Класс!ная физика



Оптика. Интерференция. Опыт со щелью. Опыт с тонкой пленкой. Превращение иголки. Опыты

09.2017

Световые волны, как и всякие колебания, могут при определенных условиях и складываться и вычитаться. Когда волны одинаковой длины складываются, происходит усиление света, а когда они вычитаются друг из друга, свет ослабляется или исчезает совсем/



ОПЫТ СО ЩЕЛЬЮ


Для опыта нужно изготовить довольно простой прибор. Возьмите кусочек плотной черной бумаги и лезвием безопасной бритвы сделайте в ней прорезь длиной три сантиметра. Получилась очень узкая щель — это и есть наш прибор.

Эта щель обладает свойством складывать и вычитать световые волны. Посмотрите через нее днем на небо. Вы увидите множество черных параллельных полосок, расположенных вдоль щели. Черные полоски — там, где света нет. В тех местах щели, где есть черная полоска, световые волны как бы «съели» друг друга. Точнее будет сказать, световые волны одинаковой длины вычлись друг из друга и свет в этом месте исчез: образовалась темнота — маленькая черная полоска.

Теперь посмотрите через эту щель на более яркий источник света — на нить горящей электрической лампочки (щель поверните по возмож­ности вдоль раскаленной нити). Кроме черных полосок, увидите по обе стороны нити лампочки множество радужных нитей. По мере удаления от яркой части, от середины, эти радужные нити становятся более тусклыми. Узкая щель обладает способностью, складывая и вычитая световые волны, еще и сортировать их по отдельным цветам (то есть по длинам волн).

Проделывая эти опыты, регулируйте ширину щели. Она должна быть очень узкой, предельно узкой. Этого легко добиться, раздвигая в разные стороны края бумаги.



ОПЫТ С ТОНКОЙ ПЛЕНКОЙ



Тонкие пленки тоже ооладают способностью разлагать свет на все цвета радуги. Здесь имеются в виду самые тонкие пленки, какие только можно встретить в природе или создать своими руками, например, при выдувании пузырей, наблюдая пятна машинного масла на мокром асфальте и лужах, поверхность перламутровых раковин, состоящую из тончайших чешуек. Очень красивы пленки, получающиеся при растекании капли лака для ногтей по поверхности воды.

Налейте в тарелку чистую воду и капните туда каплю лака: она растечется тонким слоем по воде. Сделайте из проволоки колечко (диаметром около шести — восьми сантиметров) и, для удобства, ручку. Подденьте кольцом пленку лака и, слегка наклоняя его, снимите пленку. Она будет играть всеми цветами радуги. Такая пленка может храниться довольно долго.




Луч белого света, попадая на тонкую пленку или чешуйку, частично отражается от нее, а частично проходит вглубь и отражается от ее внутренней поверхности. Оба эти отражения попадают к нам в глаза. Ясно, что оба отраженных луча немного отличаются друг от друга: они прошли разные пути. Разница в пути, как вы догадались, примерно равна двойной толщине пленки. Когда имеешь дело с такими маленькими величинами, как длины световых волн, толщина даже самой тонкой пленки все равно оказывается огромной и разность хода у отраженных лучей получается большой.

Что же происходит с этими двумя отраженными лучами?
Они складываются, вернее, складываются их волны и попадают в наши глаза уже не в виде белого луча, а луча какого-то цвета. Цвет зависит от того, какова толщина пленки (какая получилась разность хода),и от того, под каким углом мы смотрим на эту пленку.



ДИАФРАГМА ИЛИ ПРЕВРАЩЕНИЕ ИГОЛКИ


В куске картона размером с ладонь прорежьте прямоугольное отверстие длиной 3,3 сантиметра и шириной 0,5 сантиметра. Приложите к кар­тонке лезвие безопасной бритвы, перекрыв отверстие до половины его ширины. Лейкопластырем закрепите лезвие на картоне. Затем положите на картон, на открытую часть отверстия до половины его ширины, второе лезвие. Между первым и вторым лезвием оставьте щель шириной 0,5 миллиметра. Второе лезвие тоже закрепите. Получился прибор для нашего опыта с иголкой.






Опыт 1



Поднесите картонку к глазу, повернув щель в горизонтальное положение. Посмотрите сквозь щель на иголку, которую тоже надо держать горизонтально на расстоянии пяти сантиметров от картонки. Вы увидите четкое изображение иголки. Поверните иголку перпендикулярно щели — видимая сквозь щель часть иголки стала размытой, прозрачной.

Что же произошло?
Лучшее расстояние для рассматривания мелких предметов вблизи (как и для чтения) считается равным примерно 25 см для нормальных глаз. Но когда вы держите иголку очень близко от глаза, глаз не способен так настроиться, чтобы изображение получилось резким. Но к этому еще добавляется явление так называемой иррадиации. Оно происходит из-за несовершенства нашего зрения, когда светлые предметы нам кажутся несколько больше размером, чем черные. Попробуйте рассмотреть тонкую черную проволоку, расположив ее против яркого света. Даже на расстоянии лучшего зрения она нам покажется тоньше, чем есть, и притом с нерезкими краями.

Почему же в горизонтальном положении иголка была видна хорошо?
Все дело в щелевой диафрагме, через которую мы на нее смотрели. Диафрагмы обладают способностью увеличивать резкость изображения, позволяют рассматривать предмет на более близком расстоянии. И явление иррадиации уменьшилось, так как щель уменьшила светлое пространство вокруг горизонтальной иголки.

Чтобы убедиться, какую важную роль здесь играет диафрагма, отнимите ее от глаза, оставив на том же месте горизонтальную иголку. Сразу же иголка станет расплывчатой, как говорят, не в фокусе.


Опыт 2


Приблизьте страницу книги к одному глазу на расстояние пять сантиметров. Если у вас нормальное зрение, то вы вряд ли сможете различить расплывчатые буквы. Но если вы будете на таком же расстоянии смотреть на буквы через проколотое иголкой в тонком картоне отверстие, то увидите буквы очень четко, и даже увеличенного размера. Диафрагма увеличения не делает. Она дает возможность приблизить глаз к рассматриваемому предмету. Возможность разглядывать мелкие предметы зависит от угла зрения. Угол зрения образуют прямые линии, мысленно проведенные от краев рассматриваемого предмета на наш глаз. Чем больше угол зрения, тем лучше различимы подробности на рассматриваемом предмете. При рассматривании букв на очень близком расстоянии угол зрения значительно увеличивается, а диафрагма обеспечивает четкость изображения.


Источники: Ф. Рабиза "Опыты без приборов"





Устали? - Отдыхаем!

Вверх