• تعداد بازديد :
  • چهارشنبه 1394/12/05
  • تاريخ :

آزمایش یانگ برای نور

نوری از یک لیزر هلیوم- نئون به روی دو شکاف باریک و موازی هم تابیده می شود. فاصله دو شکاف از هم 0.25 میلی متر و ضخامت خود شکاف ها 0.08 میلی متر است:
آزمایش یانگ

نقاط قرمزی که در شکل بالا می بینید، خطوط تداخلی امواجی هستند که بعد از عبور از شکاف ها با هم تداخل سازنده کرده و روی پرده طرح تداخلی یا نقاط روشن تشکیل داده اند. نقاط کوچک سیاه رنگ یا تاریکی که در شکل می بینید، خطوط تداخل امواجی اند که با هم تداخل ویرانگر داشته و گره تشکیل داده اند؛ برای همین روی پرده، سیاه دیده می شوند.

نقطه قرمز مرکزی که در طرح می بینید، از تمام نقاط دیگر، بزرگ تر است. این نقطه از هر دو شکاف، فاصله یکسانی دارد و روی محور تقارن بین دو شکاف قرار دارد. امواجی که روی این خط با هم تداخل کنند، هم فاز هستند. در اینجا نیز تفسیر نقاط روشن و تاریک مشابه امواج تداخلی دو منبع روی سطح آب است.

در دو سمت نقطه روشن مرکزی، اولین نقاط روشن متقارن را می بینیم که فاصله آن ها از دو شکاف به اندازه ی یک طول موج است، که باز هم تداخل سازنده امواج را نشان می دهد. بین این اولین نقاط روشن، نقاط کوچک تاریک نشان دهنده ی تداخل ویرانگر امواج رسیده از دو شکاف هستند و فاصله آن ها از دو شکاف، به اندازه ی نصف طول موج است. بقیه نقاط نیز مشابه این تقاط اولیه تفسیر می شوند.

مقایسه: آزمایش یانگ با امواج آب و نور:

شکل زیر هر دو آزمایش را نشان می دهد. هر دو آزمایش تداخل امواج را نشان می دهند؛ اما چرا تداخل امواج نور دارای نقاط تاریک است؟

جهت دانلود فیلم آموزشی کلیک کنید.

اختلاف راه و تداخل:

در آزمایش دو شکافی یانگ، جبهه های موج به طور متقارن در تمام جهات پخش می شوند. اما این پخش شدن امواج فقط در زاویه های کوچک اتفاق می افتد. فلش زیر، پخش شدن امواج در تمام جهات را برای امواج آب نشان می دهد:

جهت دانلود فیلم آموزشی کلیک کنید.

در این فلش، دایره های خاکستری همان جبهه های موج هستند. خطوط صورتی نشان دهنده ی تداخل سازنده امواج هستند و خطوط مشکی، اختلاف راه امواج رسیده از دو شکاف را نشان می دهند. خطوط صاف خاکستری نیز نشان دهنده ی تداخل ویرانگر امواج اند.

در آزمایش یانگ، نور خاصیت موجی دارد یا ذره ای؟

*اگر نور خاصیت ذره ای داشته باشد:

فرض کنیم یک پرده در مقابل دو شکاف قرار داده و نوری تکرنگ به شکاف ها می تابانیم.

اگر نور خاصیت ذره ای داشته باشد، فقط دو باریکه از اشعه نور تکرنگ تابیده شده به شکاف ها از آن ها عبور می کند و روی پرده فقط دو خط موازی خواهیم داشت. مانند وقتی که از روی یک شابلون، رنگی را روی سطحی اسپری می کنیم. نتیجه اسپری کاملا مشخص است؛ دقیقا طرح شابلون روی سطح خواهد افتاد. پس اگر فرض کنیم نور از ذرات ریز تشکیل یافته است، دقیقا شکلی مانند شکل بالا روی پرده باید داشته باشیم. اما چرا در واقعیت چنین نیست؟

* اگر نور به صورت موج باشد:

اگر نور خاصیت موجی داشته باشد، باز هم نوری تکرنگ را به دو شکاف می تابانیم، اما نتیجه کار روی پرده چیز دیگری خواهد بود:

در واقع باریکه های نور تکرنگ بعد از گذشتن از شکاف ها پراش پیدا می کنند:

پراش چیست؟

وقتی نور از یک دریچه کوچک عبور می کند، به هنگام پخش شدن از طرف دیگر دریچه، شکلی شبیه زیر پیدا می کند که به آن پراش می گویند:

طبق شکل بالا دو دسته امواج می بینید که در برخی نقاط قله های آن ها روی هم می افتد و در برخی نقاط قله یکی روی دره دیگری قرار می گیرد:

*زمانی که قله ها روی هم بیفتند، تداخل سازنده آن ها رخ می دهد و روی پرده، نقاط روشن مشاهده می کنید.

* زمانی که قله یکی روی دره دیگری بیفتد، تداخل ویرانگر رخ می دهد و نقاط تاریک روی پرده مشاهده می کنید.

ادامه دارد...


مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: خدیجه آلچالانلو
تنظیم: مریم فروزان کیا
مسابقه ...

امتياز این سوال :
UserName