Yang se eksperiment oor die verskynsel van liginterferensie word in groot detail in die artikel aangebied. Die formule vir die berekening van die posisie van ligte en donker rande is herbou vir maklike lees.

Jy bekyk: Liginterferensieformule

TEORIE EN OEFENINGE VAN SKOOP MET monochromatiese lig

I. LIG DUURZAAMHEID Verskynsel

Die verskynsel van voortplanting wat van die reguit voortplanting afwyk wanneer lig ‘n hindernis teëkom, word ligdiffraksie genoem.

– Die verskynsel van ligdiffraksie kan verklaar word as lig as ‘n golf herken word. Hierdie verskynsel is soortgelyk aan die verskynsel van diffraksie van golwe op die wateroppervlak wanneer ‘n hindernis teëgekom word. Elke monochromatiese ligstraal word as ‘n straal van ‘n bepaalde golflengte behandel.

II. LIG INTERFACE-verskynsel

1) I-ang-eksperiment oor interferensie van lig

Skyn die lig vanaf lamp D, deur die chromafilter K na die bron S. Vanaf die bron S word lig na twee smal splete S1 en S2 geprojekteer, dan in die waarnemingsskerm agter die twee smal splete, word ‘n stelsel van helder rande verkry , ensovoorts afwisselende aande. Hierdie verskynsel word interferensie van lig genoem.

2) Voorwaardes vir liginterferensie

– Bron S straal ‘n koherente golf uit, dan is die lig van die nou splete S1 en S2 ‘n koherente golf en sal met mekaar inmeng. As gevolg hiervan, in die interferensieveld, sal daar afwisselende helder en donker areas wees. Soos meganiese golwe, kan slegs koherente liggolwe interferensie veroorsaak.

– Die afstand tussen die twee smal splete moet baie klein wees in vergelyking met die afstand vanaf die waarnemingsskerm na die twee splete.

III. LIGGING VAN LIG EN DIG RANDLES

Om te oorweeg of by punt M op die waarnemingsskerm helder rande en twee donker rande is, moet ons die optiese padverskil van M na twee bronne (soos ‘n meganiese golf) oorweeg.

Laat δ = d2 – d1 die ligpadverskil wees.

Ons het d2 – d1 = \(\frac{{d_{2}}^{2}-{d_{1}}^{2}}{{d_{2}}+{d_{1}}}\)

Van die figuur wat ons het

Omdat die afstand van die twee splete na die skerm baie klein is in vergelyking met D en die afstand van M na O is ook baie klein in vergelyking met D (of a, x

d1 ≈ D; d2 D → d1 + d2 2D

Dan, δ = d2 – d1 =\(\frac{{d_{2}}^{2}-{d_{1}}^{2}}{{d_{2}}+{d_{1}} } \) = \(\frac{2ax}{2D}=\frac{ax}{D}\)

– By M is helder rand wanneer d2 – d1 = kλ → \(\frac{ax_{s}}{D}\)= kλ xs = \(\frac{\lambda D}{a}\) (1)

Resep (eerste) laat toe om die koördinate van die helder rande op die skerm te bepaal.

Met k = 0, dan is M ≡ O die sentrale helder rand.

Vir k = ± 1, dan is M ‘n helder rand van eerste orde.

Vir k = ± 2, dan is M ‘n helder rand van die 2de orde….

– By M is donker rand wanneer d2 – d1 = (2k+1)\(\frac{\lambda }{2}\) → \(\frac{ax_{t}}{D}\) = (2k+1 )\(\frac{\lambda }{2}\) xt =(2k+1)\(\frac{\lambda D}{2a}\) (2)

Resep (2) laat toe om die koördinate van die donker rande op die skerm te bepaal.

Vir k = 0 en k = –1, dan is M ‘n donker rand van eerste orde.

Vir k = 1 en k = –2, dan is M ‘n donker rand van tweede orde…

– Die kuifafstand (i): is die afstand tussen die twee naaste helder kuif of twee donker kuif.

Ons het i = xs(k +1) – xs(k) =(k+1)\(\frac{\lambda D}{a}\) – k\(\frac{\lambda D}{a}\ ) = \(\frac{\lambda D}{a}\) → i = \(\frac{\lambda D}{a}\) (3)

(3) is die formule wat dit moontlik maak om die randinterval i te bepaal.

Gevolg:

– Van die intervalformule i = λD → \(\left\{\begin{matriks} a=\frac{\lambda D}{a} & & \\ \lambda =\frac{ai}{D} & & \ end{matriks}\regs.\)

– Volgens die formule vir die berekening van die koördinate van die helder rande, donker rande en kuifintervalle, het ons

– Tussen N helder rande is daar (n – 1) randintervalle, indien die afstand L tussen N helder rande bekend is, word die randinterval i bereken deur

formule i = \(\frac{L}{n-1}\)

Aandag:

– In die formule vir die bepaling van die koördinate van helder rande \(x_{s}=k\frac{\lambda D}{a}=ki\) dan sal positiewe k-waardes die koördinate van die helder rand in die positiewe rigting van die kykskerm gee, en negatiewe k-waardes sal die koördinate in die negatiewe rigting gee. Hierdie koördinate het egter dieselfde afstand na die sentrale rand. Die koördinate van die helder rand van orde k is x = ± ki

Die naaste helder kuif is op ‘n afstand van die sentrale kuif presies gelyk aan die afstand i.

– Net so, in die formule vir die bepaling van die koördinate van die donker rande \(x_{t}=(k+1)\frac{\lambda D}{2a}=(k+0,5)i\) dan sal positiewe k-waardes die koördinate van die helder rand in die positiewe rigting van die kykskerm gee, en negatiewe k-waardes sal die koördinate in die negatiewe rigting gee. Donker rand van k graad in die positiewe rigting stem ooreen met die waarde (k – 1) en in die negatiewe rigting, stem ooreen met die negatiewe waarde van k, die naaste afstand vanaf die eerste donker rand na die sentrale rand is i/2.

Voorbeeld 1:

– Vir donker rande van orde 4, as ons positiewe k kies, neem k = 3,

dan xt(4) = (2.3 +1)\(\frac{i}{2}=\frac{7}{2}i\)

– As jy in die negatiewe rigting kies, neem k = –4, dan xt(4) = \(\frac{i}{2}=-\frac{7}{2}i\)

Dit is duidelik dat hierdie koördinate slegs teenoorgestelde in teken is en dat die grootte gelyk is.

Voorbeeld 2: In die I-ang eksperiment: a = 2 (mm), D = 1 (m). Deur gebruik te maak van monochromatiese straling met golflengte λ wat op twee I-ang-splete skyn, word die interferensierandinterval op die skerm gemeet as i = 0.2 (mm). Wat is die waarde van frekwensie f van monochromatiese straling?

Die antwoord:

Pas golflengteformule \(\lambda =\frac{ai}{D}=\frac{2.10^{-3}.0.2.10^{-3}}{1}\) = 0.4.10- 6 m = 0.4 toe μm

Die frekwensie van monochromatiese straling is f = \(\frac{c}{\lambda }=\frac{3.10^{8}}{0.4.10^{-6}}\) = 7, .1014 (Hz ).

Voorbeeld 3: Op skerm (E) ontvang ‘n mens interferensie rande van monochromatiese ligbron S met golflengte λ danksy twee klein vertikale splete wat twee koherente golfbronne skep, S1 en S2, die afstand tussen hulle is a = 0 ,5 (mm). Die afstand tussen die vliegtuig wat S1S2 bevat en die kykskerm (E) is D = 1,5 (m). Die afstand vanaf die 15de orde helder kuif na die sentrale helder kuif is 2,52 (cm). Bereken die waarde van die golflengte

Die antwoord:

Die afstand van die 15de orde helder kuif na die sentrale kuif dui die posisie van die 15de orde helder kuif aan.

Ons het x = 15i = 2,52 (cm) → i = \(\frac{2,52}{15}\) = 0,168 (cm).

Dan het die golflengte λ die waarde \(\lambda =\frac{ai}{D}=\frac{0,5.10^{-3}.0.168.10^{-2}}{1.5}\)= 0 , 56.10-6 m = 0.56 (μm).

Voorbeeld 4: In die interferensie met die Iang-spleet met a = 1,5 (mm), D = 3 (m), tel ‘n mens al 7 helder rande met die afstand tussen die twee buitenste helder rande wat 9 (mm) is.

a) Bereken λ.

b) Bepaal die koördinate van die 4de orde helder kuif, 3de orde donker kuif.

c) Bepaal die afstand van die 2de orde helder kuif na die 5de orde donker kuif aan dieselfde kant van die sentrale helder kuif.

Die antwoord:

a) Volgens die artikel is die afstand tussen 7 helder rande 9 (mm), en tussen 7 helder rande is daar 6 kuif-intervalle, dan 6.i = 9 (mm) → i = 1.5 (mm)

→ \(\lambda =\frac{ai}{D}=\frac{1,5.10^{-3}.1,5.10^{-3}}{3}\) = 0.75.10-6 (m) = 0.75 (μm).

b) Die koördinate van die vierde helder rand is xs(4) = ± 4i = ± 6 (mm).

Die posisie van die 3de orde donker rand in die positiewe rigting stem ooreen met k = 2,

moet xt(2) = ± (2 + 0.5)i = ± 3.75 (mm) hê.

Dan is die koördinate van die 3de orde donker rand x = ± 3,75 (mm).

c) Die koördinate van die tweede helder rand is xs(2) = ± 2i = ± 3 (mm).

Die posisie van die 5de orde donker rand in die positiewe rigting stem ooreen met k = 4, dus xt(5) = ± (4 + 0.5)i = ± 6.75 (mm). Die afstand van die 2de helder kuif na die 5de orde donker kuif is d = |xs(2) – xt(5)| = 6,75 – 3 = 3,75 (mm).

Voorbeeld 5: In die liginterferensie-eksperiment met die Iang-spleet, a = 1 mm. Die twee splete word verlig deur monochromatiese lig van golflengte λ = 0.5 µm. Bereken die afstand tussen die twee splete na die kykskerm sodat ons op die skerm op ‘n posisie 2,5 mm vanaf die sentrale kuif ‘n helder rand van 5de orde het. Om ‘n helder rand van 2de orde te hê, hoeveel moet die skerm verskuif word? In watter rigting?

Voorbeeld 6: In die liginterferensie-eksperiment met die I-ang-spleet, is a = 0.3 mm, D = 1 m en i = 2 mm.

a) Bereken die golflengte λ van die lig wat in die eksperiment gebruik is?

b) Vind die 5de orde helder kuif?

Voorbeeld 7: In die liginterferensie-eksperiment met die I-ang-spleet, a = 2 mm, D = 1 m. Die twee splete word verlig deur monochromatiese lig van golflengte λ = 0.5 µm.

a) Bereken die randinterval

b) Vind die 2de helder kuif en die 5de donker kuif Bereken die afstand tussen hulle (wetende dat hulle aan dieselfde kant van die sentrale kuif is).

Voorbeeld 8: In die liginterferensie-eksperiment met die I-ang-spleet, a = 2 mm, D = 1,5 m. Die twee splete word verlig deur monochromatiese lig van golflengte λ = 0.65 µm.

a) Bereken die randinterval?

b) Vind die 5de helder kuif en die 7de donker kuif?

c) Bereken die afstand tussen twee helder rande van 6. orde

Voorbeeld 9: In die liginterferensie-eksperiment met die I-ang-spleet, a = 1 mm, D = 3 m, i = 1,5 mm.

a) Bereken die golflengte λ van die lig wat in die eksperiment gebruik is?

b) Vind die 3de helder kuif en die 5de donker kuif?

Voorbeeld 10: In die liginterferensie-eksperiment met die I-ang-spleet, a = 1.5 mm, D = 3 m. Dit word gemeet van 2de orde helder kuif tot 5de orde helder kuif aan dieselfde kant van die sentrale kuif as 3mm.

a) Bereken die golflengte λ van die lig wat in die eksperiment gebruik is?

b) Bereken die afstand van die 3de helder kuif na die 8ste helder kuif aan dieselfde kant van die sentrale kuif?

c) Vind die aantal helder rande wat op die 11 mm wye interferensiegebied waargeneem word.

ERNSTIG TEORIE VAN LIG INTERFACE

Vraag 1: Interferensie van lig vind plaas wanneer

A. Twee ligstrale van twee gloeilampe ontmoet mekaar nadat hulle deur ‘n filter gegaan het.

B. monochromatiese lig

C. wanneer daar twee strale liggolwe is wat bymekaar kom.

D. Daar is ‘n kombinasie van twee ligstrale wat dieselfde plek tref.

Vers 2: Die twee golwe gekombineer is

A. twee golwe voldoen aan die toestand om in fase te wees.

B. twee golwe van dieselfde frekwensie, met ‘n faseverskil op twee gespesifiseerde tye van twee tyd-varierende golwe

C. twee golwe wat uit twee gekombineerde bronne kom.

D. twee golwe wat uit twee bronne kom, maar vervleg.

Vraag 3: Twee ligbronne gekombineer is twee bronne wat twee golwe uitstraal

A. dieselfde frekwensie hê.

B. dieselfde fase.

C. monochromaties en hul aanvanklike faseverskil verander stadig.

D. dieselfde frekwensie het en hul aanvanklike faseverskil verander nie.

Vraag 4: Die interval is

A. afstand tussen twee helder rande van dieselfde orde op die skerm.

B. afstand tussen twee opeenvolgende helder rande op die skerm.

C. afstand tussen ‘n helder kuif en ‘n opeenvolgende donker kuif op die skerm.

D. afstand van die sentrale kuif na die naaste donker kuif.

Vraag 5: Kies sin korrek wanneer gepraat word van die rande wat inmenging met monochromatiese lig.

A. Verhoog soos die golflengte van lig toeneem.

B. Verhoog soos die afstand van die twee bronne na die skerm toeneem.

C. Neem af soos die afstand tussen die twee bronne toeneem.

D. Verhoog wanneer dit ver van die sentrale helder kuif is.

Vraag 6: In die liginterferensie-eksperiment, as wit lig gebruik word, dan

A. Daar is interferensie verskynsel met 1 helder kuif in die middel van wit kleur, helder rande aan beide kante van die sentrale helder kuif het reënboog kleur, met pers binnekant, rooi buite.

B. daar is geen inmenging nie.

C. inmenging met helder wit rande.

D. Daar is ‘n wit lyn in die middel van die skerm, aan beide kante is donker spasies.

Vers 7: Doen interferensie met wit lig, op die skerm hoe om die beeld waar te neem?

A. Die sentrale aar is ‘n helder wit aar, die twee kante het bande van kleure soos ‘n reënboog.

B. ‘n Deurlopende reeks kleure van rooi tot pers.

C. Afsonderlike lyne van verskillende kleure verskyn op ‘n donker agtergrond.

D. Daar is geen kleurstrepe op die skerm nie.

Vers 8: Praat van inmenging van lig, vind die stelling verkeerde ?

A. In die interferensiegebied versterk die helder lyne wat ooreenstem met die plekke waar die twee golwe mekaar ontmoet mekaar.

B. Die verskynsel van liginterferensie kan slegs verklaar word deur die interferensie van twee koherente golwe.

C. Die verskynsel van liginterferensie is ‘n belangrike eksperimentele bewys dat lig golfeienskappe het.

Sien ook: Hoe om die beste algebra- en meetkunde-wiskunde-oefeninge op die telefoon te doen

D. In die interferensiegebied stem die donker lyne ooreen met die plekke waar die twee invallende golwe nie ontmoet nie.

Vers 9: Die posisie van helder rande in Iang se interferensie-eksperiment word bepaal deur watter van die volgende formules?

A. \(x=\frac{2k\lambda D}{a}\) B.\(x=\frac{k\lambda D}{2a}\)

C. \(x=\frac{k\lambda D}{a}\) D. \(x=\frac{(2k+1)\lambda D}{2a}\)

Vraag 10: Die posisie van die donker rande in Iang se interferensie-eksperiment word bepaal deur watter van die volgende formules?

A. \(x=\frac{2k\lambda D}{a}\) B. \(x=\frac{k\lambda D}{2a}\)

C. \(x=\frac{k\lambda D}{a}\) D. \(x=\frac{(2k+1)\lambda D}{2a}\)

Aflaai

Oefenoefeninge vir Graad 12 Fisika – Kyk nou