تجربة يونغ ذات الشقين: قياس طول موجة الضوء
1 · توقّع
ضوء يمر عبر شقين متقاربين ينشئ نمط أهداب ساطعة ومعتمة على حائل. هل تقريب الشقين من بعضهما يجعل الأهداب أضيق تباعدًا أم أوسع؟
- تباعد أضيق لشقين أقرب.
- لا يعتمد تباعد الأهداب على تباعد الشقين.
- أوسع — تباعد شقين أصغر يبسط نمط الأهداب أكثر.
2 · التجهيز
- افتح تجربة الشقين واضغط إعادة. طول موجة الضوء 550 nm؛ والحائل على 100 cm من الشقين.
- فعّل قراءة تباعد الأهداب.
- اضبط تباعد الشقين لكل تجربة وسجل تباعد الأهداب الناتج على الحائل.
3 · اجمع البيانات
| تباعد الشقين d (µm) | تباعد الأهداب y (mm) |
|---|---|
| 50.00 | |
| 100.00 | |
| 150.00 |
ارسم تباعد الأهداب y (المحور y) مقابل 1/d (المحور x) لتجاربك الثلاث. هل الخط مستقيم يمر بالأصل؟
4 · حلّل
- لمحاولة واحدة، احسب y = λL/d باستخدام λ = 550 nm و L = 100 cm (محولًا الوحدات بعناية لتحصل على y بالملليمتر). قارن بالجدول.
- اشرح، باستخدام y = λL/d، لماذا ينتج تباعد الشقين الأصغر d أهدابًا متباعدة أوسع — عكس ما قد تخمن أولًا.
5 · وسّع
- يمكن تشغيل هذه التجربة بالعكس: قس تباعد الأهداب وتباعد الشقين وبعد الحائل ثم حل لأجل λ. هكذا قاس الفيزيائيون أول مرة طول موجة الضوء المرئي بدقة. اشرح لماذا يلزم تباعد شقين صغير جدًا (مقارنة بأطوال موجات الضوء المرئي) لإنتاج نمط أهداب عريض بما يكفي لرؤيته وقياسه.
- احتاجت تجربة يونغ الأصلية أن يكون ضوء الشقين مترابطًا (علاقة طور ثابتة) لإنتاج نمط تداخل مستقر — باستخدام مصدر صغير مفرد يضيء الشقين معًا، لا مصباحين منفصلين. لماذا لن ينتج مصدران ضوئيان مستقلان غير مرتبطين نمط أهداب مستقرًا مرئيًا؟
الفيزياء خلف هذه التجربة
تباعد أهداب الشق المزدوج
شقان مترابطان يفصل بينهما d ينتجان أهداب تداخل على شاشة على بعد L، متباعدة y = λL/d. الشقوق الأقرب (d أصغر) تنشر النمط أوسع؛ والطول الموجي الأطول يوسع التباعد أيضًا.