشة. على خلفية سوداء ، ستكون الأطياف المتماثلة مرئية على جانبي الشق. 5. حدد على الشاشة مقياس المسافة b kr إلى اللون الأحمر ، وكذلك للأشعة البنفسجية b fiol في طيف الرتبة الأولى (k 1) والرتبة الثانية (k 2) ، أولاً على جانب واحد من الحد الأقصى المركزي ، ثم من جهة أخرى. 6. قم بإجراء قياسات مماثلة للمسافة l2 30cm. 7. باستخدام الصيغة (4) ، احسب الطول الموجي kp للضوء الأحمر والضوء البنفسجي. fiol 8. أدخل البيانات في الجدول. 9. تحديد متوسط ​​قيم الأطوال الموجية cr و fiol. 10. قارن البيانات الواردة مع الجدول. 11. استخلاص النتائج. 7 من 8

8 موضع الجدول k d، m b cr، m b fiol، m l، m cr، nm fiol، nm fiol، nm left 1 0.2 right 1 0.2 left 2 0.2 right 2 0.2 left 1 0.3 right 1 0.3 left 2 0.3 right 2 0.3 متوسط ​​القيمة أسئلة التحكم 1. قم بصياغة مبدأ Huygens-Fresnel. 2. ما تسمى موجات متماسكة؟ 3. ما هي ظاهرة الحيود؟ 4. تحت أي ظروف يتم ملاحظة الحيود؟ 5. ما هو دور العدسة في الحصول على نمط الانعراج؟ 6. حالة الحد الأقصى لمحزوز الحيود. 7. ما هو ترتيب الألوان في أطياف الحيود؟ 8. كيف ستختلف أنماط الحيود التي يتم الحصول عليها من حواجز شبكية ذات ثوابت مختلفة ، ولكن أيضًا بنفس عدد الخطوط؟ 9. ما هو الطول الموجي؟ 8 من 8

العمل المخبري 5 أ تحديد الطول الموجي للضوء باستخدام محزوز الحيود. الغرض من العمل: دراسة ظاهرة حيود الضوء واستخدام هذه الظاهرة لتحديد طول الموجة الضوئية.

دولة أعلى مؤسسة تعليمية"جامعة دونيتسك الوطنية التقنية" تقرير قسم الفيزياء عن العمل المخبري 84 تحديد طول الموجة الخفيفة باستخدام شبكة الانحراف

وزارة التربية والتعليم في مؤسسة جمهورية بيلاروسيا التعليمية "البيلاروسية جامعة الدولةالمعلوماتية والإلكترونيات الراديوية "قسم الفيزياء

مهمة الحساب والرسم مكرسة لقسم البصريات الموجية للحيود. الغرض من العمل هو دراسة الانعراج على محزوز الحيود. نظرية موجزةظاهرة الحيود. الحيود ظاهرة متأصلة

العمل المختبري 3 تحديد طول الموجة بمساعدة شباك الانحراف أهداف العمل: دراسة محزوز الحيود كأداة طيفية. في عملية العمل ، من الضروري: 1) إيجاد الأطوال الموجية للطيف

عمل مخبري 6 دراسة انحراف محبب حيود الضوء هو ظاهرة تتكون في انحراف اتجاه انتشار موجات الضوء من الاتجاهات التي تحددها البصريات الهندسية.

العمل في المختبر 272 تحديد الطول الموجي للضوء أحادي اللون باستخدام شبكة الانحراف 1. الغرض من العمل: تحديد الطول الموجي لضوء الليزر باستخدام محزوز الحيود. 2. النظرية

العمل 5. دراسة انحراف الضوء على شق منفرد وشق انحراف الانحراف الغرض من العمل: 1) مراقبة نمط حيود فراونهوفر من شق واحد ومحزوز حيود في ضوء أحادي اللون.

المركز التربوي والعلمي المتخصص - كلية جامعة موسكو الحكومية. م. Lomonosov ، المدرسة التي سميت باسم A.N. قسم الفيزياء Kolmogorova العام ورشة عمل فيزيائيةنشاط معمل قياس الأطوال الموجية للضوء بشكل مستمر

العمل في المختبر 48 دراسة انحراف الضوء على محزوز الانحراف الغرض من العمل هو دراسة حيود الضوء على محزوز حيود أحادي البعد ، لتحديد الطول الموجي لليزر أشباه الموصلات.

عمل 25 أ دراسة للظاهرة بسبب الانحراف الغرض من العمل: مراقبة انعراج الضوء على محزوز الحيود ، وتحديد فترة محزوز الحيود ومنطقة انتقال مرشحات الضوء.

العمل المخبري 0 دراسة محزوز الانحراف الأدوات والملحقات: مقياس الطيف ، المنور ، محزوز الحيود بفترة 0.0 مم. مقدمة الحيود هو مجموعة من الظواهر التي لوحظت

العمل في المختبر 8- دراسة شبكة الانعراج الغرض من العمل: دراسة حيود الضوء على محزوز حيود أحادي البعد وتحديد خصائصه: فترة محزوز الانعراج ، والتشتت الزاوي.

العمل في المختبر 3.3 تحديد طول الموجة الخفيفة باستخدام شبكة الانحراف

حيود الضوء محاضرة 4.2. حيود الضوء الانعراج هو مجموعة من الظواهر التي لوحظت أثناء انتشار الضوء في وسط مع عدم تجانس حاد (حواف الشاشات ، والثقوب الصغيرة) والمرتبطة بالانحرافات

ولاية ياروسلافل الجامعة التربويةهم. ك. عمل مختبر Ushinsky 8 تحديد معلمات محزوز حيود رولاند Yaroslavl 010 جدول المحتويات 1. أسئلة للتحضير

العمل في المختبر 47 دراسة الانحراف في الأشعة الموازية (انحراف فرانهوفر) الغرض من العمل هو مراقبة نمط الانعراج أثناء الانعراج في الأشعة المتوازية على شق واحد أو شقين. تعريف

وزارة التربية والتعليم الاتحاد الروسيجامعة تومسك للفنون التطبيقية قسم الفيزياء النظرية والتجريبية "معتمد" عميد ENMF I.P. إرشادات Chernov 00 DIFFRACTION

عمل 6 استقصاء حيود فرينل بواسطة ثقب دائري وقرص دائري. الغرض من العمل: دراسة ظاهرة حيود الضوء على أبسط الأشياء وقياس معاملاتها الرئيسية. مقدمة عن طريق الحيود

العمل في المختبر 6 (8) دراسة لشبكة انحراف شفافة الغرض من العمل: التعرف على محزوز الحيود الشفافة ، وتحديد أطوال موجات اللون الأحمر و زهور خضراءتعريف التباين

العمل المخبري 20 تحديد الأطوال الموجية لخطوط الطيف الإشعاعي باستخدام محزوز الحيود. الغرض من العمل: التعرف على محزوز الحيود الشفافة ؛ تحديد الطول الموجي لطيف المصدر

أكاديمية ولاية قازان للهندسة المعمارية والبناء قسم الفيزياء

الموضوع 2. انحراف الضوء عن المهام قرار مستقل. المشكلة 1. بين مصدر نقطة للضوء وشاشة ، تم وضع غشاء بفتحة دائرية ، يمكن تغيير نصف قطره r. المسافات من

وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي الوكالة الفيدرالية للتعليم جامعة ساراتوف التقنية الحكومية قياس الطول الموجي للضوء باستخدام محزوز الحيود

العمل المخبري 43 ب دراسة حيود الضوء على محزوز حيود تم تطوير العمل المخبري من قبل المعلمين التاليين في قسم الفيزياء في جامعة موسكو الحكومية للتربية والعلوم: - طالب الدكتوراه Usatov I.I. ، مساعد. Tsargorodtsev Yu.P.

وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي الوكالة الفيدرالية للتعليم جامعة الدولة الروسية للنفط والغاز. هم. قسم الفيزياء Gubkin http://physics.gubkin.ru LABORATORY WORK

1 الموضوع: خصائص موجات الضوء: الانعراج الانعراج هو ظاهرة انحناء الموجات حول العوائق التي تصادف في مسارها ، أو بمعنى أوسع ، أي انحراف في انتشار الموجات بالقرب من

حيود الضوء هو انحراف انتشار الموجة عن قوانين البصريات الهندسية بالقرب من العوائق (الموجات تنحني حول العوائق). حيود منطقة الظل الهندسية

4. البصريات الموجية القوانين والصيغ الأساسية مؤشر مطلقانكسار وسط شفاف متجانس n = c / υ ، حيث c هي سرعة الضوء في الفراغ ، و هي سرعة الضوء في الوسط ، وتعتمد قيمتها

3 الغرض من العمل: دراسة تأثير عرض الشق الضيق على مظهر نمط الانعراج عند ملاحظته في ضوء الليزر. المهمة: لمعايرة شق بعرض قابل للتعديل باستخدام موضع الحد الأدنى للانحراف

العمل المخبري 3.05 انحراف فرونهوفر حسب الفتحات وشبكات الانحراف M.V. كوزينتسيفا ، T.Yu. ليوبزنوفا ، أ.م. الهدف من العمل: دراسة ملامح حيود فراونهوفر لموجات الضوء

إرشادات لأداء العمل المخبري 3..3 دراسة الانحراف من شق في أشعة الليزر. Stepanova L.F. بصريات الموجة: إرشادات لأداء العمل المخبري في الفيزياء / L.F.

جامعة ولاية شرق سيبيريا للتكنولوجيا والتحكم قسم "الفيزياء" حيود الضوء محاضرة 4.2 حيود الضوء عبارة عن مجموعة من الظواهر التي لوحظت أثناء انتشار الضوء في وسط مع

الوكالة الفيدرالية للتعليم مؤسسة الدولة التعليمية للتعليم المهني العالي جامعة ولاية موسكو للتصميم والتكنولوجيا نوفوسيبيرسك التكنولوجية

وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي جامعة تومسك الحكومية لأنظمة التحكم والإلكترونيات الراديوية (TUSUR) قسم الفيزياء

العمل المختبري 42 دراسة التداخل في التجربة مع FRESNEL BIPRISM الغرض من العمل هو دراسة تداخل الضوء في تجربة مع فرينل ثنائية البيبريزم. تقدير الطول الموجي لإشعاع الليزر وزاوية الانكسار

جامعة ولاية موسكو التقنية "مامي" قسم الفيزياء مختبر العمل 3.05 دراسة حيود فراونهوفر من شق واحد موسكو 2008 1 عمل معمل 3.05 دراسة الحيود

البصريات بصريات الموجة الطيفية. محزوز الحيود يتكون الضوء المرئي من موجات أحادية اللون ذات أطوال موجية مختلفة. في إشعاع الأجسام الساخنة (خيوط المصباح المتوهج)

3 الغرض من العمل: التعرف على محزوز الحيود العاكسة. المهمة: استخدام محزوز الحيود ومقياس الزوايا لتحديد الأطوال الموجية لخطوط طيف مصباح الزئبق والتشتت الزاوي للشبكة

انحراف الضوء 1. احسب نصف قطر r لمنطقة فرينل السادسة لموجة أحادية اللون مستوية (λ = 546 نانومتر) إذا كانت نقطة المراقبة على مسافة ب = 4.4 م من مقدمة الموجة. 2. حساب نصف القطر

دراسة حيود الضوء Lipovskaya M.Yu.، Yashin Yu.P. مقدمة. يمكن للضوء أن يعبر عن نفسه إما كموجة أو كتيار من الجسيمات ، وهو ما يسمى ازدواجية موجة-جسيم. تدخل و

مهمة فردية N 6 "بصريات الموجة" 1.1. تضيء الشاشة بمصدرين مترابطين للضوء متباعدتين 1 مم. المسافة من مستوى مصادر الضوء إلى الشاشة

العمل المخبري 3.21 انحراف ضوء الليزر على شق. انحراف فريسنل. ج. بوغروف ، أ. الغرض من العمل: دراسة ظاهرة حيود الضوء بالشق. وفقًا للصورة المعروضة على الشاشة ، حدد

العمل المخبري 5.4 محبب الانحراف 5.4.1. الغرض من العمل الغرض من العمل هو التعرف على نمذجة عملية إضافة موجات كهرومغناطيسية متماسكة و دراسة الطيارأنماط

وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي مؤسسة تعليميةأعلى التعليم المهني"الهندسة المعمارية والتشييد لدولة تيومين

الدرس 24 بصريات الموجة https://www.youtube.com/watch؟v=0u4jaasz9f4 فيديو تعليمي المهمة 1 تقسيم الشعاع ضوء الشمسفي الطيف عندما يمر عبر منشور بسبب حقيقة أن الضوء يتكون

وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي الوكالة الفيدرالية للتعليم المؤسسة التعليمية الحكومية للتعليم المهني العالي "UFA STATE OIL

FEDERAL AGENCY FOR EDUCATION المؤسسة التعليمية الحكومية للتعليم المهني العالي "National Research TOMSK POLYTECHNICAL UNIVERSITY" أوافق نائب المدير

العمل المخبري 6 ، Evgeny Pavlov ، RE- الغرض من العمل: دراسة حيود Fresnel بواسطة ثقب دائري ، شق والانتقال إلى حيود Fraunhofer ؛ تعريف معلمات الثقب أشكال متعددةعند الدراسة

أمثلة على حل المشكلات مثال يقع الضوء ذو الطول الموجي بشكل طبيعي على شق مستطيل طويل عرضه b أوجد التوزيع الزاوي لشدة الضوء أثناء حيود فراونهوفر وكذلك الموضع الزاوي

1 العمل المخبري 04 3 قياس طول موجة الإشعاع بالليزر من تجارب التداخل الجزء الأول. دراسة التداخل الضوئي باستخدام ثنائي فرينل فرينل الغرض من العمل: صياغة فرضية بحثية ،

عمل المختبر 3.04 دراسة الطيف من الانحراف الشبكي باستخدام مقياس الزلازل

تداخل ضوء العمل في المخطط البصري مع FRESNEL BIPRISM الغرض من العمل: مراقبة ظاهرة تداخل الضوء وتحديد الطول الموجي للضوء في مخطط بصري باستخدام Fresnel biprism. مقدمة عن طريق التدخل

وزارة التربية والعلوم في الاتحاد الروسي جامعة ولاية قازان للهندسة المعمارية والبناء قسم الفيزياء تعليمات منهجية لأعمال المختبرات في الفيزياء للطلاب

العمل المخبري 43 دراسة عمل مختبر حيود فراونهوفر تم تطويره من قبل المعلمين التاليين لقسم الفيزياء في جامعة موسكو الحكومية للتربية والعلوم: - طالب الدكتوراه أوساتوف الأول ، مساعد. Tsargorodtsev Yu.P. الأستاذ. Poluektov N.P.

حيود التداخل بصريات الموجة القوانين الأساسية للبصريات قانون الانتشار المستقيم للضوء ينتشر الضوء في وسط متجانس بصريًا بشكل مستقيم. قانون استقلال الحزم الضوئية

وعن. Zaplatina Yu.L. تحديد تشيبليف لموجة إشعاع مؤشر الليزر بطول موجة الانحراف في ايكاترينبرج 2013

المركز التربوي والعلمي المتخصص - كلية جامعة موسكو الحكومية. م. Lomonosov ، المدرسة التي سميت باسم A.N. قسم الفيزياء Kolmogorova قسم الفيزياء العامة مختبر العمل 4.6 تجربة Jung. دراسة الموجة

دراسة ظاهرة التداخل: تجربة يونغ الغرض من العمل هو دراسة ظاهرة تداخل الضوء باستخدام مثال تجربة يونغ ، لدراسة نمط التداخل الذي تم الحصول عليه في تجربة يونغ ، لدراسة الاعتماد

0050. حيود إشعاع الليزر الغرض من العمل: تحديد عرض الشق وثابت شبكات الانعراج من أنماط الحيود على شاشة المراقبة المعدات المطلوبة: مجمع تعليمي معياري

جامعة ياروسلافل التربوية الحكومية. عمل مختبر K.D. Ushinsky 3 تحديد الطول الموجي للضوء باستخدام Fresnel biprism Yaroslavl 2009 جدول المحتويات 1. أسئلة للتحضير

حيود فراونهوفر. Nasredinov F.S.، Khrushcheva T.A.، Shtelmakh K.F. الغرض من العمل: التعرف من خلال تجربة ميزات حيود الضوء على شق ضيق وأشياء دورية - محزوز الحيود وشبكة.

العمل المخبري 4. دراسة حيود فراونهوفر على محزوز حيود دليل منهجي موسكو 04 التحقيق في حيود فراونهوفر على محزوز حيود. الغرض من دراسة العمل

أكاديمية ولاية قازان للهندسة المعمارية والتشييد قسم الفيزياء مختبر 53 دراسة انحراف الضوء على لوحة المنطقة تعليمات منهجية لأعمال المختبرات في الفيزياء ل

العمل المخبري 3.07 محبب الانحراف كأداة طيفية ن. إيكونوموف ، أ. بوبوف. الغرض من العمل: التحديد التجريبي للتشتت الزاوي لمحزوز الحيود وحساب الحد الأقصى له

العمل المخبري 3.15. محبب الانحراف كأداة طيفية الغرض من العمل بوغروفا: التحديد التجريبي للفترة والتشتت الزاوي لمحزوز حيود كجهاز طيفي.

الخيار 1. 1. يسقط الضوء أحادي اللون بطول موجة 0.6 ميكرومتر بشكل طبيعي على غشاء بقطر 6 مم. كم عدد مناطق فرينل المناسبة للفتحة إذا كانت الشاشة تقع 3 أمتار خلف الحجاب الحاجز

العمل 3.0 انحراف الضوء المهمة 1. تحقق من حيود الضوء في الحزم المتوازية على الشق ، من الطول الموجي المعروف لمصدر الضوء ، حدد عرض الشق ، الطول الموجي لمصدر الضوء غير المعروف.

العمل في المختبر 46 تحديد طول الموجة الخفيفة باستخدام شبكة الانحراف وجهاز قياس الزوايا. الغرض من العمل: تحديد الطول الموجي للجزء المرئي من طيف بخار الزئبق. اساس نظرى

العمل المخبري 7 دراسة حيود فراونهوفر في نظرية الموجة المتقاربة عندما تنحرف موجة ضوئية مستوية بأجسام كبيرة بما يكفي (1 مم) ، ينشأ نمط حيود ، وفقًا لـ / 24 /

حيود الضوءيتكون من انحراف أشعة الضوء عن مسار مستقيم إذا مرت عبر فتحات صغيرة أو عبر شاشة صغيرة معتمة.

عادة ما يتم ملاحظة الانعراج إذا كانت أبعاد الثقب أو العائق من نفس حجم الطول الموجي.

عند حساب ظاهرة الانعراج ، يستخدم المرء استقبال خاص، الذي اقترحه Fresnel ، يسمى مبدأ Huygens-Fresnel وهو تطور لمبدأ Huygens.

مبدأ Huygensتمت صياغتها على النحو التالي: كل نقطة على سطح الموجة من موجات الضوء هي مصدر للموجات الثانوية. سيكون سطح غلاف الموجات الثانوية هو الموضع الجديد لسطح الموجة.

يحل مبدأ Huygens مشكلة انتشار مقدمة الموجة ، لكنه لا يحل مشكلة شدة الموجات التي تذهب في اتجاهات مختلفة من المصدر.

يعتبر مبدأ Huygens-Fresnel شدة الموجة الناتجة نتيجة لتداخل الموجات الثانوية ، والتي تكون متماسكة ، لأنها تنشأ في نفس جبهة الموجة.

α 1

α2

ص

أرز. 3.5.2.

يحدث تداخل الموجات الثانوية ، وفقًا لفرينل ، على النحو التالي: دعنا نخرج من نقطة س تنتشر موجة كروية نصف قطرها ص . دعونا نختار المناطق الأولية على هذا السطح د س نفس الحجم. كلهم مصادر متماسكة والعادي لكل منهم يشكل زوايا مختلفة أمع شعاع يذهب إلى نقطة ب قبل جبهة الموجة.

أرز. 3.5.3.

لتبسيط حساب شدة الضوء عند نقطة ما باقترح فرينل طريقة تسمى طريقة منطقة فرينل.

دعونا نقسم مقدمة الموجة بأكملها إلى مناطق ، المسافة منها إلى النقطة ب يختلف حسب. دعنا نصفهم من هذه النقطة ب ، بدءًا من المركز ، دوائر ذات نصف قطر

.

أرز. 3.5.4.

يمكن اعتبار مناطق المناطق هي نفسها ، واتساع موجة الضوء تصل إلى هذه النقطة ب من كل منطقة لاحقة ، تنخفض تدريجياً. من الواضح أن الموجات القادمة من منطقتين متجاورتين تصل إلى النقطة ب في الطور.

توضح طريقة منطقة فرينل مناسبات مختلفةالانحراف. لنلقي نظرة على بعضها وهي:

حيود فرينلأو الانعراج في الحزم المتقاربة ، عندما تسقط مقدمة موجة كروية على ثقب أو عقبة ، و

حيود فراونهوفر، أو الانعراج في الحزم المتوازية - تسقط مقدمة موجة مسطحة على الثقب.

مثال على النوع الأول من الانعراج (حيود فرينل) يمكن أن يكون الانعراج بفتحة دائرية.

إذا كان عدد زوجي من مناطق فرينل مناسبًا للحفرة ، فإن الموجات ستصل إلى النقطة ب من المناطق المجاورة تلغي بعضها البعض ، وعند هذه النقطة ب سيكون هناك حد أدنى من الإضاءة. إذا كان عدد فردي من المناطق مناسبًا للحفرة ، فستظل إحدى المناطق غير معوضة وعند النقطة ب لوحظ شدة الضوء القصوى. عند التحول على الشاشة في اتجاهات مختلفة من النقطة ب سوف يقطع الثقب عددًا زوجيًا أو فرديًا من مناطق فريسنل. بفضل هذا ، سنرى على الشاشة نمط حيود من ثقب دائري على شكل حلقات ضوئية ومظلمة.

مثال على النوع الثاني من الانعراج (حيود فراونهوفر) هو حيود الأشعة المتوازية على شق واحد. الشق هو فتحة طويلة وضيقة في شاشة معتمة ذات حواف متوازية تمامًا ، يكون عرضها أقل بكثير من الطول.

أرز. 3.5.5.

يسقط الضوء في حزمة موازية عموديًا على الشق ، بحيث تتذبذب جميع نقاط الشق في نفس الطور. سيتم جمع حيود الأشعة بزاوية j بواسطة العدسة عند هذه النقطة بالشاشة والتدخل.

بالنسبة لـ j = 0 ستصل كل الموجات إلى نقطة معينة عن في نفس المرحلة وتعزيز بعضها البعض ؛ سيظهر شريط ضوئي على الشاشة - الحد الأقصى المركزي.

لتحديد نتيجة التداخل عند نقطة ما ب بالنسبة لـ j ¹ 0 ، نقسم منطقة مفتوحةسطح الموجة (عرض الشق) في عدد من مناطق فريسنل. في هذه الحالة ، تكون شرائط ضيقة موازية لحواف الفتحة. دعنا نمر عبر النقطة أ طائرة إعلان عمودي على حزمة أشعة الحيود. المسارات الضوئية للأشعة من إعلان الى حد، الى درجة ب هي نفسها ، وبالتالي فإن اختلاف المسار قرص مضغوط الأشعة المتطرفة تساوي:

د = أالخطيئة ي. (3.5.1)

مناطق فرينل تنقسم دلعدد المؤامرات المقابل. تتوافق كل نقطة في منطقة فريسنل الفردية مع نقطة في المنطقة الزوجية ، والتي تصل اهتزازاتها إلى النقطة ب في الطور. لذلك ، في هذه النقطة ب ، حيث يتناسب عدد زوجي من مناطق Fresnel مع عرض الفتحة ، تلغي الأمواج بعضها البعض وسيكون هناك شريط مظلم على الشاشة في هذا المكان.

الذي - التي.، الحد الأدنى من الشروطلفتحة واحدة ستكون:

, , (3.5.2)

في تلك الاتجاهات التي يتناسب فيها عدد فردي من المناطق مع عرض الشق ، ستتم ملاحظة أكبر شدة للضوء. أولئك.، قمم الحيوديتم ملاحظتها في الاتجاهات التي تحددها الحالة:

, ,… (3.5.3)

كهو ترتيب الحد الأقصى للحيود.

يوضح الشكل توزيع شدة الضوء أثناء الانعراج بشق واحد. 3.5.5.

وهكذا ، عندما يضيء الشق بضوء أحادي اللون ، فإن نمط الانعراج هو نظام من الحد الأقصى المتماثل فيما يتعلق بمنتصف الحد الأقصى المركزي مع انخفاض سريع في الشدة.

إذا كان الشق مضاءً بالضوء الأبيض ، فسيكون الحد الأقصى المركزي شائعًا لجميع الأطوال الموجية ، وبالتالي يكون مركز نمط الانعراج عبارة عن شريط أبيض.

لم تعد الحدود القصوى للطلبات الأخرى لأطوال موجية مختلفة تتطابق. نتيجة لهذا ، فإن الحد الأقصى ضبابي لدرجة أنه من المستحيل الحصول على أي فصل مميز للأطوال الموجية (التحلل الطيفي) باستخدام شق واحد.

ضع في اعتبارك حيودًا أكثر تعقيدًا من شقين. في هذه النقطة عنسيظل هناك شريط ضوئي (تأتي الحزم من جميع الشقوق في نفس المرحلة).

في هذه النقطة ب سيتم فرض نمط الانعراج من شق واحد بواسطة تداخل الأشعة القادمة من النقاط المقابلة للشقين. سيكون الحد الأدنى في نفس الأماكن ، لأن تلك الاتجاهات التي لا يرسل فيها شق واحد الضوء ، لا تستقبله حتى مع وجود شقين.

أرز. 3.5.6.

بالإضافة إلى هذه الحدود الدنيا ، تظهر حدود دنيا إضافية في تلك الاتجاهات التي يؤدي فيها الضوء المرسل من كل شق إلى إلغاء بعضه البعض. من التين. 3.5.6 يمكن ملاحظة أن الفرق في مسار الأشعة D القادمة من النقاط المقابلة للفتحات يساوي

. (3.5.4)

لذلك يتم تحديد الحدود الدنيا الإضافية حسب الشرط:

; (3.5.5)

على العكس من ذلك ، في الاتجاهات حيث

, (3.5.6)

الحد الأقصى لوحظ.

من التين. يوضح الشكل 3.5.6 أن هناك حدًا أدنى إضافيًا واحدًا بين القمتين الرئيسيتين.

وبالتالي ، يُظهر النظر في الانعراج بواسطة شقين أنه في هذه الحالة تصبح الحدود القصوى أضيق وأكثر كثافة.

زيادة عدد الشقوق تجعل هذه الظاهرة أكثر وضوحًا ؛ تزداد شدة الحد الأقصى الرئيسي ، بينما تنخفض شدة الحد الأقصى الثانوي.

ك = -2

ك = -1

ك = 0

ك = 1

يسمى نظام عدد كبير من الفتحات المتوازية صريف.

أرز. 3.5.7.

إن أبسط محزوز الحيود هو صفيحة زجاجية تُطبق عليها ، بمساعدة آلة التقسيم ، ضربات متوازية ، تكون معتمة على الضوء.

يُلاحظ نمط الانعراج الناتج عن الضوء أحادي اللون الذي يمر عبر محزوز الحيود في المستوى البؤري للعدسة وهو عبارة عن سلسلة من النطاقات الضيقة الساطعة ذات الشدة المتناقصة الموجودة على جانبي الحد الأقصى المركزي ك= 0 ويفصل بينها فجوات مظلمة واسعة.

في حالة إضاءة الشبكة بالضوء الأبيض ، يتم جمع الأشعة ذات الأطوال الموجية المختلفة في أماكن مختلفة على الشاشة. لذلك ، فإن الحد الأقصى المركزي له شكل شريط أبيض ، والباقي عبارة عن خطوط ملونة ، تسمى الحد الأقصى للحيود.

أرز. 3.5.8.

داخل كل طيف ، يختلف اللون من الأرجواني إلى الأحمر. مع زيادة ترتيب الطيف ، يصبح الأخير أوسع ، لكن شدته تنخفض.

العلاقة التي تحدد مواقف الحد الأقصى الرئيسي

, (3.5.7)

أين د-ثابت شعرية، - يسمى ترتيب الحد الأقصى (الطيف) صيغة محزوز الحيود.

تسمح لك هذه الصيغة بتحديد الطول الموجي للضوء من فترة الشبكة المعروفة د وترتيب الطيف والزاوية التجريبية ي. وبالتالي ، بمساعدة محزوز الحيود ، من الممكن تفكيك الضوء إلى الأجزاء المكونة له وتحديد تركيبة الإشعاع قيد الدراسة (تحديد الطول الموجي وشدة جميع مكوناته). وتسمى الأدوات المستخدمة لهذا الغرض مطياف الحيود.

وصف المعدات

الآلات والاكسسوارات: المنور ، محزوز الحيود ، شاشة مقياس المليمتر ، مسطرة القياس.

أرز. 3.5.9.

لتحديد الطول الموجي للضوء باستخدام محزوز الحيود ، يتم تثبيت محزوز على سكة خاصة ص والشق الضربات المحززة والفتحة متوازيتان. الفجوة مضاءة بمصدر س . تم تثبيت مسطرة المليمتر عموديًا على محور السكة AB بمؤشر متحرك. يتم عرض الشق من خلال الحاجز بالعين. يتم عرض صورة الحد الأقصى الرئيسي على المسطرة. على التين. 8 إل هي المسافة من محزوز الحيود إلى الشاشة ، X – المسافة بين نقاط المنتصف للنطاقات من نفس اللون لأطياف الرتبتين الأولى والثانية.

إجراءات التشغيل

1. قم بتوصيل المنور.

2. اضبط الشاشة على مسافة معينة إل من محزوز الحيود.

3. قياس المسافة xبين نطاقات لون معين في الطيف من الدرجة الأولى x 1 والترتيب الثاني x 2 . قم بإجراء قياسات وحسابات مماثلة للون معين آخر.

معالجة النتائج

لتحديد الطول الموجي l حسب الصيغة (3.5.7)

يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه منذ ذلك الحين L >> x، الذي - التي وثم

و , (3.5.8)

أين كهو ترتيب الطيف ، وثابت الشبكة د = 0.01 مم . احسب متوسط ​​قيمة الطول الموجي لكل لون من القيمتين اللتين تم الحصول عليهما من أطياف الأمرين الأول والثاني. قارن النتائج التي تم الحصول عليها مع قيم الجدول.

أسئلة التحكم

1. ما هو حيود الضوء؟

2. ما هي طريقة Huygens-Fresnel وما هي مناطق Fresnel؟

3. كيف يحدث الانعراج في الأشعة المتقاربة؟

4. كيف يحدث الانعراج في الحزم المتوازية (عند شق واحد)؟

5. لماذا يكون الصفر الأقصى هو الأكثر سطوعًا؟ لماذا هو أبيض (عندما يضيء بالضوء الأبيض)؟

6. كيف يحدث الانعراج في حزم متوازية على شقين؟

7. ما هو محزوز الحيود وثابت محزوز الحيود؟

8. ما سبب تشتت (طيف) الضوء عند استخدام محزوز الحيود؟

9. اشتق صيغة عمل.

الأدب

1. Saveliev I.V.دورة الفيزياء العامة. T.2 الكتاب المدرسي. بدل لطلاب مؤسسات التعليم العالي. - م: كنورس ، 2009 ، 576 ص.

2. تروفيموفا تي.دورة فيزياء. بروك. مخصص للجامعات - الطبعة الخامسة عشر ، الصورة النمطية. - م: مركز النشر "الأكاديمية" 2007. - 560 ص.

3. ديتلاف أ.أ. ، يافورسكي ب.دورة فيزياء. كتاب مدرسي لمؤسسات التعليم العالي. - م: أعلى. Shk. ، 1989. - 608 ص.

العمل المخبري№ 3.6

دراسة استقطاب الضوء

الهدف من العمل:التحقق التجريبي من قانون مالوس.

أحكام نظرية

استقطاب الضوء

كما تعلم ، الضوء عبارة عن موجة كهرومغناطيسية. الكهربائية و حقل مغناطيسي(و) في كل لحظة من الوقت تكون متعامدة بشكل متبادل وتقع في مستوى عمودي على اتجاه انتشار الموجة (الشكل 3.6.1).

أرز. 3.6.1.

مصادر الضوء العادية هي مزيج رقم ضخمتتوهج المصادر الأولية بسرعة (الذرات والجزيئات) خلال حوالي 10-7-10-8 ثوانٍ ، يصدر كل منها موجات ذات اتجاه معين من النواقل و. لكن المصادر الأولية تبعث الضوء بشكل مستقل تمامًا عن بعضها البعض بمراحل مختلفة وبتوجيهات مختلفة للمتجهات و.

موجة ضوئية ذات اتجاهات مختلفة ، وبالتالي ، وتسمى ضوء طبيعي.

المتجهات وفي كل نقطة من الموجة متناسبة من حيث الحجم مع بعضها البعض ، لذلك يمكن تمييز حالة الموجة الضوئية بقيمة أحد هذه المتجهات ، وهي.

هذا الأخير مناسب ، حيث أن المتجه هو الذي يحدد التأثيرات الكهروضوئية ، والتصويرية ، والبصرية ، وما إلى ذلك للضوء.

أرز. 3.6.2.

في الشعاع الطبيعي ، تغير اهتزازات المتجه الاتجاهات بشكل عشوائي ، وتبقى في مستوى عمودي على الحزمة (الشكل 3.6.2) أ).

إذا كان أي اتجاه للتذبذب هو السائد ، فإن الضوء يسمى مستقطب جزئيًا (الشكل 3.6.2) ب).

إذا كان من الممكن أن تحدث تذبذبات المتجهات في اتجاه واحد محدد في الفضاء ، فإن الضوء يسمى مستقطب المستوى (الشكل 3.6.2) الخامس).

إذا حدثت تذبذبات المتجه في حزمة مستقطبة مستوية بطريقة تصف نهايتها دائرة ، فإن الضوء يسمى مستقطب دائريًا (الشكل 3.6.2) جي).

في الشعاع المستقطب ، يُطلق على مستوى تذبذب المتجه مستوى التذبذب.

يُطلق على المستوى الذي يمر عبر الحزمة والمتجه اسم مستوى الاستقطاب.

الهدف من العمل: حدد الطول الموجي للضوء باستخدام محزوز الحيود.

معدات:

1. جهاز لتحديد طول الموجة الضوئية ، يتكون من مسطرة ولوحة ذات محزوز حيود ومحرك به شق.

2. ترايبود.

3. مصباح كهربائيلجهد 42 فولت في الخرطوشة.

نظرية موجزة

كما تعلم ، الضوء موجات كهرومغناطيسية, التي تتميز بطول موجة الضوء. يتم استخدام محزوز الحيود لفصل الضوء عن الضوء ذي الأطوال الموجية المختلفة للضوء بطول موجي معين أو ، كما يقولون ، لتحليل الضوء إلى مكوناته الطيفية. أساس العمل صريفهي ظاهرة الحيود والتداخل في الضوء ، وهي الطبيعة الموجية للضوء التي تؤدي إلى ظهور الظاهرتين المذكورتين أعلاه.

الانعراج هو انحراف انتشار الضوء من خط مستقيم إلى منطقة حيث ، إذا انتشر الضوء بشكل مستقيم ، يجب أن يكون هناك ظل.

التداخل هو تجمع أشعة الضوء ، مما يؤدي إلى تكوين عصابات الضوء والظلام.

الانحراف.يحدث الانعراج عندما يمر الضوء عبر مادة شفافة بها عوائق صغيرة معتمة ، أو من خلال ثقوب صغيرة في مادة معتمة.

هناك نوعان من الانعراج: الانعراج في الحزم المتوازية للضوء أو حيود فراونهوفروالحيود في شعاع متباين من الضوء - حيود فرينل. في الحالة الأولى ، يجب ملاحظة نمط الانعراج أيضًا أشعة الشمس، والتي تكون متوازية ، أو تخلق شعاعًا متوازيًا من الضوء باستخدام أبسطها النظام البصري- عدسة محدبة. في الحالة الثانية ، يتم استخدام مصدر نقطة للضوء ، على سبيل المثال ، مصباح بأبعاد لولبية صغيرة.

يوضح الشكل 1 مخطط مراقبة حيود فراونهوفر. 1.

رسم بياني 1. حيود فراونهوفر.

في حالة الانتشار المستقيم للضوء ، فإن حزمة متوازية من الأشعة تكونت بواسطة العدسة 1 ، تمر عبر ثقب دائري في شاشة معتمة 1 ومن خلال عدسة تركيز 2 ، يجب أن تتقارب إلى نقطة. ومع ذلك ، بسبب الانعراج على الشاشة 2 ، يتم الحصول على نمط حيود معقد يتكون من تناوب الضوء والحلقات المظلمة.

التشوش. في التشوشأطوال موجية من الضوء بنفس الطول الموجي يضخم، يوسع، يبالغبعضهم البعض عندما يصلون إلى نقطة معينة الملاحظات في نفس المرحلة، و تضعفبعضها البعض متى تعال في المرحلة المعاكسة . يوضح الشكل 2 جوهر ظاهرة التداخل.

أرز. 2. تدخل من مصدرين.

تقع مصادر الضوء النقطي B 1 و B 2 على مسافة t من بعضها البعض. تقلبات حقل كهرومغناطيسيتحدث في هذه النقاط في نفس المرحلة. لوحظ التداخل (أي إضافة أو طرح التذبذبات) عند النقطتين A و C على شاشة تقع على مسافة كبيرة L مقارنة بـ t و l. في علم البصريات ، ثبت أنه من أجل أقصى تضخيم للموجات ، يجب أن يفي اختلاف المسار (أي الفرق في المسافات من المصادر إلى نقطة المراقبة) بالشرط:

,

ولأقصى توهين للموجة:

، أين نهو عدد صحيح.

من التين. 2 من الممكن تحديد اختلاف المسار. بعد ذلك ، باستخدام المعادلات السابقة ، يمكن الحصول على أن خطوط الضوء تقع على مسافة من النقطة A ، والمسافة بين خطوط الضوء ، والخطوط الداكنة تقع بين الخطوط الفاتحة. من الواضح أنه عند النقطة A ، يكون فرق المسار صفرًا ، وفي هذه المرحلة ، تتم ملاحظة إضافة الاهتزازات من مصادر الضوء B 1 و B 2

محزوز الحيود. تسمى سلسلة من الشقوق الشفافة مفصولة بأشرطة غير شفافة صريف. يصبح نمط الانعراج الذي يحدث على شق واحد عند استخدام محزوز الحيود أكثر تعقيدًا ، بالإضافة إلى الانحراففي كل شق يوجد أيضًا التشوشموجات ضوئية من الشقوق والتي يمكن اعتبارها من مصادر الضوء. تظهر الحدود القصوى والدنيا الخفيفة على الشاشة ، مع ظهور الحد الأقصى الرئيسي عند قيمة الزاوية ي، إرضاء العلاقة ، حيث تكون فترة المحزوز مساوية لمجموع عرض الفتحة والشريط. يتم تحديد موضع الحد الأقصى الأول عند بواسطة التعبير

من (1) يمكن ملاحظة أنه بالنسبة لمحزوز حيود معينة ، تختلف مواضع الحد الأقصى الأول لأطوال موجية مختلفة: كلما زاد طول موجة الضوء ، زادت زاوية انحراف الحد الأقصى المرصود عن اتجاه الحادث شعاع ضوء.

برنامج العمل

يظهر مخطط الجهاز في الشكل 3.

تين. 3. جهاز لتحديد الطول الموجي.

1. قم بتشغيل المصباح الكهربائي.

2. بالنظر من خلال محزوز الحيود ، وجّه الجهاز إلى المصباح الكهربائي بحيث يمكن رؤية خيوط المصباح من خلال الفتحة الموجودة في المحرك. على الخلفية السوداء للمحرك ، على جانبي الصفر ، يجب أن تكون أطياف الانعراج التي تتكون من نطاقات مرئية. لون مختلف. إذا لم تكن القضبان موازية للمقياس ، فهذا يعني أن الفتيل ليس موازيًا للقضبان الموجودة على الشبكة. في هذه الحالة ، يجب تدوير محزوز الحيود أو المصباح الكهربائي قليلاً. اربط الجهاز.

3. حدد المسافة من الفتحة الموجودة على المحرك (صفر) إلى الشريط الأحمر الموجود على يسار المقياس.

4. حدد المسافة من الفتحة الموجودة على المحرك (صفر) إلى الشريط الأحمر على اليمين على المقياس. اكتب هذه القيمة على الجدول.

5. حدد متوسط ​​قيمة المسافة إلى النطاق الأحمر باستخدام الصيغة:

اكتب هذه القيمة على الجدول.

6. حدد المسافة من الفجوة على المحرك (صفر) إلى الشريط الأرجواني على اليسار على المقياس. اكتب هذه القيمة على الجدول.

7. حدد المسافة من الفتحة الموجودة على المحرك (صفر) إلى الشريط الأرجواني على الجانب الأيمن من المقياس. اكتب هذه القيمة على الجدول.

8. حدد متوسط ​​قيمة المسافة إلى النطاق الأرجواني باستخدام الصيغة:

اكتب هذه القيمة على الجدول.

9. حدد المسافة من محزوز الحيود إلى المحرك. اكتب هذه القيمة على الجدول.