Оптика

Дві щілини Юнга

Дві когерентні щілини інтерферують, даючи рівномірно розставлені світлі смуги — Δy = λL/d. Збільшіть d — і смуги ущільнюються.

Дві щілини Юнга — інтерактивне моделювання: Оптика. Дві когерентні щілини інтерферують, даючи рівномірно розставлені світлі смуги — Δy = λL/d. Збільшіть d — і смуги ущільнюються. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Дві щілини Юнга

Дві когерентні щілини інтерферують, даючи рівномірно розставлені світлі смуги — Δy = λL/d. Збільшіть d — і смуги ущільнюються.

Когерентні джерела з двох щілин дають фазу, залежну від різниці ходу. Конструктивна інтерференція при Δy = λL/d дає рівномірно розставлені світлі смуги. Менша відстань між щілинами d ущільнює смуги; довша довжина хвилі розкидає їх — класична демонстрація Юнга хвильової природи світла.

• Δy = λL/d
• Конструктивні смуги

Короткий опис дослідження

Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію

Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.

Рушійне запитання

Світло, що проходить крізь дві щільно розставлені щілини, створює картину світлих і темних смуг на екрані. Чи робить зближення щілин смуги щільнішими чи ширше розставленими?

Прогнози для зважування

• Щільніше для ближчих щілин.
• Крок смуг не залежить від відстані між щілинами.
• Ширше — менша відстань між щілинами розгортає картину смуг більше.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Відстань між щілинами d (µm)

Що ви вимірюєте:

• Крок смуг y (mm)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет young-double-slit та натисніть «Скинути». Довжина хвилі світла 550 nm; екран сидить за 100 cm від щілин.
2. Увімкніть показ кроку смуг.
3. Задайте відстань між щілинами для кожного заміру та запишіть результуючий крок смуг на екрані.

Керівне рівняння

Крок смуг двох щілин — Δy = λL/d

Дві когерентні щілини, розділені відстанню d, дають інтерференційні смуги на екрані на відстані L з кроком y = λL/d. Ближчі щілини (менше d) розгортають картину ширше; довша довжина хвилі теж розширює крок.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть y = λL/d з λ = 550 nm, L = 100 cm (обережно конвертуючи одиниці, щоб отримати y у mm). Порівняйте з таблицею.
• Поясніть, використовуючи y = λL/d, чому менша відстань між щілинами d дає ШИРШЕ розставлені смуги — протилежне тому, що ви могли б спершу подумати.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Цей експеримент можна запустити навпаки: виміряти крок смуг, відстань між щілинами та відстань до екрана, потім розв'язати для λ. Так фізики вперше точно виміряли довжину хвилі видимого світла. Поясніть, чому дуже мала відстань між щілинами d (порівняно з довжинами хвиль видимого світла) необхідна, щоб утворити картину смуг, достатньо широку для побачення та вимірювання.
• Оригінальний експеримент Юнга вимагав, щоб світло від обох щілин було когерентним (фіксований фазовий зв'язок), щоб утворити стабільну інтерференційну картину — використовуючи одне мале джерело, що освітлює обидві щілини, а не дві окремі лампи. Чому двох незалежних, некорельованих джерел світла не вистачило б для стабільної, видимої картини смуг?

• 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. Вітаємо у двох щілинах Юнга
2. Виберіть дві щілини
3. Натисніть «Запустити»
4. Світлі та темні смуги
5. Відкрийте панель властивостей
6. У вас вийшло!

Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.

Відкрити інтерактивну лабораторію →

Завантажити лабораторний аркуш →

Інтерференція та дифракція