Optyka

Podwójna szczelina Younga

Dwie spójne szczeliny interferują, dając równomiernie rozstawione jasne prążki — Δy = λL/d. Poszerz d, a prążki ściskają się razem.

Podwójna szczelina Younga — interaktywna symulacja: Optyka. Dwie spójne szczeliny interferują, dając równomiernie rozstawione jasne prążki — Δy = λL/d. Poszerz d, a prążki ściskają się razem. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.

Podwójna szczelina Younga

Dwie koherentne szczeliny interferują, dając równoodległe jasne prążki — Δy = λL/d. Poszerz d, a prążki się zagęszczą.

Koherentne źródła z dwóch szczelin dają fazę zależną od różnicy dróg. Interferencja konstruktywna przy Δy = λL/d daje równoodległe jasne prążki. Mniejszy rozstaw szczelin d zagęszcza prążki; większa długość fali je rozszerza — klasyczna demonstracja Younga falowej natury światła.

• Δy = λL/d
• Prążki konstruktywne

Krótki opis badania

Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię

Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.

Pytanie badawcze

Światło przechodzące przez dwie blisko rozstawione szczeliny tworzy na ekranie wzór jasnych i ciemnych prążków. Czy zbliżenie szczelin do siebie robi prążki ciaśniejsze czy szerzej rozstawione?

Prognozy do rozważenia

• Węższy rozstaw prążków przy bliższych szczelinach.
• Rozstaw prążków nie zależy od rozstawu szczelin.
• Szerzej — mniejszy rozstaw szczelin bardziej rozprasza wzór prążków.

Role zmiennych

Co ustawiasz:

• Rozstaw szczelin d (µm)

Co mierzysz:

• Rozstaw prążków y (mm)

Jak przebiega badanie

1. Otwórz preset young-double-slit i naciśnij Reset. Długość fali światła to 550 nm; ekran leży 100 cm od szczelin.
2. Włącz odczyt rozstawu prążków.
3. Ustaw rozstaw szczelin dla każdej próby i zapisz wynikowy rozstaw prążków na ekranie.

Równanie rządzące

Rozstaw prążków podwójnej szczeliny — Δy = λL/d

Dwie koherentne szczeliny w odstępie d dają prążki interferencyjne na ekranie w odległości L, rozstawione y = λL/d. Bliższe szczeliny (mniejsze d) rozszerzają obraz; większa długość fali też poszerza rozstaw.

Co karta do druku każe uczniom wyliczyć

• Dla jednej próby oblicz y = λL/d przy λ = 550 nm; L = 100 cm (starannie przeliczając jednostki, by uzyskać y w mm). Porównaj z tabelą.
• Wyjaśnij, używając y = λL/d, dlaczego mniejszy rozstaw szczelin d daje prążki ROZSTAWIONE SZERZEJ — odwrotność pierwszego przypuszczenia.

Gdzie to wychodzi poza pracownię

• Ten eksperyment można odwrócić: zmierz rozstaw prążków, rozstaw szczelin i odległość ekranu, a potem rozwiąż dla λ. Tak fizycy po raz pierwszy dokładnie zmierzyli długość fali światła widzialnego. Wyjaśnij, dlaczego bardzo mały rozstaw szczelin d (w porównaniu z długościami fal światła widzialnego) jest potrzebny, by wytworzyć wzór prążków na tyle szeroki, by go zobaczyć i zmierzyć.
• Oryginalny eksperyment Younga wymagał, by światło z obu szczelin było spójne (stała relacja faz), by dać stabilny wzór interferencyjny — używając jednego małego źródła oświetlającego obie szczeliny, a nie dwóch osobnych lamp. Dlaczego dwa niezależne, nieskorelowane źródła światła nie dałyby stabilnego, widocznego wzoru prążków?

• 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. Witamy w podwójnej szczelinie Younga
2. Zaznacz podwójną szczelinę
3. Naciśnij Play
4. Prążki jasne i ciemne
5. Otwórz panel Właściwości
6. Udało się!

Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.

Otwórz interaktywną pracownię →

Pobierz kartę pracy →

Interferencja i dyfrakcja