Модели опыта Юнга и колец Ньютона.

На самом деле явления, говорящие о том, что свет - это волна, были известны ещё Ньютону. Он поставил опыт, в котором наблюдал т.н. "кольца Ньютона". Повторить этот опыт и посмотреть, что же это такое - "кольца Ньютона", вы сможете с помощью компьютерной модели. А зная то, что мы с вами уже рассмотрели вы сможете сделать то, чего не получилось у Ньютона с точки зрения корпускулярной теории света. А именно - дать объяснение этому явлению.

Самостоятельная работа учащихся с компьютерными моделями из электронного учебника "Открытая физика 2.5"

Опыт Юнга.

Опыт Юнга является первым интерференционным опытом, получившим объяснение на основе волновой теории. В опыте Юнга свет от источника проходит через две близко расположенные щели. Световые пучки, расширяясь из-за дифракции, падают на удаленный экран. В области перекрытия световых пучков возникают интерференционные полосы.

Если расстояние между щелями равно d, а расстояние от плоскости щелей до экрана равно L, то угол схождения лучей на экране ψ = d / L (при d << L). Угол ψ определяет ширину Δl интерференционных полос:

Δl = λ / ψ = λL / d.

Измеряя ширину полос Δl, Юнг впервые определил длины волн световых лучей разного цвета.

Компьютерная модель является аналогом интерференционного опыта Юнга. Можно изменять длину световой волны λ и расстояние между щелями d. На дисплее возникает в увеличенном масштабе интерференционная картина и распределение интенсивности на экране.

В нижнем окне высвечиваются значения угла ψ сходимости лучей на экране и ширина интерференционных полос.

Кольца Ньютона.

Интерференционная картина, возникающая при отражении света от двух поверхностей воздушного зазора между плоской стеклянной пластинкой и наложенной на нее плоско-выпуклой линзой большого радиуса кривизны, называется кольцами Ньютона. Радиусы колец Ньютона зависят от длины волны λ падающего света и радиуса кривизны R выпуклой поверхности линзы. В центре картины всегда наблюдается темное пятно. Радиус r_m m-го темного кольца равен

где r₁ – радиус первого темного кольца. Измеряя на опыте радиусы темных колец можно определить радиус кривизны R поверхности линзы по известному значению длины волны λ.

Компьютерный эксперимент является аналогом интерференционного опята Ньютона. Можно изменять длину волны λ света и радиус кривизны R поверхности линзы. На экране возникает в увеличенном масштабе картина колец Ньютона и высвечивается значение радиуса r₁ первого темного кольца.

Вопрос ученикам: попытайтесь дать объяснение увиденному. (в опыте наблюдается интерференционная картина)