Дмфракция и интерференция

Ознакомьтесь с теорией в конспекте лекций и учебником ( п.68, 71, 72 ). Запустите программу. Выберите «Оптика» и «Интерференционный опыт Юнга». Нажмите вверху внутреннего окна кнопку с изображением страницы.

Цельработы:

1. Знакомство с моделированием процесса сложения когерентных электро-

магнитных волн

2. Экспериментальное исследование закономерностей взаимодействия све-

товых волн от двух источников (щелей).

Время: 4 часа.

Краткая теория Между дифракцией и интерференцией нет существенных физических раз-личий. Оба явления заключаются в перераспределении в пространстве энергиисветового потока, возникающем в результате суперпозиции волн. Когерентностью называется согласованное протекание нескольких колеба-тельных или волновых процессов. Когерентными называются волны, для которых разность фаз возбуждае-мых ими колебаний остается постоянной во времени. Когерентными являютсягармонические волны с кратными частотами.Интерференцией называется устойчивое перераспределение интенсивно-сти, возникающее в результате суперпозиции волн, возбуждаемых конечнымколичеством дискретных когерентных источников волн. Дифракциейназывается устойчивое перераспределение интенсивности,возникающее в результате суперпозиции волн, возбуждаемых расположенныминепрерывно когерентными источниками волн. Одним из проявлений дифрак-ции является распространение волны в область геометрической тени, т.е. туда,куда не попадают световые лучи. Принцип Гюйгенса: это модель распространения волн в пространстве, ка-ждый элемент волновой поверхности является источником вторичной сфериче-ской волны, а волна в любой точке перед этой поверхностью (с другой стороныот поверхности, нежели реальный источник волны) может быть найдена как ре-зультат суперпозиции волн, излучаемых указанными вторичными источниками.Зонами Френеля называются такие участки на поверхности волновогофронта, для которых излучение от двух соседних участков при сложении даетпрактически нулевой (минимальный) результат (излучение от двух соседнихзон Френеля компенсируется). Расстояния от краев каждой зоны до точки на-блюдения отличаются на λ/2. Оптической разностью хода двух волн называется разность пройденных ими путей, умноженная на показатель преломления вещества, в котором они распространялись. Две волны максимально усиливают друг друга при сложении, если их оптическая разность хода равна целому числу длин волн (условие максимумов). Две волны максимально ослабляют друг друга при сложении, если их оптическая разность хода равна полуцелому числу длин волн (условие минимумов). В опыте Юнга рассматриваются два точечных когерентных источника света, расстояние между которыми равно d. Источники удалены от экрана, на котором наблюдается интерференция на одинаковое расстояние L. Линейные координаты максимумов освещенности могут быть найдены по формуле: ,где m- порядковый номер максимума, м. Методика и порядок измерений Закройте окно теории. Внимательно рассмотрите рисунок, найдите все регу-ляторы и другие основные элементы. Рисунок опыта Юнга зарисуйте в конспект. Получите у преподавателя допуск для выполнения измерений. Измерения 1. Подведите маркер мыши к движку регулятора вблизи картинки спектра,нажмите левую кнопку мыши и, удерживая ее в нажатом состоянии, двигайтедвижок, установив числовое значение длины волны λ1, взятое из таблицы 1 длявашего варранта. 2. Аналогичным образом, зацепив мышью движок регулятора расстояниямежду щелями, установите минимальное значение d = 2 мм. Измерьте, исполь-зуя шкалу на экране, расстояние X_MAX между нулевым и первым максимумами и запишите в таблицу 1. Увеличивая d каждый раз на 0,2 мм, измерьтееще 5 значений расстояния X_MAX. 3. Устанавливая новые числовые значения длины волны λ, из таблицы 1 длявашего варианта, повторите измерения по пункту 2, записывая результаты в таблицу 2. Таблица 1 - Значения длины волны

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8
	400	405	410	415	420	425	430	435
	500	505	510	515	520	525	530	535
	580	585	590	595	600	605	610	615
	630	635	640	645	650	655	660	665

Таблица 2 - Результаты измерений при = ___ нм

d (мм)	2	2.2	2.4	2.6	2.8	3
Xm (мм)

Обработка результатов и оформление отчета 1. Рассчитайте и внесите в таблицу 2 значения обратного расстояния между щелями.2. Постройте на одном рисунке графики экспериментальных зависимостейсмещения первого максимума X_MAX от обратного расстояния между щелями(указав на них длину волны λ) Х_мах = .3. Для каждой линии определите по графику экспериментальное значениепроизведения λL, используя формулу λL = .4. Рассчитайте среднее значение экспериментально полученного произве-дения λL и абсолютную ошибку измерений данного произведения.5. Запишите ответ и проанализируйте ответы и графики. Вопросы и задания для самоконтроля1. Что такое волна?2. Что такое гармоническая волна?3. Что такое длина волны? 4. Что такое когерентность?5. Дайте определение когерентных волн.6. Дайте определение явления интерференции.7. Дайте определение явления дифракции.8. Сформулируйте принцип Гюйгенса.9. Дайте определение зон Френеля.10. Что такое разность хода двух гармонических волн, излучаемых двумяисточниками.11. При какой разности хода двух волн при их сложении наблюдается мак-симум?12. При какой разности хода двух волн при их сложении наблюдается ми-нимум? Приложение АПример оформления титульного листа

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Курганский технологический колледж имени героя Советского Союза Н.Я. Анфиногенова     ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № по дисциплине «Физика»   (название работы)________   Вариант №     Студент гр._______ ____________________(Ф.И.О.)   Преподаватель ____________________(Ф.И.О.)   Курган 20__г.

Список рекомендуемой литературы

1.Мякишев, Г.Я. Физика: учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений /Б.Б.Буховцев, Н.Н. Сотский.- М.: Просвещение, 2004. - 335 с.

2.Мякишев, Г.Я. Физика: учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений /Б.Б.Буховцев. - М.: Просвещение, 2004. - 383 с.