Elemei az elmélet - studopediya
Lab száma 5.0
Kísérleti tanulmány a zavaró fény
Vékony filmekben - gyűrűk Newton.
1), hogy tanulmányozza a jelenség a zavaró fény vékony filmek;
2) elemzik a változás jellegét egy interferencia minta, mint a hullámhossz függvényében;
3) határozza meg a görbületi sugara a lencse.
Gépek, berendezések: A kísérleti elrendezést, amely magában foglalja a mikroszkóp, párhuzamos lemez, sík-domború lencse, a fényforrás (egy sor LED-ek a különböző hullámhosszúságú).
Interferencia voln- kívül egy tér két (vagy több) hullámok, amelyek annak különböző pontjain kapott amplifikációs vagy a csillapítás a kapott hullám függés a fáziskülönbség összecsukható hullámok.
Az interferencia mintázat jellemző hullámok bármilyen jellegű: egy hullám, a folyadék felületén a rugalmas (például audio), elektromágneses (például rádióhullámok vagy könnyű). Stabil és időben kellően kontrasztos interferencia mintázat figyelhető bizonyos feltételek mellett: a fáziseltolódás hullám rezgésforrás változatlannak kell maradnia az idő múlásával, az oszcilláció irányában a zavaró hullámok azonosnak kell lennie, és a rezgési frekvencia egyenlő. Ezeket a feltételeket az úgynevezett szempontjából a koherencia a hullámok.
Koherenciája - következetes áramlás során több rázkódás vagy hullám folyamatokat. amely kifejezett állandó vagy rendszeres kapcsolat a irányait oszcilláció, a fázisok, frekvencia és amplitúdó. Ingadozások úgynevezett koherens, ha a fáziskülönbség állandó.
Csak koherens hullám zavarják egymást is. Sugárzás források által kibocsátott hullámok ilyen típusú úgynevezett koherens.
Interferenciája fény - a jelenség, amikor a szuperpozíció két vagy több koherens hullám - egy speciális esete az általános jelenség az interferencia hullámok.
Monokromatikus hullám - egy szinuszhullám időállandóval frekvencia, amplitúdó és a kezdeti fázisban. Gerjesztett rezgések bármely pontján egy hullámot, ami tart a végtelenségig. Ezért monokróm Waves következetesek.
Vegyünk két monokromatikus fény hullámok, amelyek ugyanazon a frekvencián.
Elektromos térerősség e hullámok által leírt egyenletek
ahol A1 és A2 - rezgés amplitúdója az elektromos mező, # 969; - rezgések frekvencia, - a hullám vektor irányát jelzik hullámterjedés, a sugár vektor húzott egy adott pontban, # 945; 1 és # 945; 2 - kezdeti fázisban oszcillációk.
Egy bizonyos ponton P a keletkező elektromos mező határozza meg a vektor összege mezők
Amikor a véletlen rezgés irányok a vektor az uralkodó hullámok és állandó fáziskülönbség az interferáló hullám intenzitása a P pont alábbi egyenlet határozza meg
A maximumai intenzitása határozza meg a kifejezés
és a megfelelő érték. egyenlő 0, 2. 4. Azaz ...
A minimumok intenzitás határozza meg a kifejezés
és a megfelelő érték. egyenlő. 3. 5. Azaz ...
A konkrét esetben a (4) egyenlet a formája
Attól függően, hogy az értékek az intenzitás mértéke minimum értéket egy maximális értékre.
Így, a szuperpozíció hullámok közötti arány az amplitúdója jelentősen befolyásolja a minőséget az interferencia mintázat. Az eredmény az interferencia határozza fáziskülönbség interferáló hullámok a megfigyelési ponton, azaz Attól függ, hogy a kezdeti fázis különbség, és a különbség a távolságok. geometriai útkülönbség. A koherens hullámok kezdeti fáziskülönbség állandó, és így a fényintenzitás különböző pontjain a térben csak attól függ, a különbség a távolságok és.
A fáziskülönbség határozza meg az egyenlet ebben az esetben
mert . ahol - a fény hullámhossza vákuumban, n - abszolút törésmutatója a közeg.
A terméket a törésmutató a úthosszt az úgynevezett optikai úthossz. mennyiséggel egyenlő a különbség az optikai úthosszak által átjárt a hullámok, az úgynevezett optikai út különbség.
Optikai út különbség révén. megkapjuk
(11) egyenlet kapcsolatot fejezi ki az út különbség, és fáziskülönbség.
Ha az optikai útvonal különbség egyenlő egész számú hullámhosszak (páros számú fél hullámhosszúságú, vákuumban), azaz ha. fáziskülönbség többszöröse, és gerjesztett rezgések a P pont mind hullámok fázisban legyen. Így tekintve. interferencia csúcs figyelhető meg
ahol m = 0, 1, 2, ... - interferencia rend.
Ha az optikai útvonal különbség egyenlő a fél-egész számú hullámhosszakon, az oszcilláció azon a ponton, P ellenfázisban. Ezért, interferencia minimális figyelhető meg
A régióban a tér, ahol a hullámhossz koherens források átfedik, az úgynevezett interferencia-mező. Ezen a területen van egy váltakozása maximumok és minimumok. Limit interferencia rend feltétel határozza
ahol - a szélessége a sugárzási spektrum.
A kifejezést (14) magában foglalja, hogy a kontraszt a interferencia minta gyorsabban csökken, mint a szélesebb emissziós spektruma. Amikor a fény, például fehér fény interferencia csíkok fénysugarak számára szoros hullámhosszon részben átfedő, így összességében képet a „kenhető”. A képernyő közepén (m = 0) maximumok minden hullámhosszon egybeesnek és kap fehér sáv, kissé vöröses a széleken. A spektrum az elsőrendű () lesz irizáló szín, és a beavatkozás spektrumát nagyobb megrendelések átfedik egymást, mivel maxima a rövidebb hullámhosszak csökkenni fog ugyanazon a helyen, mint a maximumok a hosszabb hullámhosszak a spektrumok egyéb megrendelések.
Gyakorlatilag az egyetlen lehetőség, hogy tartsa az interferenciát a fény a mindennapi életben, hogy tartsa be a színes foltok vékony filmek olaj, benzin, stb ömlött a víz felszínén. Formátlanság foltok miatt különbségek és variabilitása rétegvastagság, sokszínűség - jelenlétében fehér fény különböző hullámhosszúságú.
Az interferencia vékony filmeket széles körben használják a modern technológiát a megvilágítás optikai felületek, megszüntetése „flare” a lencse felületét, termelő interferencia szűrők.
A sávok származó interferencia a fény vékony filmek, amelyek vastagsága változik a különböző helyeken, nevezzük sávok azonos vastagságú. A klasszikus példája a sávok egyenlő vastagságú Newton gyűrűk. Ezek látható egy vékony réteg az ék által alkotott parallel lemezt és érintkeztetjük domború lencsét egy nagy görbületi sugarát a felület (ábra. 1).
A sugarak a beavatkozás gyűrűk függ görbületi sugara a lencse szélességét és az intenzitás a gyűrűk a távolsággal csökken a központi helyszínen. A csíkok az egyenlő vastagságú lokalizált közelében a légrés, és a megfigyelés végezzük mikroszkóppal középpontjában a lemez felületén.
Tegyük fel, hogy a lencse van megvilágítva forrása monokromatikus fény (2 gerendához 1. ábra; a 2. ábra egy fragmense az 1. ábrán). Fényhullámok a ponton A fel van osztva két gerenda részben visszaverődik az alsó felülete a lencse (2 gerenda), és részben a síkkal párhuzamos lemez (gerenda 3). Hullámok visszavert pontokon az A és B zavarják egymást.
Köszönhetően a kicsinysége görbülete a lencse felülete normál fény beesési a lencse és C pontok vannak egy rövid távolságra egymástól. Ezután az optikai út különbség zavaró gerendák a 2. és 3. egyenlő lesz kétszerese az optikai vastagsága között lencse lemez és hajtogatott egy további utat különbség. amely akkor következik be, amikor a visszavert nyaláb egy optikailag sűrűbb közeg B pontban:
intenzitása minimális az légrés hm (NSR = 1) határozzuk meg a feltétel
Ábra szerint. 1
ahol R - lencse görbületi sugara állandó egy adott lencse.
mert < Aztán, figyelembe véve (17) sugara sötét gyűrűk Intenzitású csúcsok figyelhetők azzal a feltétellel és a sugara a gyűrű fény szedési (20) és (22) A nagyobb m. minél kisebb a különbség a sugarak szomszédos gyűrűk, a gyűrűk már. Az m = 0 megfelel. azaz Tapintási pont helyett a lemez és a lencsét. Ezen a ponton van egy minimális intenzitással. lehetetlen elérni az érintkezést a szférikus lencse, és a lemezt egy adott ponton szigorúan következtében a rugalmas alakváltozás az üveg, így a központi helyszínen van egy véges méretű. Következik (16) és (17), amikor a mozgó egyik helyről a másik sötét utat különbség # 916; H változik. Az átmenet a gyűrű-n-edik m-edik optikai vastagsága a légrés megnövekszik: Használata (20) és (24) megkapjuk ahol a görbületi sugár a lencse Azáltal, a következő képlet segítségével (26) egy ismert értékű R meghatározható hullámhosszon beeső sugárzás. Adott az R és # 955; 0 alapján kifejezések (21) és (23) meg tudjuk határozni a sugarak illetve sötét és világos gyűrűk. Végül, ismerve a hullámhossz # 955; 0. hm ki tudja számítani a különbség.Kapcsolódó cikkek