Interferents ja difraktsioon
Kui valguslained läbivad kaks kitsast pilu, saadab iga pilu välja levivaid laineid, mis kattuvad nende taga ekraanil. Kus ühe pilu hari kohtub teise harjaga, nad liituvad heledaks ribaks; kus hari kohtub oruga, nad tühistuvad tumedaks vahes. Heledad ribad ilmuvad ainult erinurkadel, kus lisa teekond, mille üks lainel läbida, on täisarv lainepikkusi.
Valem
d · sin θ = m · λ
- d — pilude vahe (m): kaugus kahe pilu vahel (või jooned võrel)
- θ — nurk (°): nurk mustri keskmest välja heleda ribani
- m — järgu number (unitless): missugune hele riba see on, lugedes 0, 1, 2… keskelt välja
- λ — lainepikkus (m): ühe täislaine tsükli pikkus valgusest
Lahendatud näide
500 nanomeetri lainepikkusega valgus paistab läbi kahe pilu, vahega 20 mikromeetrit. Missugune on sin θ teise heleda riba jaoks (m = 2)?
- d = 20 μm
- λ = 500 nm
- m = 2
- sin θ = m · λ / d
- sin θ = (2 × 500 nm) / 20 000 nm
sin θ = 0.05
Kontrolli end
Samad pilud (d = 20 mikromeetrit) ja sama valgus (500 nanomeetrit) — missugune on sin θ esimese heleda riba jaoks, m = 1?
- Õige vastus: 0.025
- 0.05
- 0.1
Õige! sin θ = m·λ/d = (1 × 500 nm) / 20 000 nm = 0.025 — pool m = 2 vastusest.
Kui sa libistad kaks pilu kaugemale laiali (suurendad d), hoides lainepikkuse ja järgu samana, mis juhtub ribade vahemääraga?
- Vahemaa kasvab
- Õige vastus: Vahemaa kahaneb
- Vahemaa jääb samaks
Õigesti! Kuna sin θ = m·λ/d, teeb suurem d sin θ väiksemaks, seega ribad surutakse tihedamini kokku.
Kus sa seda näed
Vikerkaari läike libisev üle seebimulli ja värvid, mis peegelduvad vana CD vagudelt, on interferents tööl: õhukile ülemiselt ja alumiselt pinnalt peegeldunud valguslained liituvad või tühistuvad lainepikkuse kaupa, sorteerides valge valguse ribadeks. Kaks kitsast pilu ja ekraan teevad sama liitmise-ja-tühistamise nähtavaks valguse ja pimeduse triipudena.
Tüüpilised vead
Vahemaa suunas komistab peaaegu igaüks: pilude kaugemale laiali libitamine (suurem d) paneb ribad liikuma TIIEDAMINI kokku — d istub murru all võrrandis sin θ = m·λ/d, seega suurem nimetaja, väiksem nurk. Ja iga järg m on omaette nurk, mitte viimase taaskasutus: d = 20 mikromeetriga ja 500 nm valgusega istub esimene hele riba sin θ = 0.025 juures.
Kuidas see seondub
See on optika mooduli ristumispunkt laineterritooriumile ja ta toetub lainete mooduli alusele: v = f · λ juhib valgust nagu iga lainet ja just lainepikkus otsustab, kus ribad maanduvad — nii mõõtsid topeltpilu katsed valguse lainepikkust esimest korda. Polarisatsioon, järgmisena, täiendab lainepilti näidates, missuguses suunas laine võnkub.