Optik

Youngs dubbelspalt

Två koherenta spalter interfererar och ger jämnt åtskilda ljusa fransar — Δy = λL/d. Gör d bredare och fransarna trängs ihop.

Youngs dubbelspalt — interaktiv Optik-simulering. Två koherenta spalter interfererar och ger jämnt åtskilda ljusa fransar — Δy = λL/d. Gör d bredare och fransarna trängs ihop. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Youngs dubbelspalt

Två koherenta spalter interfererar och ger jämnt fördelade ljusa ränder — Δy = λL/d. Öka d och ränderna trängs ihop.

Koherenta källor från två spalter ger väglängdsberoende fas. Konstruktiv interferens vid Δy = λL/d ger jämnt fördelade ljusa ränder. Mindre spaltavstånd d tränger ihop ränderna; längre våglängd sprider dem — Youngs klassiska demonstration av ljusets vågnatur.

• Δy = λL/d
• Konstruktiva ränder

Undersökningsblad

Planera frågan innan du öppnar labbet

Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.

Drivande fråga

Ljus som passerar genom två tätt liggande spalter skapar ett mönster av ljusa och mörka ränder på en skärm. Flyttas spalterna närmare varandra, hamnar ränderna tätare eller glesare?

Förutsägelser att väga

• Tätare randavstånd för närmare spalter.
• Randavståndet beror inte på spaltavståndet.
• Glesare — mindre spaltavstånd breder ut randmönstret mer.

Variablernas roller

Det du ställer in:

• Spaltavstånd d (µm)

Det du mäter:

• Strimmavstånd y (mm)

Så går undersökningen till

1. Öppna förinställningen Youngs dubbelspalt och tryck på Återställ. Ljusets våglängd är 550 nm; skärmen ligger 100 cm från spalterna.
2. Aktivera avläsningen av randavståndet.
3. Ställ in spaltavståndet för varje försök och notera resulterande randavstånd på skärmen.

Styrande ekvation

Strimmavstånd i dubbelspalt — Δy = λL/d

Två koherenta spalter med avståndet d mellan sig producerar interferensränder på en skärm på avståndet L, med avståndet y = λL/d. Närmare spalter (mindre d) breder ut mönstret mer; en längre våglängd breder också ut avståndet.

Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut

• Beräkna för ett försök y = λL/d med λ = 550 nm, L = 100 cm (omvandla enheter noggrant för att få y i mm). Jämför med tabellen.
• Förklara, med hjälp av y = λL/d, varför mindre spaltavstånd d ger GLESARE ränder — det motsatta vad man kanske först gissar.

Var det här syns utanför labbet

• Detta experiment kan köras baklänges: mät randavståndet, spaltavståndet och avståndet till skärmen och lös sedan för λ. Så mätte fysiker först våglängden hos synligt ljus exakt. Förklara varför ett mycket litet spaltavstånd d (jämfört med våglängderna för synligt ljus) krävs för att producera ett randmönster som är brett nog att se och mäta.
• Youngs ursprungliga experiment krävde att ljuset från båda spalterna var koherent (ett fast fasförhållande) för att producera ett stabilt interferensmönster — med en enda liten källa som belyste båda spalterna, i stället för två separata lampor. Varför skulle inte två oberoende, okorrelerade ljuskällor producera ett stabilt, synligt randmönster?

• 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. Välkommen till Youngs dubbelöppning
2. Välj dubbelspalten
3. Tryck på Spela upp
4. Ljusa och mörka ränder
5. Öppna panelen Egenskaper
6. Klart!

Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.

Öppna interaktivt labb →

Ladda ner labblad →

Interferens & diffraktion