- Optica Ondulatorie *Proiect coordonat de Dna. Prof. Domisoru Daniela *Elevii participanti: Simion Vlad, Codreanu Alexandru, Domnisoru Albert-Leonard *Colegiul National Vasile Alecsandri GALATI *Concursul National de Fizica, PhysWeb Introducere: 1) Fenomene fizice 2) Instrumente de laborator 3) Ce demonstreaza proiectul 4) Formule aplicate 5) Sursa de inspiratie
Fizicianul englez, Thomas Young (n. 13 iunie 1773 - d. 10 mai 1829) a adus contribuții remarcabile în diverse domenii, printre care: optica, mecanica, fiziologie, muzica. Young a aratat ca afirmatia lui Isaac Newton, cum ca (raza de)lumina ar fi o particula este doar partial adevarata. Lumina este, de fapt, o unda. Acest fapt da si numele proiectului Optica ondulatorie ; in experiment am folosit cele doua dispositive ce poarta numele fizicianului. Astfel, in laborator am filmat urmatoarele doua experimente: difractia si interferenta luminii: Difractia luminii: Difracția are loc în cazul oricărui tip de undă, inclusiv undele acustice, undele de la suprafața apei, și undele electromagnetice cum ar fi lumina vizibilă, razele x și undele radio. Întrucât obiectele materiale au și ele proprietăți ondulatorii, difracția apare și în cazul particulelor de
substanță ca electroni, protoni, neutroni și poate fi studiată conform mecanicii cuantice. În timp ce difracția are loc întotdeauna când undele întâlnesc obstacole în calea lor de propagare, efectele sale sunt în general cel mai pronunțate în cazul undelor a căror lungime de undă este de ordinul dimensiunii obstacolului. Șabloanele complexe rezultate din intensitatea unei unde difractate sunt rezultatul interferenței între diferite părți ale unei unde care au ajuns la observator urmărind căi diferite. Pe ecranul se obține o imagine formată dintr-o succesiune de benzi (franje) luminoase alternate cu benzi întunecoase dispuse paralel cu fanta. Notaţii consacrate utilizate S - sursa de lumină monocromatică - lentilă convergentă - transformă fasciculul convergent în fascicul paralel (undele sferice devin unde plane) MN - fantă din paravanul - lentilă ce focalizează lumina difractată Rețeaua de difracție Rețeaua de difracție este formată din fante înguste, rectilinii, paralele, echidistante foarte apropiate. n= numărul de trasături pe unitatea de lungime N= numărul de zgârieturi rectilinii pe o distanță L l= constanta rețelei
Diferența de drum optic se scrie: Determinarea maximelor, respectiv minimelor se face similar ca la interferență impunând condițiile: Determinarea lungimii de undă cu ajutorul rețelei optice Deoarece relația (4) devine: Pentru unghiuri mici: Deci:
2) Interferenta luminii: Interferența reprezintă fenomenul de suprapunere a două sau mai multe unde care se întâlnesc într-un punct din spațiu. Pentru a obține un fenomen de interferență staționar, undele trebuie să aibă aceeași frecvență și să fie coerente, adică să aibă o diferență de fază constantă. În acest caz, în anumite puncte din spațiu se vor forma zone cu aceeași valoare a intensității rezultante numite franje de interferență. Franjele pot fi de minim sau de maxim, în funcție de valoarea amplitudinii rezultante. = (2l i)/d, =lungime de unda (mm) 2l= distanta dintre sursele secundare de lumina D=distranta de la ecran la planul surselor In laborator am studiat si masurat undele de lumina atat la difractie, cat si la interferenta. Dispozitivul lui Young pentru interferenta are inscriptionata distanta dintre sursele secundare de lumina (2l) masurata in mm, si anume: 0,5; 0,7; 0,9 mm. De asemenea, am masurat distanta (D) de la plasa pe care am proiectat lumina pana la locul de unde proiectam lumina, din metru in metru, avand in total 9m in laborator, deci 27 de masuratori. Cu rigla am citit distanta dintre cele 2 fascicule de lumina proiectate pe ecran(i) si am calculat lambda, lungime de unda, obtinand valorile de mai sus. Pe laserul pe care l-am folosit era deja calculata lambda, astfel am calculat Λ (delta lambda). In final am
comparat lungimea de unda a fasciculului laser obtinuta pe cale experimentala cu valoarea teoretica si valorile au fost foarte apropiate. La difractie am facut tot cate 3 masuratori, la fiecare metru. De data aceasta, cunosteam l (m) si D, x fiind de citit, iar lambda de calculate. La fiecare m, l din dispozitivul folosit indica 0.00001(10 la minus 5); 0,334*0,00001; 0,167*0,00001, iar pentru a determina valoarea lui x am folosit o ruleta, data fiind distanta cu mult mai mare decat la interferenta.