Присоединиться

Физика·Оптика·8–11 класс

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

Δx = 2,4 мм; λ = 600 нм — оранжевый участок видимого спектра, у границы с красным.

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=Sk2k1.\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 LdL \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 — откроются после входа:

  • Шаг 3. Находим ширину полосы и приводим единицы
  • Шаг 4. Вычисляем длину волны
  • 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=ΔxdL\lambda=\frac{\Delta x\,d}{L} считают ΔxLd\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»