Πειράματα φωτός

Πείραμα κροσσων μονής σχισμής

• α) σχισμή από δείκτη και μεσαίο δάχτυλο
• β) σχισμή από δυο στυλό ενωμένα

Εστιάζουμε με το ματι μας στην σχισμη η οποια απεχει $5-10cm$$5-10 cm$ απο το ματι μας και πισω απο την οποια υπάρχει φως π.χ. οθονη υπολογιστη. Παρατηρουνται στο μεσοδιαστημα οριζοντιες παραλληλες μαυρες γραμμες. Αυτες αποτελουν τους κροσσους σου οποιους εχουμε καταστροφικη συμβολή. Μεταβάλοντας την αποσταση απο τα δάχτυλα το μοτίβο αλλάζει.

Σχήμα 1. Διάταξη ματιού και σχισμή δύο δαχτύλων	Σχήμα 2. Η συμβολή που παρατηρείται σε διάφορες αποστασεις απο το πέτασμα (μάτι)

Σχήμα 3. Η γεωμετρία της μονής σχισμής

Η συνθήκη για τα ελάχιστα είναι:

$\alpha \cdot sin\theta =m\lambda$$α\cdot sin θ=mλ$ όπου $m=1,2,3...$$m=1,2,3...$ (1)

Εάν το πέταμα είναι σχετικά μακριά τότε:

$tan\theta \approx sin\theta \approx \theta \approx \frac{y}{D}$$tan θ\approx sin θ \approx θ \approx\cfrac{y}{D}$ (2)

Απο τις παραπάνω εξισώσεις προκύπτουν τα σημεία στο πέτασμα όπου θα παρατηρήσουμε τα ελάχιστα:

$y\approx \frac{m\lambda D}{a}$$y\approx\cfrac{mλD}{a}$

Single-Slit Diffraction – University Physics Volume 3 (opentextbc.ca)

Πείραμα φράγματος λεπτού εμποδίου που είναι ισοδύναμο με την μονή σχισμη

Diffraction with hair or wire (buffalostate.edu)

Πείραμα διπλής σχισμής

Σχήμα 4.

Η συνθήκη για τα μέγιστα είναι:

$d\cdot sin\theta =m\lambda$$d\cdot sin θ=mλ$ όπου $m=1,2,3...$$m=1,2,3...$ (1)

Εάν το πέταμα είναι σχετικά μακριά τότε:

$tan\theta \approx sin\theta \approx \theta \approx \frac{y}{D}$$tan θ\approx sin θ \approx θ \approx\cfrac{y}{D}$ (2)

Απο τις παραπάνω εξισώσεις προκύπτουν τα σημεία στο πέτασμα όπου θα παρατηρήσουμε τα ελάχιστα:

$y\approx \frac{m\lambda D}{d}$$y\approx\cfrac{mλD}{d}$

Πείραμα πολλαπλών σχισμών

Η αύξηση του αριθμού των σχισμών όχι μόνο καθιστά το μέγιστο της περίθλασης πιο οξύ, αλλά και πολύ πιο έντονο. Εάν μια δέσμη λέιζερ διαμέτρου 1 mm προσπέσει σε ένα πλέγμα 600 γραμμών/mm, τότε καλύπτει 600 σχισμές και η ένταση των γραμμών που προκύπτει είναι 90.000 φορές μεγαλύτερη από εκείνη μιας διπλής σχισμής.

Σχήμα 5.	Σχήμα 5.

Η περίπτωση του CD

Οι συμπαγείς δίσκοι χρησιμοποιούνται ευρέως ως οπτικές μνήμες αποθήκευσης. Υπάρχουν πολλοί τύποι δίσκων που διαφέρουν ως προς τη χωρητικότητα, τις φυσικές ιδιότητες των μέσων εγγραφής και τις μεθόδους εγγραφής των πληροφοριών. Αυτή η ποικιλία καθιστά δύσκολη την κατανόηση των ιδιαιτεροτήτων των δίσκων για τους μαθητές. Κατά τη διάρκεια της εκπαίδευσης στην οπτοηλεκτρονική οι σπουδαστές εισάγονται στη θεωρία της περίθλασης και στις ιδιότητες των διαφόρων τύπων συμπαγών δίσκων.

Τα πειράματα που παρουσιάζονται στοχεύουν στην καλύτερη κατανόηση και εκμάθηση των:

• της μεθόδου οπτικής μέτρησης που βασίζεται στη διάθλαση του φωτός στη δομή της τροχιάς ανάγνωσης του δίσκου,
• της δομής αποθήκευσης δεδομένων για διάφορους τύπους οπτικών δίσκων CD-DA (ψηφιακός ήχος), CD-ROM (μνήμη μόνο για ανάγνωση), CD-R (εγγράψιμος), CD-RW (επανεγγράψιμος) και DVD,
• της χωρητικότητας (650 MB, 700 MB, 790 MB, 870 MB, 1 300 MB, 4 700 MB),

Ανάλυση του φωτός

Αναλογα με το μήκος κύματος εχουμε συμβολη σε διαφορετικά σημεία, κατα συνεπεια παρατηρουμε αναλυση του λευκου φωτος.

• Optical_measurements_upon_compact_discs.pdf

Ανάλυση του φωτός με πρίσμα

Το καθε μηκος κύματος απο το οποίο που αποτελείται το λευκο φώς έχει διαφορετικό δεικτη διάθλασης, κατα συνέπεια υπάρχει διαφορετική γωνία εξοδου για το συγκεκριμένο μηκος κύματος απο το πρίσμα. Το μεγαλύτερο μήκος κύματος (κόκκινο) εχει μικρότερο δεικτη αρα και μικροτερη γωνια εκτροπής.

Φάσματα

Παρατήρηση και καταγραφή διάφορων φασμάτων (συνεχή, γραμμικά, εκπομπής και απορρόφησης)

• ΦΥΛΛΟ-ΕΡΓΑΣΙΑΣ-fasmata.doc
• paratirisi_synehon_fasmaton.pdf
• OP_SyskeviFasmaton.pdf

Πολωτικά φίλτρα

Το φως (ως ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία) είναι εγκάρσια ηλεκτρομαγνητικά κύματα τα οποία κινούνται ευθύγραμμα προς όλες τις κατευθύνσεις ξεκινώντας από μια φωτεινή πηγή. Το φως είναι σύνθεση πολλών κυμάτων με διαφορετικά επίπεδα ταλάντωσης (συχνότητες). Η κάθε μεμονωμένη ακτίνα φωτός χαρακτηρίζεται από ένα συγκεκριμένο γεωμετρικό επίπεδο, το οποίο είναι παράλληλο στην κατεύθυνση διάδοσής της. Το φως είναι γραμμικά πολωμένο όταν το επίπεδο ταλάντωσης του ηλεκτρικού πεδίου κάθε επιμέρους ακτίνας έχει καθορισμένο προσανατολισμό και διεύθυνση διάδοσης. Το φως μιας πηγής επειδή προέρχεται από την ταλάντωση πολλών ατόμων-μορίων δεν είναι πολωμένο.

Παίρνουμε δυο πολωτικά φιλτρα. Ρυθμίζοντας την μεταξυ τους γωνία το φως αποκόπτεται.

• Πολωτικό φίλτρο (φωτογραφία) - Βικιπαίδεια (wikipedia.org)

Πεταλουδες και φως

Οι πεταλουδες αλλα και αλλα ζωα οπως τα παγωνια η τα σκαιαρια οφειλουν τα εντονα χρωματα τους σε δυο λόγους:

1. Αποροφηση και εκπομπη απο τους ιστους συγκεκριμενων μηκων κυματος
2. Σε καταστρεπτικη ή ενισχυτική συμβολή συγκεκριμενων μηκων κυματος λογω της ιδιαιτερης μορφολογιας των πτερυγίων τους τα οποια παρουσιαζουν δασωδες δεντροειδες σχημα.

Πεταλουδα	Μορφολογία πτερυγίων