Присоединиться

8–11 класс·высокий уровень

Опыт Юнга: найти длину волны света по расстоянию между интерференционными полосами

Условие

В опыте Юнга свет от одного источника проходит через две узкие параллельные щели, расстояние между которыми 0,5 мм. Интерференционная картина наблюдается на экране, удалённом от щелей на 2 м. Расстояние на экране между центрами первой и пятой светлых полос, отсчитанных в одну сторону от центральной, равно 9,6 мм. Найдите ширину интерференционной полосы и длину волны света, а также укажите, какому цвету она примерно соответствует.

Ответ

Ответ и полный разбор откроются после входа

Посмотреть ответ

Решение по шагам

  1. Шаг 1. Считаем промежутки, а не полосы

    Ширина интерференционной полосы Δx\Delta x — это расстояние между центрами соседних светлых полос. В условии дано расстояние SS сразу между первой и пятой полосой, поэтому делить его надо на число промежутков, а не на число полос:

    Δx=Sk2−k1.\Delta x = \frac{S}{k_2 - k_1}.

    Между первой и пятой полосами укладываются промежутки 1–2, 2–3, 3–4, 4–5 — их четыре, а не пять. Измерение сразу по нескольким полосам делают именно для того, чтобы уменьшить погрешность.

  2. Шаг 2. Формула ширины интерференционной полосы

    Для двух щелей, разделённых расстоянием dd, при экране на расстоянии L≫dL \gg d ширина полосы

    Δx=λLd.\Delta x = \frac{\lambda L}{d}.

    Отсюда видно качественно: полосы шире, если экран отодвинуть или щели сблизить, и уже — для коротковолнового (синего) света.

Осталось ещё 3 шага

  1. Шаг 3. Находим ширину полосы и приводим единицы

  2. Шаг 4. Вычисляем длину волны

  3. Шаг 5. Проверка обратной подстановкой

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Частые ошибки

  • Делят 9,6 мм на 5 (число полос) вместо 4 (число промежутков) — получается λ = 480 нм вместо 600 нм.

  • Меняют местами dd (между щелями) и LL (до экрана): вместо λ=Δx dL\lambda=\frac{\Delta x\,d}{L} считают Δx Ld\frac{\Delta x\,L}{d} и получают около 9,69{,}6 м. Длина волны порядка метров для света невозможна — видимый свет это сотни нанометров, и прикидка порядка сразу ловит перестановку.

  • Оставляют миллиметры в формуле и промахиваются в ответе в тысячи раз — все длины нужно перевести в метры.

  • Забывают, что полосы нумеруют от центральной (нулевой) — первая светлая полоса это не центр картины.

Другие задачи по теме «Оптика»