Pe calea luminii care vine dintr-o sursă punctiformă, direct în fața ochiului T (la o distanță de 2-3 mm de la ea) va pune un diametru de sârmă subțire P 0,05-0,12 mm. localizat vertical (figura 120). Apoi la stânga și la dreapta sursei de lumină vom vedea o bandă de lumină îngustă. Aceasta provine din difracția luminii, deci o vom numi banda de difracție. Rolul unei surse punctiforme de lumină la aceste observații se pot umple mici deschideri O într-un ecran A, bec precedat sau bec de lanterna, a cărui distanță față de punctul de observație la o distanță de 1-1,5 m. Firul poate fi înlocuit cu P fir subțire sau păr.
După o examinare atentă a benzii de difracție în mijlocul acesteia, o secțiune albă cu margini roșiatice este vizibilă - maxim zero; pe ambele părți este limitată de golurile întunecate înguste - primele minime. Apoi, există zone colorate, în care, când sunt scoase din centrul benzii, culoarea albastru-verzui devine treptat roșie. În spatele marginea roșie a acestor zone urmează din nou golurile întunecate - al doilea minim. Apoi, imaginea se repetă cu singura diferență că minimele sunt văzute mai rău și în cele din urmă zonele luminoase se îmbină într-o bandă solidă. Observațiile efectuate cu fire de diferite diametre arată că distanța dintre cele două minime adiacente este mai mare, cu atât diametrul firului este mai mic.
O altă observație este de interes. Sârmă cu care tocmai am observat difracția, strângeți ușor între buzele etrierului și scoateți-l imediat din bureți. Apoi, lățimea spațiului dintre fălci va fi egală cu grosimea firului. Prin acest decalaj la aceeași distanță ca și atunci când observarea difracției firului, uita-te la gaura aprins O. Pe ambele părți ale îl vedem dungile de difracție cu exact aceeași distanță între minimă și maximă, precum și în difracția a firului. Această observație este o ilustrare excelentă a teoremei lui Babinet, conform căreia modelele de difracție de pe ecran și deschiderea egală în lățime sunt exact aceleași în afara regiunii fasciculului direct.
Acum, o bucată de sârmă cu care a fost observată banda de difracție se înmoaie într-o hank, sub forma unui disc cu diametrul unei monede penny. Pentru a face acest lucru, este suficient să luați un fir cu lungimea de 2-3 m. Am așezat sculptatul rezultat în fața ochiului și am privit sursa punctului de lumină. Apoi vom vedea coroanele - cercul alb central cu marginile roșcate, înconjurat de inele colorate. Coroanele sunt separate unul de altul prin inele închise închise - minime. Fiecare inel negru urmează marginea roșie a coroanei anterioare. Și dacă distanța față de sursă este la fel ca la observarea difracției din sârmă, diametrele inelelor întunecate sunt egale cu distanțele dintre minimele corespunzătoare ale benzii de difracție. Coroanele sunt vizibile cu atât mai bine, cu cât diametrul firului este mai mic.
De ce apar coroane atunci când plasați un fir de sârmă în calea razelor care vin de la sursa punctuală de lumină? Fiecare porțiune mică a firului din fața ochiului dă banda de difracție situată simetric în raport cu sursa de lumină. Datorită orientării diferite a segmentelor de sârmă în hank, fâșiile de difracție care decurg din ele au de asemenea direcții diferite, toate dintre ele se intersectează în același punct ca și sursa de lumină. Grosimea tuturor secțiunilor firului este aceeași, astfel încât minimele aceleiași ordini sunt situate în toate benzi de difracție la aceeași distanță față de sursa de lumină și se îmbină în inele întunecate. Suprafețele de culoare, închise între minime, se îmbină în inele colorate.
Să găsim acum condițiile pentru apariția minimelor în difracție de la un fir de grosime d și un spațiu de aceeași lățime. Având în vedere faptul că distanțele dintre minime în cele două cazuri sunt aceleași, este suficient să se calculeze fie pentru fir, fie pentru decalaj. Din motive de simplitate, să facem un calcul al diferenței.
Să luăm în considerare valuri care nu își schimbă direcția după trecerea printr-o fanta (în figura 121 ele sunt reprezentate de linii punctate). Eye le aduce pe retina de la punctul O. Valurile din toate punctele de diferența de la această locație se susțin reciproc, deoarece acestea se încadrează în ochi, fără diferență de cale și punctul O sunt aceeași fază. Prin urmare, în vecinătatea punctului O, se formează un maxim zero. Valuri care diferă sub un unghi # 966; în direcția originală, ochiul se convertește la punctul K, unde, atunci când sunt suprapuse, interferează. Rezultatul interferenței depinde de diferența de drum dintre razele pornind de la punctele extreme ale diferenței A și B efectuează segmentul BC este fascicul perpendicular iese din punctul A. Segmentul rezultat AC este egală cu diferența de drum dintre razele extreme. Din figura rezultă că AC = d sin Unde d este lățimea fantei.
Calculele arată că atunci când difracția de la un spațiu dreptunghiular se observă minime atunci când diferența în cursul undelor de la punctele extreme ale fantei
din păcat # 966; = k # 955; (1)
unde # 955; - lungimea undei luminoase, k - numărul (ordinea) minimului (k = 1, 2, 3).
Să arătăm validitatea formulei (1) pentru primul minim, adică pentru k = 1. Fie ca undele secundare din toate punctele fantei să se propageze la acest unghi Această condiție
Din punct de vedere mental, am împărțit golul în două benzi rectangulare paralele (zone) AD și DB de aceeași lățime d / 2. Prin condiția (2), diferența de traiectorie dintre razele emise de punctele A și D este # 955; / 2. Aceeași diferență de drum În acest caz, se vor situa între razele emise de oricare două puncte ale fantei, care sunt distanțate unul față de celălalt la o distanță d / 2. Valuri cu o diferență de accident vascular cerebral # 955; / 2, atunci când se suprapun, se anulează reciproc, prin urmare, atunci când condiția (2) este îndeplinită, toate valurile din zona AD sting undele din zona DB și la punctul K primul minim va fi observat.
În același mod, se poate arăta că următorul (cel de-al doilea) minim va fi observat dacă condiția d e # 966; = 2 # 955; În acest caz, diferența ar trebui împărțită în patru zone egale. Diferența de drum dintre valurile de la prima și a doua și din a treia și a patra zonă va fi egală cu # 955; / 2. Prin urmare, valul din prima zonă va stinge valul din a doua zonă, iar valul din a treia zonă va trece de la a patra zonă, iar în locul unde aceste valuri sunt suprapuse, cel de-al doilea minim va fi observat pe retină.
Rezultă din formula (1) că lungimea undei luminoase poate fi determinată din formula
măsurare # 955; sunt mult simplificate prin utilizarea celui mai simplu dispozitiv de măsurare numit Eriometru. Pentru a produce eromometrul, luați o bucată de carton pătrată cu o latură de 10-15 cm și în mijlocul acestuia trageți un cerc de rază r = 20-30 mm. O gaură cu un diametru de 2-3 mm este străpunsă în centrul cercului și 6-8 găuri de diametru mai mic sunt perforate de-a lungul circumferinței.
Când se măsoară Eriometrul A este instalat chiar înaintea becului cu incandescență. Mutarea departe de eriometra la o distanță de 1-2 metri. Găsește o poziție în care, prin deschiderea O, în ochii observatorului cad razele venind direct de la una dintre secțiunile filamentului strălucire. Apoi, înainte ca ochiul să fie pus într-o bobină de sârmă și să obțină o viziune bună asupra jancilor, deplasând hank-ul într-o direcție perpendiculară pe raze. Prin schimbarea distanței dintre ochi și eriometrom găsi o poziție în care orificiul circumferința eriometra coincide cu mijlocul inelelor întunecate cu număr k (în Fig. 120 prezintă un caz în care k = 2).
Așa cum se poate vedea din fig. 120, tangenta unghiului de difracție # 966; pentru un inel întunecat se calculează cu formula tg # 966; = r / l, unde r este raza circumferinței eromeometrului, l este distanța de la erometru la bobina firului. La unghiuri de difracție mici, cu care trebuie tratate astfel de măsurători,
Înlocuind valoarea păcatului # 966; în expresie (1), obținem o formulă pentru determinarea lungimii de undă:
Raza circumferinței eromerului r este cunoscută în prealabil. Distanța l este ușor de măsurat. Numărul inelului închis k este determinat prin observarea coroanelor. Diametrul sârmei d, dacă nu este cunoscut, se măsoară cu un micrometru.
Dacă măsurătorile se fac în lumină albă, atunci prin formula (4) găsiți lungimea de undă efectivă a undei luminoase la care ochiul nostru este cel mai sensibil. Este aproximativ egal cu 0,56 μm. Undele luminoase de această lungime corespund părții verzi a spectrului.
Poate să apară venele atunci când difracția luminii și obstacolele rotunde. Le puteți observa după cum urmează. Se toarnă o cantitate mică de lycopodium pe placa de sticlă (lycopodium este o pulbere de spori de spori, se poate cumpăra la o farmacie). Cu o atingere ușoară a capătului plăcii pe masă, îndepărtăm praful în exces. Dacă printr-o astfel de placă să ne uităm la sursa punctului de lumină, atunci vom vedea coroanele. Rolul barierelor rotunde în acest experiment este jucat de spori de formă aproximativ sferică. Culorile deosebit de strălucitoare apar atunci când se examinează o picătură de sânge, comprimată între două plăci de sticlă. În acest caz, coroanele apar atunci când difracția pe eritrocite - celulele roșii din sânge.
Coroanele, care rezultă din obstacolele rotunde și rectangulare, diferă oarecum unele de celelalte. Condiția minimelor pentru coroanele din barierele dreptunghiulare este exprimată prin relația (1). Pentru coronite din obstacole rotunde are forma:
din păcat # 966; = 1,22 # 955 ;; 2,23 # 955 ;; (5)
Aici d este diametrul ecranului rotund. Aplicând eroiimetrul, conform formulei (5), este posibil să se determine diametrul mediu al sporii placentei și eritrocitelor fără microscop!
În natură, coroanele sunt observate în jurul Soarelui, al Lunii și chiar al planetelor. Ele apar atunci când lumina trece din lumină prin grupuri de picături de apă suspendate sau cristale de gheață (de exemplu, printr-un nor vag, de exemplu). Coroanele bine vizibile sunt obținute numai în cazul în care în nori predomină picături de același diametru sau cristale de aceeași grosime. Dacă picăturile sau cristalele de gheață au dimensiuni inegale, atunci inele de diferite culori sunt suprapuse unul peste altul și în jurul luminii vedem un cerc albic. Acest lucru se datorează faptului că coroanele din jurul lunii apar mai ales în seara zilelor limpezi. În astfel de seri, există o ușoară condensare a vaporilor de apă în aer sub formă de picături mici sau cristale de aceeași mărime. Uneori, coroanele sunt observate când lumina trece de la o lanternă la distanță printr-un strat de ceață sau o geam de sticlă acoperit cu un strat subțire de cristale de gheață sau picături de umiditate condensată.
- În funcție de lungimea de undă cunoscută (
Trimiteți-le prietenilor: