Ученики на Учителя.com


Лабораторная работа "Наблюдение явления интерференции и дифракции света"

Лабораторная работа № 11. Наблюдение явления интерференции и дифракции света.
Цель работы: экспериментально изучить явление интерференции и дифракции света, выявить условия
возникновения этих явлений и характер распределения световой энергии в пространстве..
Оборудование: электрическая лампа с прямой нитью накала (одна на класс), две стеклянные пластинки, ПВХ
трубка, стакан с раствором мыла, кольцо проволочное с ручкой диаметром 30 мм., лезвие, полоска бумаги ¼
листа, капроновая ткань 5х5см, дифракционная решетка, светофильтры.
Краткая теория
Интерференция и дифракция – это явления характерное для волн любой природы: механических,
электромагнитных.
Интерференция волн – сложение в пространстве двух (или нескольких) волн, при котором в разных
его точках получается усиление или ослабление результирующей волны.
Интерференция наблюдается при наложении волн, испущенных одним и тем же источником света,
пришедших в данную точку разными путями. Для образования устойчивой интерференционной картины
необходимы когерентные волны - волны, имеющие одинаковую частоту и постоянную разность фаз.
Когерентные волны можно получить на тонких пленках оксидов,жира, ,на воздушном клине-зазоре между
двумя прозрачными стеклами ,прижатых друг к другу.
Амплитуда результирующего смещения в точке С зависит от разности хода волн на расстоянии d2 – d1.
Условие максимума-(усиления колебаний):разность хода волн равна
четному числу полуволн
где k=0; ± 1; ± 2; ± 3;…
Волны от источников А и Б придут в точку С в одинаковых фазах и “усилят друг друга.
Если же разность хода равна нечётному числу полуволн, то волны ослабят друг друга и в
точке их встречи будет наблюдаться минимум.
При интерференция света происходит пространственное перераспределение энергии световых
волн..
Дифракция – явление отклонения волны от прямолинейного распространения при
прохождении через малые отверстия и огибании волной малых препятствий.
Дифракция объясняется принципом Гюйгенса –Френеля: каждая точка препятствия,до которого дошла
аолна,становится источником вторичныхволн,когерентных,которые распространяются за края препятствия и
интерферируют друг с другомЮобразуя устойчивую интерференционную картину-чередование максимумов и
минимумов освещенности,радужно окрашенных в белом свете.
Условие проявления дифракции: Размеры препятствий (отверстий) должны быть меньше или соизмеримы с
длиной волны.Дифракция наблюдается на тонких нитях,царапинах на стекле,на щели-вертикальном прорезе в
листе бумаги,на ресницахна капельках воды на запотевшем стекле,на кристалликах льда в облаке или на
стекле,на щетинках хитинового покрова насекомых,на перьях птиц,на CD-дисках,обёрточной бумаги.,на
дифракционной решетке.,
Дифракционная решетка – оптический прибор, представляющий собой периодическую структуру из
большого числа регулярно расположенных элементов, на которых происходит дифракция света. Штрихи с
определенным и постоянным для данной дифракционной решетки профилем повторяются через одинаковый
промежуток d (период решетки). Способность дифракционной решетки раскладывать падающий на нее пучек
света по длинам волн является ее основным свойством. Различают отражательные и прозрачные
дифракционные решетки. В современных приборах применяют в основном отражательные дифракционные
решетки.
Ход работы:
Задание 1. А) Наблюдение интерференции на тонкой пленке:
Опыт 1. Опустите проволочное кольцо в мыльный раствор. На проволочном кольце получается мыльная
плёнка.
Расположите её вертикально. Наблюдаем светлые и тёмные горизонтальные полосы, изменяющиеся
по ширине и по цвету по мере изменения толщины пленки. Рассмотрите картину сквозь светофильтр.
Запишите,сколько наблюдается полос и как чередуются цвета в них?
Опыт 2. С помощью ПВХ- трубки выдуйте мыльный пузырь и внимательно рассмотрите его. При освещении
его белым светом наблюдайте образование интерференционных пятен, окрашенных в спектральные
цвета.Рассмотрите картину сквозь светофильтр.
Какие цвета доступны наблюдению в пузыре и как они чередуются сверху вниз?
Б) Наблюдение интерференции на воздушном клине:
Опыт 3. Тщательно протрите две стеклянные пластинки, сложите вместе и сожмите пальцами. Из-за не
идеальности формы соприкасающихся поверхностей между пластинками образуются тончайшие воздушные
пустоты-это воздушные клинья,на них возникает интерференция . При изменении силы, сжимающей
пластинки,изменяется толщина воздушного клина ,что приводит к изменению расположения и формы
интерференционных максимумов и минимумов .Затем рассмотрите картину сквозь светофильтр.
Зарисуйте увиденные вами в белом свете и увиденное сквозь светофильтр.
Сделайте вывод:Почему возникает интерференция,как объяснить цвет максимумов в
интерференционной картине,что влияет на яркость и цвет картины.
Задание 2.Наблюдение дифракции света.
Опыт 4. Лезвием прорезаем щель в листе бумаги, прикладываем бумагу к глазам и смотрим сквозь щель на
источник света-лампу. Наблюдаем максимумы и минимумы освещенности.Затем рассмотрите картину через
светофильтр.
Зарисуйте увиденную в белом свете и в монохроматическом свете дифракционную картину .
Деформируя бумагу уменьшаем ширину щели, наблюдаем дифракцию.
Как изменилась дифракционная картина?
Опыт 5.Рассмотреть сквозь дифракционную решетку источник света-лампу.
Как изменилась дифракционная картина?
Опыт 6. Посмотрите сквозь капроновую ткань на нить светящей лампы. Поворачивая ткань вокруг оси,
добейтесь четкой дифракционной картины в виде двух скрещенных под прямым углом дифракционных полос.
Зарисуйте наблюдаемый дифракционный крест. Объясните это явление.
Сделайте вывод: почему возникает дифракция,как объяснить цвет максимумов в дифракционной
картине,что влияет на яркость и цвет картины.
Контрольные вопросы:
1. Что общего между явлением интерфк\еренции и явлением дифракции?
2. Какие волны могут давать устойчивую интерференционную картину?
3. Почему на ученическом столе не наблюдается интерференционная картина от ламп ,подвешенных к
потолку в классе?
6. Как объяснить цветные круги вокруг Луны ?
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: