www.wikidata.uk-ua.nina.az

Інтерференційний експеримент Юнга Інтерференційний дослід Юнга або Інтерферометр на подвійних щілинах оптичний прилад за

Інтерференційний експеримент Юнга

Інтерференційний дослід Юнга або Інтерферометр на подвійних щілинах — оптичний прилад, запропонований в 1802 році Томасом Юнгом для спостереження явища інтерференції когерентних світлових хвиль. Цей експеримент зіграв головну роль в прийнятті хвильової теорії світла. На думку самого Юнга, цей експеримент був найвищим досягненням його життя.

Малюнок Томаса Юнга для інтерференції від двох щілин, який спостерігався на поверхні води.

Цей прилад складається з двох вузьких щілин S1 та S2, які виконують роль двох когерентних джерел світла. Справа в тому, що через них проникають два когерентні промені світла від основного джерела світла S. Відстань між щілинами дорівнює . Віссю інтерференційної схеми Юнга є лінія, проведена від основного джерела світла через середину відстані між щілинами. База інтерферометра — це відстань від площини щілин до площини інтерференційного поля (екрану). На екрані виникає інтерференційна картина у вигляді паралельних до щілини еквідистантних світлих та темних смуг. За шириною інтерференційної смуги можна визначити довжину хвилі світла.

Геометрична схема Редагувати

Геометрична схема Юнга, поряд із дзеркалами Френеля відповідно до Захар'євського стала стандартом де-факто для розгляду явища інтерференції. В рамках даної схеми видно (див. мал.15), що інтерференція є типовим двомірним 2D-явищем. Наприклад, для його розгляду достатньо розглядати площину (), де вздовж осі розглядається інтерференційна база, а вздовж осі — цуг інтерференційних смуг. На розміри системи вздовж осі накладається тільки одна умова для дзеркал — їхня висота повинна бути більшою вдвічі за довжину хвилі світла, а також максимальна висота обумовлена зверху комфортністю спостереження інтерференційних смуг.

Кут нахилу схеми Юнга Редагувати

Кут нахилу схеми Юнга можна визначити наступним чином. Нехай довільна точка P знаходиться на інтерференційному екрані. Тоді різниця ходу між двома хвилями в точці P буде:

де  — ціле число, а значення кута Юнга буде:

При малих значеннях кута справедливе співвідношення .

Ширина інтерференційної смуги Редагувати

Нехай є відстань від точки P до центру відстані між двома щілинами. Тоді її можна подати у вигляді:

Для малих кутів Юнга , справедливе співвідношення , і тому

В загальному випадку Ширина інтерференційної смуги визначається як:

Тобто її значення збігається з аналогічним для схеми Френеля.

Зсув інтерференційної смуги Редагувати

Розглянемо збурення, що виникає на шляху двох променів, що приводить до відносної зміни фази:

Очевидно, що модуль цієї величини змінюється в діапазоні:

Оскільки при , інтерференційна картина збігається з незміщеною. Нехай - а інтеграційна смуга знаходиться на відстані від центру поля . Тоді для неї різниця ходу буде згідно з моделлю Захар'євського:

де  — інтерференційна база. Включення збурення приводить до зміни різниці ходу:

Оскільки ширина інтерференційної смуги рівна:

тому зсув інтерференційної смуги буде:

Слід відзначити, що при наявності збурення всі інтерференційні смуги (як єдина цілісність) зміщуються однаково в певну сторону, в залежності від напряму збурення.

Таким чином, основна проблема для любої інтерференційної схеми, це знаходження явного вигляду функції збурення:

та наступного порівняння з експериментальними значеннями. Тут — довільна швидкість матеріальних об'єктів, що може бути контрольованою (явно, або не явно) під час експерименту.

Див. також Редагувати

Примітки Редагувати

  1. Thomas Young (1807). A course of lectures on natural philosophy and the mechanical arts, Volume 1. Johnson (original from Princeton University). Процитовано 23 жовтня 2011. 
  2. OS Heavens & RW Ditchburn, Insight into Optics, 1991, John Wiley & sons, Chichester.
  3. Rothman, Tony (2003). Everything's Relative and Other Fables in Science and Technology. New Jersey: Wiley. ISBN 0-471-20257-6. 
  4. ↑ Захарьевский А. Н. Интерферометры. — М. : Гос. изд. оборонной промышленности, 1952. — 296 с.

Література Редагувати

  • Ландсберг Г. С. Оптика. — М. : Физматлит, 2010. — 848 с.
  • Сивухин Д. В. Оптика // Общий курс физики. — М. : Физматлит, 2006. — Т. 4. — 792 с.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Interferencijnij doslid Yunga abo Interferometr na podvijnih shilinah optichnij prilad zaproponovanij v 1802 roci Tomasom Yungom 1 dlya sposterezhennya yavisha interferenciyi kogerentnih svitlovih hvil Cej eksperiment zigrav golovnu rol v prijnyatti hvilovoyi teoriyi svitla 2 Na dumku samogo Yunga cej eksperiment buv najvishim dosyagnennyam jogo zhittya Malyunok Tomasa Yunga dlya interferenciyi vid dvoh shilin yakij sposterigavsya na poverhni vodi 3 Cej prilad skladayetsya z dvoh vuzkih shilin S1 ta S2 yaki vikonuyut rol dvoh kogerentnih dzherel svitla Sprava v tomu sho cherez nih pronikayut dva kogerentni promeni svitla vid osnovnogo dzherela svitla S Vidstan mizh shilinami dorivnyuye d displaystyle d Vissyu interferencijnoyi shemi Yunga ye liniya provedena vid osnovnogo dzherela svitla cherez seredinu vidstani mizh shilinami Baza interferometra L displaystyle L ce vidstan vid ploshini shilin do ploshini interferencijnogo polya ekranu Na ekrani vinikaye interferencijna kartina u viglyadi paralelnih do shilini ekvidistantnih svitlih ta temnih smug Za shirinoyu interferencijnoyi smugi mozhna viznachiti dovzhinu hvili svitla Zmist 1 Geometrichna shema 1 1 Kut nahilu shemi Yunga 1 2 Shirina interferencijnoyi smugi 1 3 Zsuv interferencijnoyi smugi 2 Div takozh 3 Primitki 4 LiteraturaGeometrichna shema Redaguvati nbsp Geometrichna shema Yunga poryad iz dzerkalami Frenelya vidpovidno do Zahar yevskogo 4 stala standartom de fakto dlya rozglyadu yavisha interferenciyi V ramkah danoyi shemi vidno div mal 15 4 sho interferenciya ye tipovim dvomirnim 2D yavishem Napriklad dlya jogo rozglyadu dostatno rozglyadati ploshinu x y displaystyle x y nbsp de vzdovzh osi x displaystyle x nbsp rozglyadayetsya interferencijna baza a vzdovzh osi y displaystyle y nbsp cug interferencijnih smug Na rozmiri sistemi vzdovzh osi z displaystyle z nbsp nakladayetsya tilki odna umova dlya dzerkal yihnya visota povinna buti bilshoyu vdvichi za dovzhinu hvili l displaystyle lambda nbsp svitla a takozh maksimalna visota obumovlena zverhu komfortnistyu sposterezhennya interferencijnih smug Kut nahilu shemi Yunga Redaguvati Kut nahilu shemi Yunga 8 displaystyle theta nbsp mozhna viznachiti nastupnim chinom Nehaj dovilna tochka P znahoditsya na interferencijnomu ekrani Todi riznicya hodu mizh dvoma hvilyami v tochci P bude D d sin 8 n l displaystyle Delta d sin theta n lambda nbsp de n displaystyle n nbsp cile chislo a znachennya kuta Yunga bude sin 8 n l d displaystyle sin theta frac n lambda d nbsp Pri malih znachennyah kuta spravedlive spivvidnoshennya 8 sin 8 displaystyle theta approx sin theta nbsp Shirina interferencijnoyi smugi Redaguvati Nehaj y displaystyle y nbsp ye vidstan vid tochki P do centru vidstani mizh dvoma shilinami Todi yiyi mozhna podati u viglyadi y L tan 8 displaystyle y L tan theta nbsp Dlya malih kutiv Yunga 8 displaystyle theta nbsp spravedlive spivvidnoshennya y L tan 8 L sin 8 displaystyle y L tan theta approx L sin theta nbsp i tomu y L n l d displaystyle y frac Ln lambda d nbsp V zagalnomu vipadku Shirina interferencijnoyi smugi viznachayetsya yak s y n 1 y n L l d displaystyle sigma y n 1 y n frac L lambda d nbsp Tobto yiyi znachennya zbigayetsya z analogichnim dlya shemi Frenelya Zsuv interferencijnoyi smugi Redaguvati Rozglyanemo zburennya sho vinikaye na shlyahu dvoh promeniv sho privodit do vidnosnoyi zmini fazi 3 D ϕ 2 p 0 displaystyle xi Delta phi 2 pi neq 0 nbsp Ochevidno sho modul ciyeyi velichini zminyuyetsya v diapazoni 0 3 1 displaystyle 0 leq xi leq 1 nbsp Oskilki pri 3 1 displaystyle xi 1 nbsp interferencijna kartina zbigayetsya z nezmishenoyu Nehaj N displaystyle N nbsp a integracijna smuga znahoditsya na vidstani vid centru polya y N displaystyle y N nbsp Todi dlya neyi riznicya hodu bude zgidno z modellyu Zahar yevskogo 4 d N N l a y N r s displaystyle delta N N lambda frac ay N r s nbsp de r s L displaystyle r s L nbsp interferencijna baza Vklyuchennya zburennya privodit do zmini riznici hodu d N 3 N 3 l a y N D y r s displaystyle delta N pm xi N pm xi lambda frac a y N pm Delta y r s nbsp Oskilki shirina interferencijnoyi smugi rivna s N l a y N r s displaystyle sigma N lambda frac a y N r s nbsp tomu zsuv interferencijnoyi smugi bude D s 3 l displaystyle Delta sigma xi lambda nbsp Slid vidznachiti sho pri nayavnosti zburennya vsi interferencijni smugi yak yedina cilisnist zmishuyutsya odnakovo v pevnu storonu v zalezhnosti vid napryamu zburennya Takim chinom osnovna problema dlya lyuboyi interferencijnoyi shemi ce znahodzhennya yavnogo viglyadu funkciyi zburennya 3 3 v 3 e x p displaystyle xi xi v approx xi exp nbsp ta nastupnogo porivnyannya z eksperimentalnimi znachennyami Tut v displaystyle v nbsp dovilna shvidkist materialnih ob yektiv sho mozhe buti kontrolovanoyu yavno abo ne yavno pid chas eksperimentu Div takozh RedaguvatiDzerkala Frenelya Korpuskulyarno hvilovij dualizmPrimitki Redaguvati Thomas Young 1807 A course of lectures on natural philosophy and the mechanical arts Volume 1 Johnson original from Princeton University Procitovano 23 zhovtnya 2011 OS Heavens amp RW Ditchburn Insight into Optics 1991 John Wiley amp sons Chichester Rothman Tony 2003 Everything s Relative and Other Fables in Science and Technology New Jersey Wiley ISBN 0 471 20257 6 a b v Zaharevskij A N Interferometry M Gos izd oboronnoj promyshlennosti 1952 296 s Literatura RedaguvatiLandsberg G S Optika M Fizmatlit 2010 848 s Sivuhin D V Optika Obshij kurs fiziki M Fizmatlit 2006 T 4 792 s Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Interferencijnij eksperiment Yunga amp oldid 40612543