Οπτική

Διπλή σχισμή του Young

Δύο συνεκτικές σχισμές συμπλέκουν δίνοντας ομοιόμορφα διατεταγμένα φωτεινά περιθώρια — Δy = λL/d. Ανοίγεις το d και τα περιθώρια στριμώχνονται.

Διπλή σχισμή του Young — διαδραστική προσομοίωση Οπτική. Δύο συνεκτικές σχισμές συμπλέκουν δίνοντας ομοιόμορφα διατεταγμένα φωτεινά περιθώρια — Δy = λL/d. Ανοίγεις το d και τα περιθώρια στριμώχνονται. Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Διπλή σχισμή Young

Δύο συνεκτικές σχισμές συμβάλλουν για να δώσουν ισόχωρα απέχοντες φωτεινούς κροσσούς — Δy = λL/d. Πλάτυνε το d και οι κροσσοί μαζεύονται.

Συνεκτικές πηγές από δύο σχισμές παράγουν φάση εξαρτώμενη από μήκος διαδρομής. Εποικοδομητική συμβολή σε Δy = λL/d δίνει ισόχωρα απέχοντες φωτεινούς κροσσούς. Πιο στενή απόσταση σχισμών d μαζεύει τους κροσσούς· μεγαλύτερο μήκος κύματος τους απλώνει — η κλασική επίδειξη του Young για την κυματική φύση του φωτός.

• Δy = λL/d
• Εποικοδομητικοί κροσσοί

Σύνοψη έρευνας

Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο

Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.

Βασική ερώτηση

Φως που περνά μέσα από δύο στενά απέχουσες σχισμές δημιουργεί σχήμα φωτεινών και σκοτεινών κροσσών σε οθόνη. Η προσέγγιση των σχισμών πιο κοντά μεταξύ τους κάνει τους κροσσούς πιο πυκνά ή πιο ευρέως απέχοντες;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Στενότερη απόσταση για πιο κοντινές σχισμές.
• Η απόσταση κροσσών δεν εξαρτάται από την απόσταση σχισμών.
• Ευρύτερα — μικρότερη απόσταση σχισμών απλώνει το σχήμα κροσσών περισσότερο.

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Απόσταση σχισμών d (µm)

Τι μετράς:

• Απόσταση κροσσών y (mm)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προεπιλογή young-double-slit και πάτησε Επαναφορά. Μήκος κύματος φωτός 550 nm· η οθόνη κάθεται 100 cm από τις σχισμές.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη απόστασης κροσσών.
3. Ρύθμισε την απόσταση σχισμών για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την προκύπτουσα απόσταση κροσσών στην οθόνη.

Κυρίαρχη εξίσωση

Απόσταση κροσσών διπλής σχισμής — Δy = λL/d

Δύο συνεκτικές σχισμές σε απόσταση d παράγουν κροσσούς συμβολής σε οθόνη σε απόσταση L, απέχοντες κατά y = λL/d. Πιο κοντινές σχισμές (μικρότερο d) απλώνουν το σχήμα ευρύτερα· μεγαλύτερο μήκος κύματος επίσης πλαταίνει την απόσταση.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Για μία δοκιμή, υπολόγισε y = λL/d χρησιμοποιώντας λ = 550 nm, L = 100 cm (μετατρέποντας μονάδες προσεκτικά για να πάρεις y σε mm). Σύγκρινε με τον πίνακα.
• Εξήγησε, χρησιμοποιώντας y = λL/d, γιατί μικρότερη απόσταση σχισμών d παράγει ΕΥΡΥΤΕΡΑ απέχοντες κροσσούς — το αντίθετο από ό,τι θα μάντευες αρχικά.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Αυτό το πείραμα μπορεί να τρέξει αντίστροφα: μέτρησε την απόσταση κροσσών, την απόσταση σχισμών και την απόσταση οθόνης, και μετά λύσε για λ. Έτσι μέτρησαν πρώτα οι φυσικοί ακριβώς το μήκος κύματος ορατού φωτός. Εξήγησε γιατί πολύ μικρή απόσταση σχισμών d (σε σύγκριση με μήκη κύματος ορατού φωτός) είναι απαραίτητη για να παραχθεί σχήμα κροσσών αρκετά ευρύ για να δεις και να μετρήσεις.
• Το αρχικό πείραμα Young χρειαζόταν το φως και από τις δύο σχισμές να είναι συνεκτικό (σταθερή σχέση φάσης) για να παράξει σταθερό σχήμα συμβολής — χρησιμοποιώντας ενιαία μικρή πηγή που φωτίζει και τις δύο σχισμές, αντί για δύο χωριστές λάμπες. Γιατί δύο ανεξάρτητες, ασυσχέτιστες φωτεινές πηγές δεν θα παρήγαγαν σταθερό, ορατό σχήμα κροσσών;

• 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. Καλώς όρισες στη Διπλή σχισμή Young
2. Επίλεξε τη διπλή σχισμή
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Φωτεινοί και σκοτεινοί κροσσοί
5. Άνοιξε το πάνελ Ιδιότητες
6. Το κατάφερες!

Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.

Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →

Λήψη φύλλου εργασίας →

Συμβολή και περίθλαση