Akkurat nå er 99 pålogget.

Fysikk

Intereferens

05. januar 2016 av sara98 (Slettet) - Nivå: Vgs

Hei, jeg holder på å øve til en prøve jeg skal ha denne uken. Jeg skjønner ingenting det med lysmaksimum, dobbelspalte og intereferens. Jeg har ingen peiling på det som står i boka. Kan noen vær så snill forklare meg det?


Brukbart svar (2)

Svar #1
05. januar 2016 av Sigurd

Jeg forstår at dette kan være litt vanskelig, og selve konseptet er ikke så enkelt å faktisk forstå, men det er i alle fall et fenomen som vi kan observere. La oss ta det fra starten av, steg for steg, og så kan vi se om vi kommer noen vei. Spør hvis noe er uklart, eller om det er noe mer konkret du lurer på.

______________________________________________________________________________________

Bølger har en spesiell egenskap (enten vi snakker om lysbølger eller vannbølger):

Bølger kan være på samme sted til samme tid. Dette kalles superposisjonsprinsippet.

Hvis to like bølgetopper er på samme sted samtidig, vil vi få en "dobbelt så stor" bølge akkurat her (til venstre på figuren under). Dette kalles konstruktiv interferens (bølgen blir sterkere, den "konstrueres"). Hvis en bølgetopp og en bølgedal er på samme sted samtidig vil vi få null utslag (til høyre på figuren under). Dette kalles destruktiv interferens (bølgen blir svakere, den "destrueres")

Når vi sender f.eks. lys (en "rett lysstråle") eller vann (plane/rette bølger) mot en liten sprekk i en vegg, skjer noe litt mystisk på den andre siden av veggen. Da vil de rette/plane bølgene komme ut som "sirkelbølger". Dette har jeg prøvd å skissere på figuren under. Strekene symboliserer bølgetopper.

Hvis vi lager to små sprekker, i stedet for én, vil vi få to sett med sirkelbølger. En fra hver åpning. Siden det er den samme bølgen som treffer begge de to sprekkene på venstre side av veggen, vil de to settene med sirkelbølger på høyre side ha samme frekvens og svinge i fase. Det vil si at når det kommer en bølgetopp fra den ene sprekken, kommer det også en bølgetopp fra den andre sprekken. Strekene symboliserer fremdeles bølgetopper.

Som du ser, noen steder vil en bølgetopp møte en annen bølgetopp (du ser det særlig godt på den blå figuren over, der bølgestrekene er ekstra sterke der to bølgetopper møtes). Noen steder vil bølgetoppene møte bølgedaler (dvs en strek treffer "midt i det hvite området" på figuren over).

På figuren under har jeg markert der bølgetopp møter bølgetopp. Midt mellom disse strekene vil bølgetopp møte bølgedal. Da får vi, som vi så over, dobbelt så sterk bølge langs de svarte strekene (der topp møter topp) og vi får null utslag midt mellom disse. Det blir en gradvis overgang fra maksimum (de svarte strekene) til minimum (midt mellom de svarte strekene).

Hvis vi nå setter inn en skjerm, vil vi se ekstra sterkt lys der de svarte strekene treffer skjermen, og så gradvis svakere lys til det blir null lys midt mellom de svarte strekene, og så gradvis sterkere til neste svarte strek. Dette er forsøkt illustrert under (men det kommer ikke så godt frem at lyset går gradvis fra maks til min)

Nå har vi altså den grunnleggende forståelsen om hva som skjer.

Noen steder treffer en bølgetopp en annen bølgetopp og gir lysmaksimum (sterkt lys). Andre steder treffer bølgetopp bølgedal og gir lysminimum (svakt/null lys)

Så kommer vi til hvordan vi kan regne på dette. Hvor får vi lysmaksimum, og hvor får vi lysminimum?
Da bruker vi resultatet fra Youngs dobbeltspalteforsøk. Jeg kommer ikke til å utlede denne her (det står vel et bevis i boka, prøv evt. å forstå det). Formelen er

Youngs dobbeltspalteforsøk

d \sin{\theta} = n\lambda

Her er d avstanden mellom spaltene/sprekkene i veggen, \lambda er bølgelengden til lyset, \theta er vinkelen til lysmaksimum nummer n.

 Så hvis et lys med bølgelengde \lambda = 650 \text{ nm} treffer en dobbeltspalte med sprekk-åpning d = 5{,}0 \cdot 10^{-6} \text{ m}, vil vinkelen til lysmaksimum nummer 2 være gitt ved:
\sin{\theta} = \frac{n\lambda}{d} = \frac{2 \cdot 650 \cdot 10^{-9} \text{ m}}{5,0 \cdot 10^{-6}\text{ m}} = 0{,}26
Invers sinus gir da vinkelen
\theta = 15{,}1 \degree

Hvis vi kjenner avstanden r mellom skjermen og spalten kan vi nå f.eks. regne ut hvor langt det er mellom lysmaksimum nummer 0 og lysmaksimum nummer 2 ved å bruke tangens.

Vi kan også gjøre motsatt, hvis vi kjenner avstanden mellom lysmaksimum nummer 0 og nummer 2, vil vi kunne regne ut vinkelen med tangens, og dermed kan vi bruke Youngs formel til å regne ut bølgelengden til lyset.

Jeg håper dette kan hjelpe deg litt på veg. Lykke til!


Brukbart svar (0)

Svar #2
05. januar 2016 av Sigurd

Se eventuelt disse trådene. De handler alle om interferens og Youngs dobbeltspalte og gir noen eksempler på hvordan løse noen oppgaver.

• spalte

• Lysmaksimum og lysminimum

Fysikk 1 Bølger


Svar #3
06. januar 2016 av sara98 (Slettet)

Tusen takk! Jeg tror jeg begynner å skjønne det nå. Jeg føler meg blind, for jeg ser ikke lysminimum. Lysmaksimum skjønte jeg, men ikke lysminimum.


Brukbart svar (0)

Svar #4
06. januar 2016 av Sigurd

Ja, lysminimum er vanskeligst å se. Men hvis du ser sånn ca midt mellom to svarte streker, så ser du kanskje at den blå streken aldri krysser en annen blå strek, men ligger midt i et hvitt område. De blå strekene går her "på skrå" over et hvitt felt. Midten av et hvitt område svarer til en bølgedal, så vi får altså bølgetopp pluss bølgedal som sammen gir null utslag.

Brukbart svar (0)

Svar #5
06. januar 2016 av Sigurd

I Youngs formel finner du forresten lysminimum ved å sette inn
(n + 1/2). Dvs 1/2, 3/2, 5/2, 7/2 osv i stedet for n = 0, 1, 2, 3, ...

Svar #6
06. januar 2016 av sara98 (Slettet)

Nå ser jeg det. Tusen takk! Setter virkelig pris på hjelpen :)


Brukbart svar (0)

Svar #7
06. januar 2016 av Sigurd

Så bra! Lykke til med prøven! :D

Skriv et svar til: Intereferens

Du må være pålogget for å skrive et svar til dette spørsmålet. Klikk her for å logge inn.
Har du ikke en bruker på Skolediskusjon.no? Klikk her for å registrere deg.