Интерференция

Оборудование: фонарик с 4 лампочками, двойная расческа, измерительная линейка, экран на подставке, тонкая палочка, кусок пластилина для крепления фонарика, кусок изоленты.

Расческа освещается двумя лампочками, расположенными в плоскости, параллельной расческе. За расческой расположен экран, на котором можно наблюдать тени от зубцов расчески. На рисунке вертикальный масштаб сильно преувеличен. Оказывается, что существует несколько положений расчески и экрана при которых тени от зубцов видны наиболее четко, при других положениях они размыты. Обозначим: \(a\) - расстояние от лампочек до расчески; \(b\) - расстояние от расчески до экрана; \(h\) - расстояние между лампочками; \(d\) - период расчески (расстояние между соседними зубцами).

Часть 1. Теоретическая.

1.1 Получите соотношение между указанными параметрами установки \((a, b, h, d)\) и номером положения \(m = 1, 2, 3...\) при котором тени зубцов на решетке оказываются наиболее четкими.

1.2 Укажите наглядный смысл целочисленного параметра \(m\). Укажите, сколько положений с наиболее четкими тенями можно наблюдать в таком эксперименте.

Подсказка. Рассмотрите размер тени одного периода расчески, и смещение тени при смещении лампочки.

Часть 2. Подготовительная.

2.1 Измерьте периоды двух расчесок (густой и редкой) \(d_1, d_2\) с максимальной точностью.

2.2 Измерьте непосредственно расстояния между соседними \(h_1\) и крайними лампочками \(h_2\).

С помощью кусочка изоленты Вы можете закрыть две из четырех лампочек фонарика (они расположены на его боковой поверхности). Во всех экспериментах измерения проводите для двух пар лампочек: а) открыты крайние лампочки; б) открыты две соседние лампочки.

Расположите между фонариком и экраном (их положения выберите самостоятельно) вертикально тонкую палочку. Регулируйте положения лампочки и экрана так, чтобы две тени на экране, были одинаковыми (по размерам и освещенности).

Используйте такой способ регулировки положения фонарика и экрана во всех экспериментах.}

Вам необходимо более точно определить расстояния между лампочками.

2.3 Измерьте зависимость расстояния между серединами теней палочки от отношения расстояний \(\frac{b}{a}\) для двух пар лампочек: соседних и крайних. Постройте графики полученных зависимостей.

2.4 По результатам этих измерений рассчитайте расстояния между соседними \(h_1\) и крайними лампочками \(h_2\). Оцените погрешность найденных значений.

Внимание! В дальнейшей работе будьте предельно аккуратны. Определять положения расчески и экрана довольно сложно. «подходите» к примерно найденному значению с двух сторон двигая расческу или экран сначала с одной стороны (запомните или запишите значение координаты), а затем с другой – после чего усредните полученные значения. Не подгоняйте результаты измерений под теоретические значения –не поверим и накажем.

Часть 3. Перемещение расчески.

Закрепите лампочки и экран на расстоянии \(S = a + b = 50\)см. Используя палочку отрегулируйте их взаимное положение.

3.1 Измерьте значения расстояний \(b_m\) для четырех случаев, выбирая разные пары лампочек и разные части расчески.

3.2 Проведите теоретический расчет значений \(b_m\) для всех четырех случаев.

3.3 Постройте график зависимости значений \(b_m\) от номера \(m\) для крайних лампочек и густой расчески. Определите параметры этой зависимости. Рассчитайте с помощью этого графика отношение \(\frac{d_1}{h_2}\).

Часть 4. Перемещение экрана.

Измерения проведите только для крайних лампочек и густой расчески. Закрепите фонарик и расческу на расстоянии \(a = 20\)см.

4.1 Измерьте зависимость расстояния от расчески до экрана \(b_m\) (при фиксированном значении \(a\)) от его номера \(m\).

4.2 Проведите теоретический расчет \(b_m\) для этого эксперимента.

4.3 Предложите линеаризацию полученной зависимости. постройте график линеаризованной зависимости.

4.4 Сделайте общий вывод: подтверждается ли ваша теория экспериментально.