Sari la conținut
LECȚIA 10.2 · FIZICĂ

Dispozitivul Young

Montajul, poziția franjelor, interfranja și cum se schimbă figura.

Montajul

Dispozitivul lui Young e experimentul care a dovedit natura ondulatorie a luminii.

Elementele componente:

  1. o sursă de lumină monocromatică;
  2. o fantă îngustă SS, care face lumina coerentă;
  3. două fante S1S_1 și S2S_2, apropiate, aflate la distanța 2ℓ2\ell una de alta;
  4. un ecran de observare, la distanța DD.

Fantele S1S_1 și S2S_2 devin două surse coerente, pentru că provin din aceeași undă.

Diferența de drum

Pentru un punct P aflat la distanța xx de mijlocul ecranului:

δ=2ℓxD\delta = \frac{2 \ell x}{D}

Formula e valabilă când D≫ℓD \gg \ell și D≫xD \gg x, adică pentru unghiuri mici. La BAC această condiție e mereu îndeplinită.

Pozițiile franjelor

Maxime (franje luminoase), din δ=kλ\delta = k\lambda:

xk=kλD2ℓx_k = \frac{k \lambda D}{2 \ell}

Minime (franje întunecate), din δ=(2k+1)λ/2\delta = (2k+1)\lambda/2:

xk=(2k+1)λD4ℓx_k = (2k + 1) \frac{\lambda D}{4 \ell}

Interfranja

Distanța dintre două franje luminoase consecutive (sau două întunecate consecutive):

i=λD2ℓi = \frac{\lambda D}{2 \ell}

Interfranja e constantă: franjele sunt egal distanțate. Din ea se poate determina experimental lungimea de undă a luminii.

Cum se schimbă figura

Dacă creșteInterfranja
λ\lambda (lumină spre roșu)crește
DD (ecranul mai departe)crește
2ℓ2\ell (fantele mai depărtate)scade

Greșeli frecvente

  1. Se folosește ℓ\ell în loc de 2ℓ2\ell. Fii atent ce notează enunțul: distanța dintre fante sau jumătatea ei.
  2. Se uită conversia unităților. λ se dă de obicei în nanometri, D în metri.
  3. Se confundă interfranja (distanța dintre franje) cu poziția unei franje (distanța față de centru).
EXPLOREAZĂ INTERACTIV
Ecran de observarek=-2k=-1max centralk=1k=2i = 1.20 mm

Figura e desenată la scară relativă, ca să se vadă cum se schimbă distanța dintre franje. Valorile numerice din dreapta sunt cele reale.

Interfranja
1.200 mm
i = λD / 2ℓ
Poziția maximelor
  • k=0: x = 0.00 mm
  • k=1: x = 1.20 mm
  • k=2: x = 2.40 mm
  • k=3: x = 3.60 mm

Mărește λ sau D și franjele se depărtează. Mărește distanța dintre fante și se apropie. De aceea lumina roșie dă franje mai late decât cea albastră.