Методические рекомендации киев 2009 2




Скачать 114.28 Kb.
НазваниеМетодические рекомендации киев 2009 2
Дата публикации20.07.2013
Размер114.28 Kb.
ТипМетодические рекомендации
uchebilka.ru > Спорт > Методические рекомендации

СОВРЕМЕННЫЙ ФИЗИЧЕСКИЙ


ПРАКТИКУМ




Учебное пособие



Дифракционные оптические элементы





НАБОР 2

ПАСПОРТ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Киев - 2009

- 2 -

СОДЕРЖАНИЕ



  1. Назначение………………………………………………………..2
  2. Комплектность……………………………………………………2
  3. Технические характеристики…………………………………….3
  4. Методические рекомендации по использованию……………….5
5. Свидетельство о приёмке………………………………………….7



  1. НАЗНАЧЕНИЕ



Учебное пособие “Дифракционные оптические элементы” предназначается для наблюдения и исследования световых явлений, связанных с волновыми свойствами света, в соответствии со школьной программой 11 класса общеобразовательной школы, гимназии, лицея.
Демонстрационные элементы подобраны таким образом, что учащиеся, без особых затруднений, могут повторить знаменитые исторические опыты Юнга, Пуассона, Френеля. Появляется возможность на практике убедиться в особом характере распространения света при огибании различных по форме и размеру преград.
При этом наблюдают:
 появление светлого пятна в центре геометрической тени от экрана-диска (пятно Пуассона);
 чередование максимумов и минимумов в центре дифракционной картины, при перемещении диафрагмы относительно экрана (зоны Френеля);
 изменения в системы интерференционных полос при увеличении числа щелей (2-х, 3-х и 4-х щелях);
 интерференционную картину при дифракции на 2-х щелях Юнга и последующей интерференции;

 дифракционную картину «Зоны Френеля» (дифракции световой волны на диафрагме);
 дифракционную картину при уменьшении размера препятствия (дифракция на нити).


2. КОМПЛЕКТНОСТЬ

поз.
Обозначение
Наименование
1
2-1
Щели Юнга
2
2-2
Щели прямые
3
2-3
Щели клиновидные
4
2-4
Дифракция на «нити»
5
2-5
Диафрагмы. «Зоны Френеля»
6
2-6
Система щелей
7
2-7
Экраны. «Пятно Пуассона»
8
-
Элемент юстировочный
9
ПС
Паспорт



-3-
^ 3.ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
2-1. Щели Юнга

0.025 Дифракционная картина на щели Юнга
0.1
2-2. Щели прямые







0.1 0.2 0.05 Дифракция на щели 0.1 мм ; на щели 0.3 мм.



2-3. Щели клиновидные



1º 2º 3º






Объект Дифракционная картина



Дифракция на клиновидной щели обуславливает расширение дифракционного максимума, приходящееся на острие клина и ссужение – на его основании.

2-4. Дифракция на “нити”



0.05 0.1 0.2 0.3 (мм)
объект «нить» Дифракция на нити 0.05 мм;



-4-
2.7. Экраны. “ Пятно Пуассона “; «Зоны Френеля»





При освещении экрана-кружка расходящимся лазерным пучком, в центре дифракционной картины всегда будет находиться максимум освещённости - белое пятно.



2.6. Система щелей







Система 3-х щелей Дифракционная картина

на системе из 3-х щелей
2.5. Диафрагмы. Зоны Френеля.
При освещении объекта-диафрагмы когерентным излучением на экране будет наблюдаться дифракционная картина с белым пятном в центре (максимум), либо чёрный кружок (минимум). Вид картины определяется расстоянием между объектом и экраном (чётное или нечётное количество зон Френеля открыто при виде с центра экрана на объект).
Юстировочный элемент
Юстировочный элемент служит для расширения светового лазерного пучка. Состоит из цилиндрической и сферической линз. Цилиндрическая линза формирует расходящийся цилиндрический фронт для освещения щелей. Таким образом решается проблема эффективной концентрации энергии лазерного пучка в нужном сечении. Сферическая линза используется для освещения диафрагм, экранов т.е. демонстрационных элементов с круговой симметрией.


-5-
^ 4 . МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Для удобного и оперативного использования набора дифракционных элементов рекомендуется приобрести Оптическую мини-скамью «ОМС-1» с излучателем в виде мощного лазерного диода. Мощность излучения диода (5мВт) и длина волны света (λ = 0.635 мк) вполне подходит для эффективного наблюдения демонстрационных опытов в условиях школьного физического кабинета.

^ Многочисленные опыты школьного физического практикума реализуются на школьной оптической мини-скамье «ОМС-1» с привлечением наборов системных оптических элементов.

Если по финансовым обстоятельствам приобрести указанную скамью затруднительно, то рекомендуется купить отдельно лазерный диод мощностью не менее 5 мВт, а необходимую оснастку для проведения опытов изготовить своими силами.

Демонстрационные элементы предлагается крепить к столу, либо к подставке. Юстировочный элемент, в случае его применения, крепится с помощью резиновой стяжки к торцу призмы–подставки, на которой установлен лазерный диод. Демонстрационные элементы устанавливают приблизительно на одной оптической оси, направление которой задается лучом лазерного диода. С целью увеличения масштаба наблюдаемой световой картины, экран поворачивают на 45 град. по направлению к наблюдателям.

^ 4.1. Наблюдение явления интерференции и дифракции на щелях Юнга.
Для проведения опыта необходимо применить юстировочный элемент, а именно: цилиндрическую линзу. Появится возможность эффективно использовать энергию лазерного диода и тем самым увеличить яркость интерференционной картины на экране. Установить в ярко светящуюся линию излучения лазерного диода двойную щель Юнга (1-1). Наблюдать на экране интерференционную картину от двух дифрагированных пучков (на каждой щели).
Результаты опыта. Знаменитый опыт Юнга основан на чисто волновых процессах: дифракции и интерференции. Между собой взаимодействуют (интерферируют) лучи света, дифрагированные двумя щелями. Из-за дифракции часть светового пучка на каждой щели отклоняется от геометрического направления, и, в результате, происходит их пресечение (мала не только ширина обеих щелей, но и расстояние между ними). А так как, в отличие от солнечного света, излучение лазерного диода обладает свойствами когерентности, то, в результате взаимодействия дифрагированных пучков происходит не простое суммирование интенсивностей от каждой щели, а её перераспределение в области пересечения пучков (интерференционное сложение).
Интерференционная картина будет представлять собой чередование светлых максимумов и тёмных минимумов (интерференционные полосы). Прямые интерференционные полосы паралельные краям щелей. Количество полос не меняется при изменении расстояния между щелями и их ширины. Происходит только перераспределения интенсивности между ними.


-6-
4.2. Дифракция на щели (щели прямые)
С помощью юстировочного элемента сформировать пучок света с цилиндрическим фронтом. Установить в пучок света демонстрационный элемент 2-2.

Результаты опыта. На экране наблюдают дифракционную картину: прямые черно-белые полосы различной ширины, паралелльные краям щели.
В центре дифракционной картини находится самая широкая и самая яркая белая полоса (максимум). Справа и слева расположены менее интенсивные боковые полосы.
Поочерёдно установить в фокальной плоскости цилиндрической линзы щели разной ширины. Сравнить между собой полученные дифракционные картины.

^ Выводы с опыта: Для щели с меньшею шириною дифракционная картина и, особенно, её центральная полоса имеют большие размеры. При больших щелях дифракционная картина исчезает вовсе.
^ 4.3. Дифракция на клиновидных щелях.
Сформировать с помощью юстировочного элемента цилиндрический пучок света. Установить в пучок света демонстрационный элемент 2-3.
Результаты опыта.. Дифракционная картина представляет собой систему тёмно-ярких интерференционных полос, которые в местах наибольшей ширини щели параллельны её краям и расходятся на большие расстояния для ссуженой части.


^ 4.4. Наблюдение дифракции света на «нити» (экраны узкие).

Ввести в лазерный пучок цилиндрическую фокусирующую линзу (юстировочный элемент) и получить линейный источник излучения. В расширенном пучке установить элемент 2-4 , совместив узкий экран с фронтом волны линейного источника света. Поочерёдно ввести в лазерный пучок экраны узкие различной ширины. Наблюдать на отражающем экране за изменениями интерференционной картины.

^ Результаты опыта. Дифракционная картина представляет собой прямые интерференционные полосы, параллельные краям экрана. Интерференционные полосы наблюдаются как в области «свободного» распространения света так и в области геометрической тени. Для любого экрана узкого (нити) в центре геометрической тени находится максимум интенсивности (полоса Пуассона). Интенсивность полосы Пуассона для экрана с меньшею шириною будет большей
^ 4.5. Дифракция на экранах различной формы.
В расходящийся пучок света, от сферической линзы юстировочного элемента установить экран–диск элемента 2-5. В направлении распространения света, прошедшего около края диска, установить экран для наблюдения. Приближая либо отдаляя экран-диск, наблюдают за изменениями дифракционной картины. Распределение интенсивности будет представлять собой кольцевые интерференционные полосы, наблюдаемые как в области свободного распространения света, так и в области геометрической тени.
При любом расстоянии между экраном и дифракционным элементом в центре геометрической тени всегда будет максимум интенсивности (белое пятно Пуассона). Интенсивность пятна Пуассона-Араго при возрастании указанного расстояния тоже увеличивается.


-7-

В расширеный лазерный пучок установить диафрагмы (2-5). Для получения чёткой интерференционной картины следует пробным путём подобрать диаметр диафрагмы и определиться с расстоянием между диафрагмой и экраном. Отодвигая экран, наблюдают за сменой максимума на минимум (и наоборот) в центре интерференционной картины.

^ Выводы с опыта: с изменением расстояния между диафрагмой и экраном изменяется количество зон Френеля в области отверствия диафрагмы при рассмотрении с центра экрана.
^ 4.6. Дифракция на системе 2-х, 3-х, 4-х щелей.

Переход к дифракционной решётке.
Ввести в лазерный пучок цилиндрическую фокусирующую линзу (юстировочный элемент) и получить линейный источник излучения. В расширенном пучке установить элемент 2-6. Совместить поочерёдно системы 2-х, 3-х, 4-х щелей с световым пучком линейчатой формы и наблюдать на отражающем экране за происходящими изменениями интерференционной картины.

^ Результаты опыта:

Интерференционная картина представляет собой прямые интерференционные полосы, параллельные краям щелей. Количество интерференционных полос в дифракционной картине увеличивается с возрастанием числа щелей. Для системы из двух щелей в интерференционной картине присутствует один дополнительный максимум между двумя основными. Его не всегда видно из-за небольшой ширины и малой интенсивности. Для системы из трёх и четырёх щелей между максимумами с большой интенсивностью появляются, по два - для первой системы и по три - для второй, дополнительных максимумы большей интенсивности и ширины.(см. рис.2.5)

С увеличением пространственной частоты (числа штрихов-щелей) увеличивается угловое расхождение между дифракционными максимумами. Объясняется это тем, что между двумя соседними дифракционными максимумами должны разместиться N-1 дополнительных максимума. (N – число штрихов, приходящихся на 1 мм).

Для демонстрации дифракции света на дифракционной решётке используют нерасширенный лазерный пучок. На экране наблюдают дифракционную картину, в центре которой находится световое пятно от центрального пучка, прошедшего решётку без дифракции. По обе стороны от него размещены дифракционные порядки. Для дифракционной решётки в 100 линий/мм таких максимумов должно быть 99.

Происходит перераспределение интенсивности от дополнительных максимумов к основным. При этом, интенсивность основных максимумов возрастает пропорционально N². Наибольшую интенсивность имеют максимумы 1-го порядка

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические рекомендации киев 2009 2 iconМетодические рекомендации киев 2009 -2
Назначение

Методические рекомендации киев 2009 2 iconМетодические рекомендации киев 2009 -1
Наблюдение линейчатого спектра неоновой трубки и лампы дневного света

Методические рекомендации киев 2009 2 iconУчебное пособие набор 4 поляризационный калейдоскоп паспорт методические...
А всё таки линейно поляризованое излучение (свет) в природе существует!

Методические рекомендации киев 2009 2 iconМетодические рекомендации по проведению эпидемиологического анализа...
Методические рекомендации по проведению эпидемиологического анализа / Составители: Н. Д. Чемич, Г. С. Зайцева, Н. И. Ильина, В. В....

Методические рекомендации киев 2009 2 iconМетодические рекомендации к самостоятельным занятиям физическими...
Методические рекомендации к самостоятельным занятиям физическими упражнениями /Составители: А. Е. Серик, И. С. Шерстюк. Сумы: Изд-во...

Методические рекомендации киев 2009 2 iconМетодические рекомендации по использованию 2009
Назначение

Методические рекомендации киев 2009 2 iconМетодические рекомендации по использованию москва 2009
Назначение

Методические рекомендации киев 2009 2 iconМетодические рекомендации Предисловие Глава Методические рекомендации к разделу «Здоровье»
Коррекционно-развивающее обучение и воспитание дошкольников с нарушением интеллекта

Методические рекомендации киев 2009 2 iconМетодические рекомендации Тюмень 2000 г. Методические рекомендации...

Методические рекомендации киев 2009 2 iconМетодические рекомендации Тюмень 2000 г. Методические рекомендации...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<