Optika

Youngova dvojitá štěrbina

Dvě koherentní štěrbiny interferují a dávají rovnoměrně rozestavené světlé proužky — Δy = λL/d. Zvětšíš-li d, proužky se stěsnají.

Youngova dvojitá štěrbina — interaktivní simulace Optika. Dvě koherentní štěrbiny interferují a dávají rovnoměrně rozestavené světlé proužky — Δy = λL/d. Zvětšíš-li d, proužky se stěsnají. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.

Youngův dvojitá štěrbina

Dvě koherentní štěrbiny interferují a dávají rovnoměrně rozestavené světlé proužky — Δy = λL/d. Zvětšíš-li d, proužky se stěsnají.

Koherentní zdroje ze dvou štěrbin produkují fázi závislou na dráhovém rozdílu. Konstruktivní interference v Δy = λL/d dává rovnoměrně rozestavené světlé proužky. Menší rozestup štěrbin d proužky stěsná; delší vlnová délka je rozprostře — Youngova klasická demonstrace vlnové povahy světla.

• Δy = λL/d
• Konstruktivní proužky

Souhrn zkoumání

Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř

Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.

Hlavní otázka

Světlo procházející dvěma těsně rozestavenými štěrbinami vytváří obrazec světlých a tmavých proužků na stínítku. Dělá přiblížení štěrbin k sobě proužky těsněji, nebo šířeji rozestavené?

Predikce k zvážení

• Těsnější rozestup pro bližší štěrbiny.
• Rozestup proužků na rozestupu štěrbin nezávisí.
• Šíře — menší rozestup štěrbin roztahuje obrazec proužků víc.

Role proměnných

Co nastavuješ:

• Rozteč štěrbin d (µm)

Co měříš:

• Rozestup proužků y (mm)

Jak zkoumání probíhá

1. Otevři předvolbu young-double-slit a stiskni Resetovat. Vlnová délka světla je 550 nm; stínítko sedí 100 cm od štěrbin.
2. Zapni odečet rozestupu proužků.
3. Nastav rozestup štěrbin pro každý pokus a zapiš výsledný rozestup proužků na stínítku.

Řídící rovnice

Rozestup proužků dvojité štěrbiny — Δy = λL/d

Dvě koherentní štěrbiny oddělené vzdáleností d produkují interferenční proužky na stínítku ve vzdálenosti L, rozestavené o y = λL/d. Bližší štěrbiny (menší d) roztahují obrazec šíře; delší vlnová délka taky rozšiřuje rozestup.

Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat

• Pro jeden pokus spočti y = λL/d s λ = 550 nm, L = 100 cm (pečlivým převodem jednotek pro y v mm). Porovnej s tabulkou.
• Vysvětli pomocí y = λL/d, proč menší rozestup štěrbin d produkuje ŠÍŘE rozestavené proužky — opak toho, co bys nejdřív tipoval.

Kde se to objevuje mimo laboratoř

• Tento experiment lze spustit pozpátku: změř rozestup proužků, rozestup štěrbin a vzdálenost stínítka, pak vyřeš pro λ. Tak fyzikové poprvé přesně změřili vlnovou délku viditelného světla. Vysvětli, proč velmi malý rozestup štěrbin d (ve srovnání s vlnovými délkami viditelného světla) je nutný k produkci obrazce proužků dost širokého na vidění a měření.
• Youngův původní experiment potřeboval, aby světlo z obou štěrbin bylo koherentní (pevný fázový vztah) pro stabilní interferenční obrazec — používal jediný malý zdroj osvětlující obě štěrbiny místo dvou oddělených lamp. Proč by dva nezávislé, nekorelované zdroje světla nevytvořily stabilní, viditelný obrazec proužků?

• AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
• IB Physics — C.3 Wave phenomena
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Vítej v Youngově dvojité štěrbině
2. Vyber dvojitou štěrbinu
3. Stiskni Spustit
4. Světlé a tmavé proužky
5. Otevři panel Vlastnosti
6. Povedlo se!

Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.

Otevřít interaktivní laboratoř →

Stáhnout pracovní list →

Interference a difrakce