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
Шаг 1. Считаем промежутки, а не полосы
Ширина интерференционной полосы — это расстояние между центрами соседних светлых полос. В условии дано расстояние сразу между первой и пятой полосой, поэтому делить его надо на число промежутков, а не на число полос:
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.
Шаг 2. Формула ширины интерференционной полосы
Для двух щелей, разделённых расстоянием , при экране на расстоянии ширина полосы
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
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 (между щелями) и (до экрана): вместо считают и получают около 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.