Оптика

Опыт Юнга с двумя щелями

Две когерентные щели интерферируют, давая ровно расставленные яркие полосы — Δy = λL/d. Увеличьте d, и полосы сойдутся теснее.

Опыт Юнга с двумя щелями — интерактивная симуляция (Оптика). Две когерентные щели интерферируют, давая ровно расставленные яркие полосы — Δy = λL/d. Увеличьте d, и полосы сойдутся теснее. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.

Опыт Юнга

Две когерентные щели интерферируют, давая ровно расставленные яркие полосы — Δy = λL/d. Увеличьте d, и полосы сойдутся теснее.

Когерентные источники из двух щелей дают зависящую от разности хода фазу. Конструктивная интерференция при Δy = λL/d даёт ровно расставленные яркие полосы. Меньший шаг щелей d сгущает полосы; большая длина волны растягивает их — классическая демонстрация Юнгом волновой природы света.

• Δy = λL/d
• Конструктивные полосы

Краткое описание исследования

Спланируйте вопрос до открытия лаборатории

Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.

Движущий вопрос

Свет через две близкие щели создаёт на экране картину светлых и тёмных полос. Сближение щелей делает полосы более плотными или более разреженными?

Прогнозы для взвешивания

• Более плотный шаг для более близких щелей.
• Шаг полос не зависит от расстояния между щелями.
• Более разреженными — меньшее расстояние между щелями сильнее разбрасывает картину полос.

Роли переменных

Что вы задали:

• Расстояние между щелями d (µm)

Что вы измеряете:

• Шаг полос y (mm)

Как идёт исследование

1. Откройте пресет young-double-slit и нажмите «Сброс». Длина волны света 550 nm; экран в 100 cm от щелей.
2. Включите показание шага полос.
3. Задайте расстояние между щелями для каждой пробы и запишите итоговый шаг полос на экране.

Определяющее уравнение

Шаг полос двух щелей — Δy = λL/d

Две когерентные щели на расстоянии d дают интерференционные полосы на экране на расстоянии L с шагом y = λL/d. Ближе щели (меньше d) — шире расплывается картина; большая длина волны тоже уширяет шаг.

Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести

• Для одной пробы вычислите y = λL/d при λ = 550 нм; L = 100 см (аккуратно переведите единицы, чтобы получить y в мм). Сравните с таблицей.
• Используя y = λL/d, объясните, почему меньшее расстояние между щелями d даёт БОЛЕЕ ШИРОКО расставленные полосы — противоположность первому предположению.

Где это проявляется за пределами лаборатории

• Этот эксперимент обратим: измерьте шаг полос, расстояние между щелями и до экрана, затем решите относительно λ. Так физики впервые точно измерили длину волны видимого света. Объясните, почему очень малое расстояние между щелями d (сравнимое с длинами волн видимого света) необходимо для картины полос, достаточно широкой, чтобы увидеть и измерить.
• Оригинальному опыту Юнга требовалась когерентность света от обеих щелей (фиксированное фазовое соотношение) для устойчивой интерференционной картины — один малый источник освещал обе щели, а не две отдельные лампы. Почему два независимых некоррелированных источника не дали бы устойчивой видимой картины полос?

• 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. Добро пожаловать к двум щелям Юнга
2. Выберите двойную щель
3. Нажмите Play
4. Светлые и тёмные полосы
5. Откройте панель свойств
6. Готово!

Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.

Открыть интерактивную лабораторию →

Скачать рабочий лист →

Интерференция и дифракция