Наблюдение интерференции и дифракции света

Цель работы: экспериментально изучить явление интерференции и дифракции

Оборудование: Лампа электрическая с прямой нитью накала, мыльная вода, компакт – диск спиртовка, спички, лезвие безопасной бритвы, капроновая ткань черного цвета, пинцет, штангенциркуль, две стеклянные пластины, рамка из проволоки, стеклянная трубка.

 

Теоретическое обоснование. Явление наложения волн, когда в одних точках пространства происходит их (постоянное во времени) усиление, а в других – ослабление называется интерференцией. Устойчивая интерференционная картина будет наблюдаться только в том случае, когда волны будут иметь одинаковую длину волны и согласованы друг с другом. Поэтому обычно интерференция наблюдается при наложении волн, испущенных одним и тем же источником, но пришедших в данную точку разными путями.

При прохождении у краев препятствий свет отклоняется от прямолинейного распространения, потому что световые волны огибают препятствия, размеры которых сравнимы с длиной волны. Отклонение света от прямолинейного распространения называется дифракцией.

 

Вопросы для самоконтроля по теории.

1. Что называют интерференцией света?

2. Какие волны называют когерентными?

3. Что называют дифракцией света?

 

Практическая работа:

Опыт 1. Опустите проволочную рамку в мыльный раствор. Пронаблюдайте и зарисуйте интерференционную картину в мыльной пленке. При освещении пленки белым светом (от окна или лампы) возникает окрашивание светлых полос: вверху – в синий цвет, внизу – в красный.

С помощью стеклянной трубки выдуйте мыльный пузырь. Пронаблюдайте за ним. При освещении его белым светом наблюдают образование цветных интерференционных колец. По мере уменьшения толщины пленки кольца, расширяясь, расширяясь перемещаются вниз.

 

Контрольные вопросы

1. Почему мыльные пузыри имеют радужную окраску?

2. Какую форму имеют радужные полосы?

3. Почему окраска пузыря все время меняется?

 

Опыт 2. Тщательно протрите стеклянные пластинки, сложите их вместе и сожмите пальцами. Из-за неидеальности формы соприкасающихся поверхностей между пластинками образуются тончайшие воздушные пустоты, дающие яркие радужные кольцеобразные или замкнутые неправильной формы полосы. При изменении силы, сжимающей пластинки, расположение и форма полос изменяются как в отраженном, так и в проходящем свете. Зарисуйте увиденные вами картинки.

Контрольные вопросы

1. Почему в отдельных местах соприкосновения пластин наблюдаются яркие радужные кольцеобразные или неправильной формы полосы?

2. Почему с изменением нажима изменяются форма и расположение полученных интерференционных полос?

 

Опыт 3. Положите горизонтально на уровне глаз компакт- диск. Что вы наблюдаете? Объясните наблюдаемые явления. Опишите интерференционную картину.

 

Опыт 4. Возьмите с помощью пинцета лезвие безопасной бритвы и нагрейте его над пламенем горелки. Зарисуйте наблюдаемую картину (или приклейте лезвие в тетрадь).

Контрольные вопросы

1. Какое явление вы наблюдали?

2. Как его можно объяснить?

3. Какие цвета, и в каком порядке появляются на поверхности лезвия при его нагревании?

Опыт 5. Посмотрите сквозь черную капроновую ткань на нить горящей лампы. Поворачивая ткань вокруг оси, добейтесь четкой дифракционной картины в виде двух скрещенных под прямым углом дифракционных полос. Зарисуйте наблюдаемый дифракционный крест.

 

Опыт 6. Пронаблюдайте две дифракционные картины при рассмотрении нити горящей лампы через щель, образованную губками штангенциркуля (при ширине 0,05 мм и 0,8 мм). Опишите изменение характера интерференционной картины при плавном повороте штангенциркуля вокруг вертикальной оси (при ширине щели 0,8 мм).

Запишите выводы. Укажите, в каких из проделанных вами опытов наблюдалось явление интерференции? дифракции?

 

Лабораторная работа № 12