تبلیغات
علوم آزمایشگاهی - آزمایش دو شکاف یانگ
 
علوم آزمایشگاهی
خاک شد هر که بر این خاک زیست / خاک چه داند که در این خاک کیست / سرانجام که باید در خاک رفت / خوشا آنکه پاک آمد و پاک رفت
اسحاق نیوتن نور را متشکل از ذرات ریزی می‌دانست که از منبع نور جدا می‌شوند، یعنی او برای نور خاصیت ذره‌ای قائل بود. در همان زمان ، هویگنس نور را موجی فرض می‌کرد که از منبع نور به اطراف منتشر می‌شود. با آنکه پدیده‌هایی وجود داشت که با نظریه ذره‌ای سازگار نبود، ولی سیطره علمی اسحاق نیوتن چنان بود که کسی با آن مخالفت نمی‌کرد و کسی نظریه هویگنس را قبول نداشت. تا اینکه در اوایل قرن نوزدهم یانگ و فرنل هر کدام با آزمایشهایی موجی بودن نور را ثابت کردند.

 
اسحاق نیوتن نور را متشکل از ذرات ریزی می‌دانست که از منبع نور جدا می‌شوند، یعنی او برای نور خاصیت ذره‌ای قائل بود. در همان زمان ، هویگنس نور را موجی فرض می‌کرد که از منبع نور به اطراف منتشر می‌شود. با آنکه پدیده‌هایی وجود داشت که با نظریه ذره‌ای سازگار نبود، ولی سیطره علمی اسحاق نیوتن چنان بود که کسی با آن مخالفت نمی‌کرد و کسی نظریه هویگنس را قبول نداشت. تا اینکه در اوایل قرن نوزدهم یانگ و فرنل هر کدام با آزمایشهایی موجی بودن نور را ثابت کردند.

آزمایشهایی در مورد تداخل و پراش تنها با فرض موجی بودن نور توجیه می‌شوند. امروزه نظر بر این است که نور ماهیت دوگانه‌ای دارد، گاهی بصورت ذره عمل می‌کند و گاهی خاصیت موجی از خود نشان می‌دهد.

وقتی دو ارتعاش نورانی به هم می‌رسند، بر هم نهاده شده و گاها نوارهای تداخلی تشکیل می‌دهند. این نوارها تنها به شرطی تشکیل می‌شوند که ارتعاشهای سازنده آنها هم پریود و همدوس باشند، یعنی اختلاف فاز آنها در هر لحظه مقدار ثابتی باشد و این امر زمانی مقدور می‌شود که ارتعاشها از یک منبع واحد حاصل شوند. یانگ اولین کسی بود که در سال 1802 به این مهم پی برد.

آزمایش یانگ

  • یانگ مقابل یک منبع نورانی ، روزنه‌ای (S) قرار داد (این روزنه خود مانند یک چشمه نور عمل می‌کند). در مقابل این روزنه صفحه‌ای گذاشت که روی آن دو روزنه S1 و S2 به فاصله کمی از هم قرار گرفته بودند. فاصله روزنه‌های S1 و S2 از روزنه یکسان بود، یعنی روزنه روی محور تقارن دو روزنه قرار می‌گرفت. در مقابل این دو روزنه هم پرده‌ای برای تشکیل تصویر جای داده شد.

  • نور خارج شده از منبع ، پس از عبور از روزنه S بصورت دو پرتو همفاز به روزنه های S1 و S2 می‌رسد. روزنه‌های S1 و S2 نیز نور را به اطراف خود گسیل می‌کنند. S1 و S2 چون منابعی همدوسند، پس پرتوهای خروجی از آنها می‌توانند روی پرده طرحهای تداخلی تشکیل دهند.

  • در نقطه تلاقی محور تقارن S1 و S2 با پرده ، دو پرتو خروجی فاصله یکسانی طی می‌کنند، پس باهم همفاز بوده و تداخل سازنده انجام می‌دهند. از اینرو ، این نقطه به صورت نوار روشن دیده می‌شود که آنرا نوار روشن مرکزی می‌گویند.

  • پرتوهای دیگری که به نقاط دیگر روی پرده می‌رسند، چون مسیر مساوی طی نمی‌کنند، باهم اختلاف راه خواهند داشت. این اختلاف راه ، باعث ایجاد اختلاف فاز می‌شود. وقتی یکی از پرتوها به اندازه یک طول موج اختلاف راه بیشتری طی می‌کند، اختلاف فاز π/2 حاصل می‌شود و نتیجه تداخل آنها اولین نوار روشن ، بعد از نوار روشن مرکزی ، خواهد بود.

  • در فاصله بین نوار روشن مرکزی و اولین نوار روشن بعد از آن ، نوار تاریکی خواهیم داشت و این نشانگر تداخل ویرانگر پرتوهای فرودی به این نقطه است. یعنی دو پرتو در فاز مخالف هم قرار داشته‌اند که پس از تداخل دامنه آنها صفر شده و منطقه تاریکی حاصل کرده‌اند.

  • اگر اختلاف فاز پرتوهای بر هم نهاده مضرب فردی از π باشد ، تداخل ویرانگر ایجاد شده و نوار تاریک بدست خواهد آمد و اگر اختلاف فاز مضرب زوجی از π باشد، تداخل سازنده باعث ایجاد نوار روشن خواهد شد. این نوارهای روشن و تاریک بطور متوالی و یک در میان در دو طرف نوار روشن مرکزی قرار می‌گیرند.


  • فاصله دو نوار روشن یا تاریک متوالی از رابطه λD/d بدست می‌آید که D فاصله صفحه دو شکاف از پرده ،‌ λ طول موج نور و d فاصله بین دو شکاف می‌باشد. برای اینکه نقاط با شدت ماکزیمم و مینیمم ( نقاط روشن و تاریک) را جدا از هم ببینیم، باید فاصله دو ماکزیمم (یا دو مینیمم) متوالی از هم زیاد باشد، لذا باید طول موج ما بلند باشد که بلندترین طول موج نور مرئی مربوط به نور قرمز است. ولی چون نور تکرنگ در طبیعت وجود ندارد ، از لیزر استفاده می‌کنیم (لیزر هلیوم - نئون). اگر از نور طبیعی با فیلتر قرمز استفاده کنیم، پهنای نوارها زیاد شده و ازشدت نور کاسته می‌شود.

  • نوارهای تاریک و روشن ایجاد شده روی پرده را طرح تداخلی می‌نامند. ملاحظه می‌شود که با اینکه چشمه‌ها نقطه‌ای‌اند، نوارها بصورت خطوط مستقیم هستند. اگر بجای چشمه‌های نقطه‌ای ، شکافهایی داشته باشیم، دوباره نوارهایی با خطوط مستقیم ولی با شدت بیشتر بدست می‌آید. از اینرو ، آزمایش یانگ را اغلب با دو شکاف انجام می‌دهند.

اندازه گیری طول موج نور

با استفاده از آزمایش یانگ ، می‌توان طول موج یک نور تکرنگ را اندازه گیری کرد. برای این منظور ، سیستم آزمایش یانگ را به ترتیبی که گفته شد، راه اندازی می‌کنیم. با جابجایی صفحه دو شکاف ، سعی می‌کنیم تصویر واضحی روی پرده تشکیل دهیم. حال موارد زیر را اندازه می‌گیریم:
  • فاصله دو شکاف از پرده (D)
  • فاصله دو شکاف از هم (d)
  • فاصله k نوار روشن یا تاریک از نوار روشن مرکزی (x)

مقادیر بدست آمده را در رابطه λ = xd/kD گذاشته و طول موج نور را بدست می‌آوریم. از این رابطه پیداست که محل نوار شماره k به طول موج نور بستگی دارد، یعنی با تغییر طول موج محل نوارها عوض می‌شود.

آزمایش یانگ با نور سفید

اگر آزمایش یانگ را با نور سفید انجام دهیم، به ازای هر یک از رنگهای موجود در نور سفید ، یک طرح تداخلی تشکیل خواهد شد و نوارهای روشن و تاریک طول موجهای مختلف نور سفید بر هم منطبق نخواهد بود. در نتیجه ، روی پرده یک نوار مرکزی سفید خواهیم داشت که چندین نوار رنگی در دو طرف آن قرار دارند و چندان قابل تفکیک نیستند. این نوارها بزودی به سوی رنگ سفید محو می‌شوند. پس همواره باید این آزمایش را با نور تکرنگ انجام دهیم.



نوع مطلب : آزمایش، 
برچسب ها :
لینک های مرتبط :
1396/06/16 22:34
My brother recommended I might like this web site.
He was entirely right. This post actually made my day.
You can not imagine simply how much time I had spent for this information! Thanks!
1396/04/6 22:16
Hi i am kavin, its my first time to commenting anywhere,
when i read this piece of writing i thought i
could also create comment due to this brilliant piece
of writing.
1396/04/4 21:35
بسیار قلب از خود نوشتن در حالی که صدایی دلنشین ابتدا آیا نه کار کاملا با من پس از برخی از زمان.
جایی درون جملات شما در واقع موفق به من مؤمن اما فقط برای کوتاه در حالی که.
من این مشکل خود را با جهش در مفروضات و یک ممکن است را سادگی به پر همه کسانی معافیت.
اگر شما در واقع که می توانید انجام من خواهد
بدون شک تا پایان در گم.
1396/02/23 08:36
Wonderful, what a weblog it is! This weblog provides useful facts to us, keep
it up.
1396/02/2 04:00
I'm not sure exactly why but this weblog is loading extremely slow for me.
Is anyone else having this problem or is it a issue on my end?
I'll check back later on and see if the problem still exists.
1396/01/31 02:18
Right here is the perfect web site for everyone who wants to find out about this topic.
You understand so much its almost hard to argue with you (not that I really
will need to…HaHa). You definitely put a brand new spin on a
topic that has been discussed for decades. Excellent stuff,
just wonderful!
1392/02/20 10:23
خوب بود مرسی هم رشته ای
1389/09/11 16:47
مرسی استفاده کردم
1389/07/10 18:43
salam..az in matlabetun estefade kardam...mamnun...
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر


آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :