De dubbele spleet van Young: de golflengte van licht meten
1 · Voorspel
Licht dat door twee dicht bij elkaar staande spleten gaat, creëert op een scherm een patroon van lichte en donkere strepen. Maakt het dichter bij elkaar brengen van de spleten de strepen dichter of verder uit elkaar staand?
- Dichter op elkaar staande strepen bij dichter bij elkaar staande spleten.
- De streepafstand hangt niet af van de spleetafstand.
- Verder uit elkaar — een kleinere spleetafstand spreidt het strepenpatroon verder uit.
2 · Opstelling
- Open de voorinstelling young-double-slit en druk op Herstel. De golflengte van het licht is 550 nm; het scherm staat 100 cm van de spleet.
- Zet de aflezing van de streepafstand aan.
- Stel voor elke meting de spleetafstand in en noteer de resulterende streepafstand op het scherm.
3 · Verzamel gegevens
| Spleetafstand d (µm) | Streepafstand y (mm) |
|---|---|
| 50.00 | |
| 100.00 | |
| 150.00 |
Zet voor je drie metingen de streepafstand y (y-as) uit tegen 1/d (x-as). Is de lijn recht en door de oorsprong?
4 · Analyseer
- Reken voor één meting y = λL/d uit met λ = 550 nm, L = 100 cm (reken de eenheden zorgvuldig om zodat y in mm uitkomt). Vergelijk met de tabel.
- Leg met y = λL/d uit waarom een kleinere spleetafstand d VERDER uit elkaar staande strepen oplevert — het tegengestelde van wat je eerst zou raden.
5 · Verdiep
- Dit experiment kan omgekeerd draaien: meet de streepafstand, spleetafstand en schermafstand en los daarna op voor λ. Zo maten natuurkundigen voor het eerst nauwkeurig de golflengte van zichtbaar licht. Leg uit waarom een zeer kleine spleetafstand d (vergeleken met golflengten van zichtbaar licht) nodig is om een strepenpatroon te produceren dat breed genoeg is om te zien en te meten.
- Youngs oorspronkelijke experiment vereiste dat het licht uit beide spleten coherent was (een vaste faseverhouding) om een stabiel interferentiepatroon te produceren — met één kleine bron die beide spleten belichtte in plaats van twee aparte lampen. Waarom zouden twee onafhankelijke, ongecorreleerde lichtbronnen geen stabiel, zichtbaar strepenpatroon produceren?
De natuurkunde achter dit experiment
Streepafstand in dubbele spleet
Twee coherente spleten op afstand d van elkaar produceren op een scherm op afstand L interferentiestrepen met onderlinge afstand y = λL/d. Dichter bij elkaar staande spleten (kleinere d) spreiden het patroon breder; ook een langere golflengte verbreedt de tussenafstand.
Optica
- Convergerende lens: echte beelden buiten 2f
- Het brandpunt: waar beelden naar het oneindige ontsnappen
- Een lens als loep
- Een divergerende lens: altijd virtueel, altijd verkleind
- Een holle spiegel: echte beelden zoals bij een convergerende lens
- Een bolle spiegel: altijd een verkleind virtueel beeld
- De vlakke spiegel: een speciaal, invariant geval
- Schijnbare diepte: waarom een zwembad ondieper lijkt dan het is
- Totale interne reflectie: de grenshoek
- Een tweelens-relais: beelden aaneenschakelen
- De samengestelde microscoop: twee lenzen voor hoge vergroting
- Een fotovergroter: twee lenzen voor een echt, groter beeld