STUDIUL INTERFERENŢEI LUMINII CU DISPOZITIVUL YOUNG

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "STUDIUL INTERFERENŢEI LUMINII CU DISPOZITIVUL YOUNG"

Χλωρίς Μακρή
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Lucrarea 5. STUDIUL INTEFEENŢEI LUMINII CU DISPOZITIVUL YOUNG 1. Scopul lucrår Stuul nterferen e lumn, etermnarea lungm e unå a une raa lumnoase cvasmonocromatce.. Teora lucrår Fenomenul e nterferen å constå în suprapunerea a ouå sau ma multe une coerente. În optcå, acesta se materalzeazå prn apar a unu sstem e franje lumnoase întunecate. Så conseråm ouå une electromagnetce, monocromatce plane caracterzate prn aceea frecven å unghularå ω acela vector e unå k = π/λ. Intenstå le cîmpulu electrc al celor ouå une varazå în tmp spa u conform rela lor: E 1 = E ( k r1 ω t ϕ01), ϕ e = E01e ( k r ω t ϕ ) ϕ E = E e = E e, 0 (1) une E 01 E 0 sînt ampltunle constante, ar ϕ 1 ϕ sînt fazele unelor. Dacå feren a e fazå ϕ = ϕ ϕ1 råmâne constantå în tmp se spune cå unele sînt coerente temporal. Ca rezultat al suprapuner celor ouå une se ob ne o unå rezultantå caracterzatå prn ntenstatea câmpulu electrc:

2 E [ k ( r r ) + ( ϕ )] = = E01 + E0 + E01E0 cos 1 01 ϕ0 ( k + ϕ ) = E01 + E0 + E01E0 cos r () Dn teora electromagnetsmulu se te cå ntenstatea I a une une, måsuratå eventual în W/m, este propor onalå cu påtratul ampltun ntenstå cîmpulu electrc. ezultå cå ntenstatea une rezultante va f : I E = E 01 + E 0 Termenul E E cos( k r + ϕ ) 0 + E01E0 cos ( k r + ϕ ) 01 n rela a (3) se nume te termen e nterferen å. Exsten a sa face ca ntenstatea observatå så a valor cuprnse între o valoare mnmå. o valoare maxmå I mn max ( E E ) 01 0 ( E E ) I În practcå, pentru ca feren a e fazå k r + ϕ 0 så råmînå constantå în tmp, este necesar ca lumnarea surselor S 1 S så provnå e la o surså uncå, S 0. În caz contrar, într-un nterval e tmp egal cu urata e observarea, sînt emse foarte multe trenur e une e cåtre sursele S 1 S, astfel încît feren a e fazå a toate valorle posble, anulîn, în mee, termenul e nterferen å. Una ntre cele ma vech emonstra ale faptulu cå lumna poate prouce efecte e nterferen å a fost fåcutå în 1800 e cåtre savantul englez Thomas Young. Dspoztvul lu Young este prezentat în fgura 1. (3) Fg. 1

3 Lumna monocromatcå, provenn e la fanta îngustå S 0 este împår tå în ouå cu ajutorul unu ecran în care sînt practcate ouå fante reptunghulare, înguste, foarte apropate, S 1 S. Conform prncpulu lu Huygens, e la fanta S 0 pornesc une clnrce, care ajung la fantele S 1 S în acela tmp. Apo, e la fecare fantå, va porn cîte un tren e une Huygens; ec fantele se comportå ca surse coerente. Fg. Fe - stan a ntre fante P - un punct pe ecranul e observare, într-o rec e care formeazå un ungh θ cu axa sstemulu (fgura ). Cercul cu centrul în P, avîn raza PS, ntersecteazå PS 1 în B. Dacå stan a e la fante la ecran este mare în compara e cu stan a ntre fante, arcul S, B poate f conserat o reaptå ce formeazå unghur repte cu PS, PA PS 1. Atunc trunghul BS 1 S este un trungh reptunghc, asemenea cu POA, ar stan a S 1 B este egalå cu snθ. Aceastå stan å este feren a e rum ntre unele e la cele ouå fante, care ajung în P. Unele care se propagå n S 1 S pornesc în concoran å e fazå, ar pot så nu ma fe cu fazå în P, atortå feren e e rum. În punctul P se va ob ne un maxm acå feren a e rum a celor ouå une este egalå cu un numår întreg e lungm e unå, m λ. une m = 0, ±1, ±, ±3,... sn θ = mλ (3)

4 Franja centralå lumnoaså n punctul O corespune une feren e e rum nule, acå sn θ = 0. Dstan a y m ntre franja e ornul zero punctul P aflat în centrul cele e-a m - a franje este: y m = tg θ m. (4) eoarece pentru toate valorle lu m unghul θ este foarte mc, tg θ m snθ rezultå: mλ ym = sn θ m =. (5) ªtn cå nterfranja este stan a ntre ouå maxme (sau mnme) consecutve rezultå cå λ = ym+1 ym =. (6) m θ m 3. Dspoztvul expermental prezentat în fgura 3 cuprne un bec electrc O almentat rect e la re ea urmåtoarele subansamble - fxate pe supor, care pot culsa pe bancul optc B.O: Fg. 3 - fanta F 0 reptunghularå, cu eschere reglablå (joacå rolul surse S 0 ). - fantele F 1 F reptunghulare, vertcale paralele cu eschere fxå, realzate sub forma a ouå tråsåtur transparente pe o placå e stclå înnegrtå. Pe placå este notatå stan a ntre fante.

5 - subansamblul pentru måsurarea nterfranje, alcåtut ntr-un fltru optc F, o lupå L e observare a sstemulu e franje, un urub mcrometrc M e care este ata at solar tamburul graat T un fr retcular. 4. Moul e lucru Se lumneazå fanta F care este relatv eschså (1 - mm).se regleazå poz le fantelor F 1 F poz a lupe, aucînu-se în lne reaptå cu fanta F, la aceea înål me, utlzîn, eventual, o foae e hîrte rept ecran. Prvn prn lupå, se mc oreazå escherea fante F, astfel încît franjele e nterferen å så fe clare. Se måsoarå stan a. Se potrve te frul retcular pe centrul une franje se noteazå poz a x 1 a ncatorulu rglete poz a y 1 a ncatorulu tamburulu. Se rote te tamburul trecîn cu frul retcular peste un numår N e franje (5-8) upå care se noteazå N nole poz ale ncatoarelor x y. Pentru a evta pasul mort al urubulu, se recomanå ca aucerea frulu retcular la poz a n alå så se facå în acela sens în care urmeazå så se facå ulteror parcurgerea franjelor. Pentru o valoare fxatå a lu se fac 10 måsuråtor ale nterfranje. Datele se trec într-un tabel e forma: (cm) x 1 (v) y 1 (v) N x (v) y (v) (mm) λ (nm) Se mofcå nterfranja apropn sau înepårtîn lupa e fantele F 1 F. Se fac încå 10 måsuråtor ale nterfranje.

6 5. Prelucrarea atelor calculul erorlor Se calculeazå cele 10 valor ale nterfranje la fecare fxat. Se etermnå mea artmetcå a rezultatelor. Se ntrouce valoarea mee în rela a (6), etermnînu-se în acest fel λ. Se calculeazå abaterea påtratcå σ cu formula: n k= 1 ( ) k ( n 1) σ =, (7) n une n este numårul e måsuråtor, egal cu 10 în cazul e fa å. erorlor. Se calculeazå abaterea påtratcå mee σ λ cu formula e propagare a σ λ λ = = = σ λ + = = λ σ = = σ, (8) în care σ se ob ne cu rela a (7), ar pentru evaluarea lu σ se va consera cå eroarea e måsurå cu o scarå graatå este egalå cu jumåtate n valoarea cele ma mc vzun. Dervatele par ale n rela a (8) se calculeazå folosn rela a: λ =, în care se conserå egalå cu valoarea ncatå pe suportul fantelor avân o eroare egală cu jumătate n valoarea une untăţ n ultma cfră semnfcatvă. ezultatul fnal se va a sub forma: λ = λ ±. σ λ 6. Întrebår 1. Ma cunoa te alte spoztve echvalente cu spoztvul n aceastå lucrare?. Se poate utlza acest spoztv pentru a etermna lungmea e unå a raa lor ultravolete? Ce etector folos în acest caz?

Σχετικά έγγραφα

STUDIUL INTERFERENŢEI LUMINII CU DISPOZITIVUL LUI YOUNG

STUDIUL INTERFERENŢEI LUMINII CU DISPOZITIVUL LUI YOUNG UNIVESITATEA "POLITEHNICA" DIN BUCUEŞTI DEPATAMENTUL DE FIZICĂ LABOATOUL DE OPTICĂ BN - 10 A STUDIUL INTEFEENŢEI LUMINII CU DISPOZITIVUL LUI YOUNG 004-005 STUDIUL INTEFEENŢEI LUMINII CU DISPOZITIVUL LUI