Optika

Youngi topeltpilu

Kaks koherentset pilu interfereruvad, andes ühtlase vahega heledad vööndid — Δy = λL/d. Suurenda d ja vööndid tihenevad.

Youngi topeltpilu — interaktiivne Optika simulatsioon. Kaks koherentset pilu interfereruvad, andes ühtlase vahega heledad vööndid — Δy = λL/d. Suurenda d ja vööndid tihenevad. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.

Youngi topeltpilu

Kaks koherentset pilu interfereruvad, andes ühtlase vahega heledad vööndid — Δy = λL/d. Suurenda d ja vööndid tihenevad.

Kahe pilu koherentsed allikad tekitavad teepikkusest sõltuva faasi. Konstruktiivne interferents asukohas Δy = λL/d annab ühtlase vahega heledad vööndid. Kitsam pilude vahe d tihendab vööndeid; pikem lainepikkus laiendab neid — Youngi klassikaline demonstratsioon valguse laineloomusest.

• Δy = λL/d
• Konstruktiivsed vööndid

Uurimise kokkuvõte

Planeeri küsimus enne labori avamist

Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.

Juhtküsimus

Läbi kahe tihedalt paikneva pilu läinud valgus tekitab ekraanile heledate ja tumedate ribade mustri. Kas pilude lähemale liigutamine muudab ribad tihedamalt või laiemalt paiknevaks?

Kaalutavad ennustused

• Tihedamalt paiknevad ribad lähemal piludel.
• Ribade vahe ei sõltu pilude vahelt.
• Laiemalt — väiksem pilude vahe levitab ribade mustri rohkem laiali.

Muutujate rollid

Mida sina sead:

• Pilude vahe d (µm)

Mida sa mõõdad:

• Ribade vahe y (mm)

Kuidas uurimustöö käib

1. Ava Youngi topeltpilu eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Valguse lainepikkus on 550 nm; ekraan istub 100 cm kaugusel piludest.
2. Lülita sisse ribade vahede näit.
3. Sea iga katse jaoks pilude vahe ja kirjuta üles tulev ribade vahe ekraanil.

Juhtiv võrrand

Topeltpilu ribade vahe — Δy = λL/d

Kaks koherentset pilu vahemääraga d tekitavad ekraanil kaugusel L interferentsribad vahega y = λL/d. Lähemad pilud (väiksem d) levitavad mustrit laiemaks; pikem lainepikkus samuti laiendab vahe.

Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib

• Arvuta ühes katses y = λL/d, kasutades λ = 550 nm, L = 100 cm (ühikuid hoolikalt teisendades, et saada y mm-des). Võrdle tabeliga.
• Selgita y = λL/d abil, miks väiksem pilude vahe d annab LAIEMALT paiknevad ribad — vastupidine sellele, mida sa esialgu arvata võiksid.

Kus see laborist kaugemale ilmneb

• Seda eksperimenti saab käitada tagurpidi: mõõda ribade vahe, pilude vahe ja ekraani kaugus, seejärel lahenda λ. Nii mõõtsid füüsikud esimest korda täpselt nähtava valguse lainepikkuse. Selgita, miks väga väike pilude vahe d (võrreldes nähtava valguse lainepikkustega) on vajalik, et tekitada piisavalt lai, näha ja mõõta ribade muster.
• Youngi algne eksperiment vajas, et mõlema pilu valgus oleks koherentne (fikseeritud faasiseos), et tekitada stabiilne interferentsimuster — kasutades ühte väikest allikat, mis valgustab mõlemat pilu, pigem kui kaht eraldi lampi. Miks ei annaks kaks sõltumatut, korreleerimata valgusallikat stabiilset, nähtavat ribade mustrit?

• 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. Tere tulemais Youngi topeltpilu juurde
2. Vali topeltpilu
3. Vajuta Esita
4. Heledad ja tumedad vööndid
5. Ava Omaduste paneel
6. Said hakkama!

Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.

Ava interaktiivne labor →

Laadi tööleht alla →

Interferents ja difraktsioon