Fotografsko gradivo se lahko uporablja pri pouku fizike v 9. in 11. razredu, razdelek »Valna optika«.
Interferenca v tankih filmih
Mavrične barve nastanejo zaradi interference svetlobnih valov. Ko svetloba prehaja skozi tanek film, se del svetlobe odbije od zunanje površine, drugi del pa prodre skozi film in se odbije od notranje površine.
Interferenca je opažena pri vseh tankih, svetlobno prepustnih filmih na vseh površinah; pri rezilu noža med procesom oksidacije okolja na površini kovine nastane tanek film (tarnish). 
Uklon svetlobe
Površina zgoščenke je reliefna spiralna sled na površini polimera, katere korak je sorazmeren z valovno dolžino vidne svetlobe. Na tako urejeni in fino strukturirani površini so se pojavili difrakcijski in interferenčni pojavi, kar je razlog za mavrično barvo poudarkov CD v beli svetlobi. 
Oglejmo si žarnico z žarilno nitko skozi luknje majhnega premera. Na poti svetlobnega vala se pojavi ovira, ki se ukrivi okoli nje; manjši kot je premer, močnejši je uklon (manjša kot je luknja v kartonu, manj žarkov prehaja skozi luknjo). slika žarilne nitke žarnice je jasnejša, razpad svetlobe pa intenzivnejši.
Poglejmo žarnico z žarilno nitko in Sonce skozi najlon. Najlon deluje kot uklonska rešetka. Več ko je plasti, intenzivnejša je difrakcija.
LABORATORIJSKO DELO št. 4
PREUČEVANJE POJAVA ULOMA SVETLOBE.
Učni cilj lekcije: Pojav uklona svetlobe na uklonski mreži se uporablja v spektralnih instrumentih in omogoča določanje valovnih dolžin v vidnem območju spektra. Poleg tega poznavanje zakonov uklona omogoča določitev ločljivosti optičnih instrumentov. Rentgenska difrakcija omogoča določanje strukture teles z pravilno razporeditvijo atomov in določanje napak, ki nastanejo zaradi kršitve pravilnosti strukture teles brez uničenja.
Osnovni material: Za uspešno dokončanje in opravljanje dela je potrebno poznati zakone valovne optike.
Priprava na lekcijo:
Tečaj fizike: 2. izdaja, 2004, pogl. 22, str., 431-453.
, “Tečaj splošne fizike”, 1974, §19-24, str.113-147.
Tečaj fizike. 8. izdaja, 2005, §54-58, str.470-484.
Optika in atomska fizika, 2000,: poglavje 3, str. 74-121.
Dohodni nadzor: Priprava na laboratorijske vaje se kontrolira s pripravljenim obrazcem laboratorijskih vaj, v skladu s splošnimi zahtevami in odgovori na vprašanja:
1. Zakaj uklonska rešetka razcepi svetlobo žarnice z žarilno nitko v spekter?
2. Na kateri razdalji od uklonske mreže je najbolje opazovati uklon?
3. Kakšen bo spekter, če je žarnica prekrita z zelenim steklom?
4. Zakaj je treba meritve opraviti vsaj trikrat?
5. Kako se določi vrstni red spektra?
6.Katera barva spektra se nahaja bližje reži in zakaj?
Naprave in dodatki: difrakcijska rešetka,
Teoretični uvod in ozadje:
Vsak val, ki se širi v izotropnem (homogenem) mediju, katerega lastnosti se ne spreminjajo od točke do točke, ohranja smer svojega širjenja. V anizotropnem (nehomogenem) mediju, kjer med prehodom valov doživijo neenake spremembe v amplitudi in fazi na površini fronte valov, se začetna smer širjenja spremeni. Ta pojav imenujemo difrakcija. Difrakcija je lastna valovom katere koli narave, in se praktično kaže v odstopanju smeri širjenja svetlobe od premočrtne.
Uklon se pojavi pri kakršni koli lokalni spremembi valovne fronte, amplitude ali faze. Takšne spremembe so lahko posledica prisotnosti neprozornih ali delno prozornih ovir na poti valovanja (zasloni) ali odsekov medija z drugačnim lomnim količnikom (fazne plošče).
Če povzamemo povedano, lahko formuliramo naslednje:
Pojav odstopanja svetlobnih valov od premočrtnega širjenja pri prehodu skozi luknje in blizu robov zaslonov se imenuje uklon.
Ta lastnost je neločljivo povezana z vsemi valovi, ne glede na naravo. V bistvu se uklon ne razlikuje od interference. Kadar je virov malo, se rezultat njihovega skupnega delovanja imenuje interferenca, če je virov veliko, pa govorimo o difrakciji. Glede na razdaljo, s katere opazujemo valovanje za predmetom, na katerem pride do uklona, ločimo uklon Fraunhofer oz Fresnel:
· če uklonski vzorec opazujemo na končni razdalji od predmeta, ki povzroča uklon in je treba upoštevati ukrivljenost valovne fronte, govorimo o Fresnelova difrakcija. Pri Fresnelovi difrakciji opazujemo uklonsko sliko ovire na zaslonu;
· če so valovne fronte ravne (vzporedni žarki) in uklonski vzorec opazujemo na neskončno veliki razdalji (za to se uporabljajo leče), potem govorimo o Fraunhoferjeva difrakcija.
V tem delu se za določitev valovne dolžine svetlobe uporablja pojav uklona.
A". Ko valovna fronta doseže režo in zavzame položaj AB (slika 1), potem po Huygenovem principu slike 2 vse točke te valovne fronte bodo koherentni viri sferičnih sekundarnih valov, ki se širijo v smeri gibanja valovne fronte.
Oglejmo si valove, ki se širijo iz točk ravnine AB v smeri, ki tvori določen kot s prvotno (slika 2). Če lečo postavimo na pot teh žarkov, vzporedno z ravnino AB, potem se žarki po lomu zberejo v neki točki M zaslona, ki se nahaja v goriščni ravnini leče, in interferirajo drug z drugim (točka O je glavni fokus leče). Spustimo pravokotnico AC iz točke A na smer izbranega snopa žarkov. Tedaj od ravnine AC in naprej do goriščne ravnine leče vzporedni žarki ne spremenijo svoje potne razlike.
Razlika poti, ki določa interferenčne pogoje, nastane le na poti od začetne fronte AB do ravnine AC in je za različne žarke različna. Za izračun interference teh žarkov uporabljamo Fresnelovo consko metodo. Če želite to narediti, mentalno razdelite črto BC na več segmentov dolžine l/2. Na razdalji BC = a greh j bo ustrezal z = a×greh j/(0,5l) takih segmentov. Če narišemo črte, ki so vzporedne z AC od koncev teh segmentov, dokler se ne srečajo z AB, razdelimo sprednjo stran reže na več trakov enake širine, ti trakovi bodo v tem primeru Fresnelove cone.
Iz zgornje konstrukcije sledi, da valovi, ki prihajajo iz obeh sosednjih Fresnelovih con, pridejo v točko M v nasprotnih fazah in se med seboj izničijo. če s to konstrukcijo število con se izkaže celo, potem se bo vsak par sosednjih območij med seboj izničil in pod danim kotom na zaslonu bo najmanj osvetlitev
https://pandia.ru/text/80/353/images/image005_9.gif" width="25" height="14 src=">.
Če je torej razlika v poti žarkov, ki prihajajo iz robov reže, enaka sodemu številu polvalov, bomo na zaslonu opazili temne črte. V intervalih med njimi bo opazna največja osvetlitev. Ustrezali bodo kotom, za katere se lomi valovna fronta lihoštevilo Fresnelove cone https://pandia.ru/text/80/353/images/image007_9.gif" width="143" height="43 src="> , (2)
kjer je k = 1, 2, 3, … ,https://pandia.ru/text/80/353/images/image008_7.gif" align="left" width="330" height="219">Formule (1 ) in (2) lahko dobimo in če neposredno uporabimo interferenčne pogoje iz laboratorijskega dela št. 66. Dejansko, če vzamemo dva žarka iz sosednjih Fresnelovih con ( celoštevilo con), potem je razlika v poti med njima enaka polovici valovne dolžine, tj lihoštevilo pol valov. Posledično ti žarki z interferenco zagotavljajo minimalno osvetlitev na zaslonu, to pomeni, da je dosežen pogoj (1). Enako storimo za žarke iz skrajnih Fresnelovih con, s lihoštevila con dobimo formulo (2).
https://pandia.ru/text/80/353/images/image010_7.gif" width="54" height="55 src=">.
· Če je reža zelo ozka (<< l), то вся поверхность щели является лишь небольшой частью зоны Френеля, и колебания от всех точек ее будут по любому направлению распространяться почти в одинаковой фазе. В результате во всех точках экран будет очень слабо равномерно освещен. Можно сказать, что свет через щель практически не проходит.
· 
Če je vrzel zelo velika ( a>> l), potem bo prvi minimum že ustrezal zelo majhnemu odstopanju od premočrtnega širjenja pod kotom. Zato na zaslonu dobimo geometrijsko sliko reže, ki je na robovih obrobljena s tankimi izmenjujočimi se temnimi in svetlimi črtami.
Jasna difrakcija vzponi in minimumi opazimo le v vmesnem primeru, ko pri širini reže a več Fresnelovih con bo ustrezalo.
Pri osvetlitvi reže z ne-enobarvnimi ( bela) s svetlobo se bodo uklonski maksimumi za različne barve razlikovali. Manjši kot je l, manjši so koti, pri katerih opazimo uklonske maksimume. Žarki vseh barv pridejo v sredino zaslona z razliko poti, ki je enaka nič, torej slika v sredini bo bela. prav in levo uklonske vzorce bomo opazovali od osrednjega maksimuma spektri prvi, drugo in itd.. naročilo.
Difrakcijska rešetka
Za povečanje intenzivnosti uklonskih maksimumov ne uporabljajo ene reže, temveč uklonsko rešetko.
Uklonska rešetka je niz vzporednih rež enake širine a, ločeni z neprozornimi intervali širine b. vsota a+ b = d klical obdobje oz konstantna uklonska rešetka.
Uklonske rešetke so izdelane na steklu ali kovini (v slednjem primeru se mreža imenuje odsevna rešetka). Z najtanjšo diamantno konico se s pomočjo delilnega stroja nanese niz tankih vzporednih potez enake širine, ki se nahajajo na enaki razdalji drug od drugega. V tem primeru poteze, ki razpršijo svetlobo v vse smeri, igrajo vlogo neprozornih prostorov, nedotaknjena področja plošče pa vlogo rež. Število črt na 1 mm v nekaterih rešetkah doseže 2000.
Oglejmo si uklon od N rež. Ko gre svetloba skozi sistem enakih rež, postane uklonski vzorec bistveno bolj zapleten. V tem primeru žarki, ki se odbijajo od drugačen reže, se prekrivajo v goriščni ravnini leče in posegati med sabo. Če je število rež N, potem N žarkov interferira drug z drugim. Kot posledica difrakcije je nastanek pogoja uklonski maksimumi bo dobil obliko
https://pandia.ru/text/80/353/images/image014_4.gif" width="31" height="14 src=">. (3)
V primerjavi z uklonom z eno režo se je stanje spremenilo v nasprotno:
Maksimumi, ki izpolnjujejo pogoj (3), se imenujejo glavni. Položaj minimumov se ne spremeni, saj tiste smeri, v katere nobena od rež ne pošilja svetlobe, je tudi pri N režah ne sprejemajo.
Poleg tega obstajajo možne smeri, v katerih se svetloba, ki jo pošiljajo različne reže, ugasne (medsebojno uniči). Na splošno uklon od N rež povzroči:
1) glavni vzponi
https://pandia.ru/text/80/353/images/image017_4.gif" width="223" height="25">;
3) dodatnominimumi.
Tukaj, kot prej, a– širina reže;
d = a + b– periodo uklonske rešetke.
Med obema glavnima maksimuma je N–1 dodatnih minimumov, ločenih s sekundarnimi maksimumi (slika 5), katerih intenziteta je znatno manj intenzivnosti glavni maksimumi.
Zagotovljeno 0 " style="margin-left:5.4pt;border-collapse:collapse">
Ločljivost l/Dl uklonske rešetke označuje zmožnost mreže, da loči maksimume osvetlitve za dve valovni dolžini l1 in l2, ki sta blizu druga drugi v danem spektru. Tukaj je Dl = l2 – l1. Če je l/Dl > kN, potem maksimuma osvetlitve za l1 in l2 nista razrešena v spektru k-tega reda.
Delovni nalog:
Vaja 1. Določanje valovne dolžine svetlobe z uporabo uklonske mreže.
1. S premikanjem skale z režo nastavimo uklonsko mrežo na določeno razdaljo “y” od reže.
2. Poiščite spektre 1., 2., 3. reda na obeh straneh ničelnega maksimuma.
3. Izmerite razdaljo med ničelnim maksimumom in prvim maksimumom, ki se nahaja na desni strani ničle - x1, med ničelnim maksimumom in prvim maksimumom, ki se nahaja na levi strani ničle na sliki 6 - x2. Poiščite in določite kot j, ki ustreza tej največji jakosti. Meritve je treba opraviti za maksimume vijolične, zelene in rdeče barve v spektrih 1., 2. in 3. reda za tri vrednosti "y". Na primer, za l 1 = 15, l 2 = 20 in l 3 = 30 cm.
4. 
Poznavanje konstante mreže ( d= 0,01 mm) in kotom j, pri katerem opazimo največjo intenzivnost dane barve in reda, poiščite valovno dolžino l z uporabo formule:
Tukaj k vzeto po modulu.
5. Izračunajte absolutni pogrešek za najdene valovne dolžine, ki ustrezajo vijoličnemu, zelenemu in rdečemu območju spektra.
6. Rezultate meritev in izračunov vnesi v tabelo.
Barve | l,m | k | x 1 ,m | x 2 , m | m | l, nm | , nm | D l, nm |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
Rdeča | 1 | |||||||
2 | ||||||||
1 | ||||||||
2 | ||||||||
1 | ||||||||
2 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
zelena | 1 | |||||||
2 | ||||||||
1 | ||||||||
2 | ||||||||
1 | ||||||||
2 | ||||||||
Vijolična | 1 | |||||||
2 | ||||||||
1 | ||||||||
2 | ||||||||
1 | ||||||||
2 |
Testna vprašanja in naloge.
1. Kaj je pojav difrakcije?
2. Kako se Fresnelov uklon razlikuje od Fraunhoferjevega?
3. Formulirajte Huygens-Fresnelov princip.
4. Kako lahko razložimo uklon s Huygens-Fresnelovim principom?
5. Kaj so Fresnelove cone?
6. Kateri pogoji morajo biti izpolnjeni, da lahko opazimo uklon?
7. Opišite uklon na eni reži.
8. Uklon na uklonski mrežici. Kakšna je bistvena razlika med tem primerom in uklonom na eni reži?
9. Kako določiti največje število uklonskih spektrov za določeno uklonsko mrežo?
10. Zakaj so uvedene značilnosti, kot sta kotna disperzija in ločljivost?
Laboratorijsko delo št. 1 3
Tema: Opazovanje pojavov interference in uklona svetlobe
Namen: med poskusom dokazati obstoj uklona in medsebojnega delovanja.
motenj, ter znati pojasniti tudi razloge za nastanek motenj
difrakcijskih vzorcev
Če je svetloba tok valov, potem je treba pojav opazovati motnje, to je dodatek dveh ali več valov. Vendar pa je nemogoče dobiti interferenčni vzorec (izmenični maksimum in minimum osvetlitve) z uporabo dveh neodvisnih virov svetlobe.
Za pridobitev stabilnega interferenčnega vzorca so potrebni dosledni (koherentni) valovi. Imeti morajo enako frekvenco in konstantno fazno razliko (ali razliko poti) na kateri koli točki v prostoru.
Stabilen interferenčni vzorec opazimo na tankih filmih kerozina ali olja na površini vode, na površini milnega mehurčka.
Newton je dobil preprost interferenčni vzorec z opazovanjem obnašanja svetlobe v tankem sloju zraka med stekleno ploščo in ravno konveksno lečo, nameščeno na njej.
Difrakcija– valovi, ki se upogibajo okoli robov ovir, so del vsakega pojava valov. Valovi odstopajo od premočrtnega širjenja pod opaznimi koti le pri ovirah, katerih dimenzije so primerljive z valovno dolžino, valovna dolžina svetlobe pa je zelo majhna (4 10 -7 m - 8 10 -7 m).
V tem laboratoriju bomo lahko opazovali interferenco in
difrakcijo, kot tudi razlago teh pojavov na podlagi teorije.
Oprema: - steklene plošče - 2 kosi;
Kosi najlona ali kambrika;
Žarnica z ravno žarilno nitko, sveča;
Čeljusti
Delovni nalog:
Opomba : mora biti izdelano poročilo o izvedbi vsakega poskusa po
naslednji diagram: 1) risba;
2) razlaga izkušnje.
jaz . Opazovanje pojava interference svetlobe.
1. Stekleni plošči temeljito obrišite, ju postavite skupaj in ju stisnite s prsti.
2. Preglejte plošče v odbiti svetlobi , na temnem ozadju (postavite jih
potrebno je, da na površini stekla ne nastanejo presvetli odsevi
iz oken ali belih sten).
3. Na nekaterih mestih, kjer se plošče dotikajo, opazimo svetle mavrične barve
obročaste ali nepravilno oblikovane proge.
4. Nariši opazovani interferenčni vzorec.
II . Opazovanje pojava uklona.
a) 1. Namestite 0,05 mm široko režo med čeljusti čeljusti.
2. Režo postavite blizu očesa in jo postavite navpično.
3. Pogled skozi režo na navpično nameščeno svetlečo nit
svetilka, sveča, ura, na obeh straneh niti so mavrične črte
(uklonski spektri).
4. S povečanjem širine reže opazite, kako ta sprememba vpliva na uklon
cija slika.
5. Nariši in razloži uklonske spektre, dobljene iz reže
čeljusti za svetilko in za svečo.
b) 1. Opazujte uklonske spektre s koščki najlona oz
2. Nariši in razloži uklonski vzorec, dobljen na zaplati
III . Po izvedbi poskusov naredite splošen zaključek na podlagi rezultatov opazovanj.
Varnostna vprašanja:
1. Zakaj se ne opazi v navadni sobi, kjer je veliko virov svetlobe?
motnje? Kakšen pogoj morajo izpolnjevati ti viri?
Navedite ta pogoj.
2. Kakšen pojav opazimo na površini milnih mehurčkov?
Kdo je razložil ta pojav in kako?
3. Kakšna je Jungova izkušnja? Kakšni so njegovi rezultati?
4. Katere ovire lahko ukrivi svetlobni val?
5. Do katerega pojava, poleg interference in difrakcije, je prišlo pri opazovanju?
izkušnje, ki jih imaš? Kako se je to pokazalo?
Laboratorijsko delo na temo : "Opazovanje interference in uklona svetlobe"
Namen dela: eksperimentalno proučiti pojav interference in uklona.
Oprema: električna svetilka z ravno žarilno nitko, dve stekleni plošči, steklena cev, kozarec z milno raztopino, žični obroč z ročajem premera 30 mm, CD, najlonska tkanina, svetlobni filter.
Teorija: Interferenca je pojav, značilen za valove katere koli narave: mehanske, elektromagnetne.
Motnje valov – dodatek v prostoru dveh (ali več) valov, v katerem se na različnih točkah rezultantni val okrepi ali oslabi .
Interferenco običajno opazimo, ko se valovi, ki jih oddaja isti svetlobni vir in prispejo na določeno točko na različne načine, prekrivajo. Nemogoče je pridobiti interferenčni vzorec iz dveh neodvisnih virov, ker molekule ali atomi oddajajo svetlobo v ločenih nizih valov, neodvisno drug od drugega. Atomi oddajajo drobce svetlobnih valov (vlake), v katerih so faze nihanja naključne. Vlakci so dolgi približno 1 meter. Valovni nizi različnih atomov se med seboj prekrivajo. Amplituda nastalih nihanj se sčasoma kaotično spreminja tako hitro, da oko nima časa zaznati te spremembe v vzorcih. Zato človek vidi prostor enakomerno osvetljen. Za oblikovanje stabilnega interferenčnega vzorca so potrebni koherentni (ujemajoči) viri valov.
Koherentno imenujemo valovanje, ki ima enako frekvenco in konstantno fazno razliko.
Amplituda nastalega premika v točki C je odvisna od razlike valovnih poti na razdalji d2 – d1.
Maksimalni pogoj
, (Δd=d 2 -d 1 )
kje k=0; ± 1; ± 2; ± 3 ;…
(razlika v valovni poti je enaka sodemu številu polvalov)
Valovi iz virov A in B bodo prišli do točke C v istih fazah in se "okrepili".
φ A = φ B - faze nihanja
Δφ=0 - fazna razlika
A=2X maks
Minimalni pogoj
, (Δd=d
2
-d
1
)
kje k=0; ± 1; ± 2; ± 3;…
(razlika v valovni poti je enaka lihemu številu polvalov)
Valovi iz virov A in B bodo prispeli do točke C v protifazi in se »izničili«.
φ A ≠φ B - faze nihanja
Δφ=π - fazna razlika
A=0 – amplituda nastalega valovanja.
Interferenčni vzorec – redno menjavanje območij povečane in zmanjšane jakosti svetlobe.
Interferenca svetlobe – prostorska prerazporeditev energije svetlobnega sevanja pri superponiranju dveh ali več svetlobnih valov.
Zaradi uklona se svetloba odkloni od linearnega širjenja (na primer blizu robov ovir).
Difrakcija – pojav odstopanja valov od premočrtnega širjenja pri prehodu skozi majhne luknje in upogibanje valov okoli majhnih ovir .
Difrakcijski pogoj : d< λ , Kje d – velikost ovire,λ - valovna dolžina. Dimenzije ovir (lukenj) morajo biti manjše ali primerljive z valovno dolžino.
Obstoj tega pojava (difrakcije) omejuje področje uporabe zakonov geometrijske optike in je razlog za omejitev ločljivosti optičnih instrumentov.
Difrakcijska rešetka – optična naprava, ki je periodična struktura velikega števila pravilno razporejenih elementov, na katerih pride do uklona svetlobe. Poti s specifičnim in konstantnim profilom za dano uklonsko mrežo se ponavljajo v enakem intervalud (obdobje rešetke). Sposobnost uklonske rešetke, da loči žarek svetlobe, ki vpada nanjo, glede na valovne dolžine je njena glavna lastnost. Obstajajo odsevne in prosojne uklonske rešetke.Sodobni instrumenti uporabljajo predvsem odsevne uklonske rešetke. .
Pogoj za opazovanje uklonskega maksimuma :
d·sinφ=k·λ, kje k=0; ± 1; ± 2; ± 3; d - obdobje rešetke , φ - kot, pod katerim je opazen maksimum, in λ - valovna dolžina.
Iz maksimalnega pogoja sledisinφ=(k·λ)/d .
Naj bo torej k=1 sinφ kr =λ kr /d in sinφ f =λ f /d.
Znano je, da λ kr >λ f , torej sinφ kr >sinφ f . Ker y=sinφ f - funkcija se torej povečujeφ kr >φ f
Zato se vijolična barva v uklonskem spektru nahaja bližje središču.
Pri pojavih interference in difrakcije svetlobe se upošteva zakon o ohranitvi energije . V interferenčnem območju se svetlobna energija samo prerazporedi, ne da bi se pretvorila v druge vrste energije. Povečanje energije na nekaterih točkah interferenčnega vzorca glede na skupno svetlobno energijo se kompenzira z njenim zmanjšanjem na drugih točkah (skupna svetlobna energija je svetlobna energija dveh svetlobnih žarkov iz neodvisnih virov). Svetli trakovi ustrezajo energijskim maksimumom, temni pa energijskim minimumom.
Napredek dela:
Izkušnja 1. Potopite žični obroč v milno raztopino. Na žičnem obroču se oblikuje milni film.
Postavite ga navpično. Opazimo svetle in temne vodoravne črte, ki se spreminjajo v širino s spreminjanjem debeline filma.
Pojasnilo. Pojav svetlih in temnih trakov je razložen z interferenco svetlobnih valov, ki se odbijajo od površine filma. trikotnik d = 2h.Razlika v poti svetlobnih valov je enaka dvakratni debelini filma. Ko je film nameščen navpično, ima film klinasto obliko. Razlika v poti svetlobnih valov v njegovem zgornjem delu bo manjša kot v spodnjem delu. Na tistih mestih filma, kjer je razlika poti enaka sodemu številu polvalov, opazimo svetle proge. In z neparnim številom pol valov - temne črte. Horizontalna razporeditev trakov je razložena z vodoravno razporeditvijo črt enake debeline filma.
Milni film osvetlimo z belo svetlobo (iz svetilke). Opazimo, da so svetlobni trakovi obarvani v spektralnih barvah: na vrhu modra, na dnu rdeča.
Pojasnilo. To barvanje je razloženo z odvisnostjo položaja svetlobnih trakov od valovne dolžine vpadne barve.
Opazimo tudi, da se proge, ki se širijo in ohranjajo svojo obliko, premikajo navzdol.
Če uporabljate svetlobne filtre in osvetljujete z monokromatsko svetlobo, se spremeni interferenčni vzorec (spremeni se menjavanje temnih in svetlih prog)
Pojasnilo. To je razloženo z zmanjšanjem debeline filma, saj milna raztopina teče navzdol pod vplivom gravitacije.
Izkušnja 2. S stekleno cevko izpihnite milni mehurček in ga natančno preglejte. Pri osvetlitvi z belo svetlobo opazujte nastanek barvnih interferenčnih obročev, obarvanih v spektralne barve. Zgornji rob vsakega svetlobnega obroča je moder, spodnji pa rdeč. Ko se debelina filma zmanjša, se obroči, ki se prav tako širijo, počasi premikajo navzdol. Njihovo obročasto obliko pojasnjujejo obročaste črte enake debeline.
Odgovori na vprašanja:
Zakaj so milni mehurčki mavrične barve?
Kakšno obliko imajo mavrične črte?
Zakaj se barva mehurčka ves čas spreminja?
Izkušnja 3. Dve stekleni plošči temeljito obrišite, ju postavite skupaj in s prsti pritisnite skupaj. Zaradi nepopolne oblike kontaktnih površin se med ploščami tvorijo tanke zračne praznine.
Pojasnilo: Površine plošč ne morejo biti povsem ravne, zato se le na nekaj mestih dotikajo. Okrog teh mest se oblikujejo tanki zračni klini različnih oblik, ki dajejo vzorec interference. V prepustni svetlobi je maksimalni pogoj 2h=kl
Odgovori na vprašanja:
Zakaj na mestih stika plošč opazimo svetle mavrične obročaste ali nepravilne proge?
Zakaj se oblika in lokacija interferenčnih robov spreminjata s spremembo tlaka?
Izkušnja 4. Pozorno si oglejte površino CD-ja (na katerem se snema) iz različnih zornih kotov.
Razlaga : Svetlost uklonskih spektrov je odvisna od frekvence utorov, nanesenih na disk, in od vpadnega kota žarkov. Skoraj vzporedni žarki, ki padajo iz žarilne nitke, se odbijajo od sosednjih konveksnosti med utori v točkah A in B. Žarki, odbiti pod kotom, ki je enak vpadnemu kotu, tvorijo sliko žarilne nitke v obliki bele črte. Žarki, ki se odbijajo pod drugimi koti, imajo določeno razliko poti, zaradi česar pride do dodajanja valov.
Kaj opazuješ? Razloži opazovane pojave. Opišite interferenčni vzorec.
Površina CD-ja je spiralna steza s korakom, ki je sorazmeren z valovno dolžino vidne svetlobe. Difrakcija in interferenčni pojavi se pojavijo na fino strukturirani površini. Sijaj CD-jev je mavrično obarvan.
Izkušnja 5. Poglejte skozi najlonsko tkanino žarilno nitko goreče svetilke. Z vrtenjem tkanine okoli svoje osi dosežemo jasen uklonski vzorec v obliki dveh pravokotno prekrižanih uklonskih trakov.
Razlaga : V središču križa je viden bel uklonski maksimum. Pri k=0 je razlika v valovnih poteh enaka nič, zato je osrednji maksimum bel. Križ nastane, ker sta niti tkanine dve uklonski mreži, zloženi skupaj z medsebojno pravokotnimi režami. Pojav spektralnih barv je razložen z dejstvom, da je bela svetloba sestavljena iz valov različnih dolžin. Uklonski maksimum svetlobe za različne valovne dolžine dobimo na različnih mestih.
Skicirajte opazovani uklonski križ. Razloži opazovane pojave.
Izkušnje 6.
Difrakcija z majhno odprtino
Za opazovanje takšne difrakcije potrebujemo debel list papirja in žebljiček. Z žebljičkom naredite majhno luknjo v listu. Nato luknjo približamo očesu in opazujemo svetel vir svetlobe. V tem primeru je viden uklon svetlobe
Zapišite zaključek. Označite, v katerem od poskusov, ki ste jih izvedli, je bil opazen pojav interference in v katerem uklon. . Navedite primere interference in difrakcije, s katerimi ste se srečali.
Varnostna vprašanja ( Vsak učenec pripravi odgovore na vprašanja ):
Kaj je svetloba?
Kdo je dokazal, da je svetloba elektromagnetno valovanje?
Kakšna je hitrost svetlobe v vakuumu?
Kdo je odkril interferenco svetlobe?
Kaj pojasnjuje mavrično barvanje tankih interferenčnih filmov?
Ali lahko svetlobni valovi, ki prihajajo iz dveh električnih žarnic z žarilno nitko, interferirajo? Zakaj?
Zakaj debela plast olja ni mavrične barve?
Ali je položaj glavnih uklonskih maksimumov odvisen od števila mrežnih rež?
Zakaj se vidna mavrična barva mila ves čas spreminja?