شرق آزما - شرق آزما

هدف آزمایش:
1- بررسی پدیده تداخل نور بوسیله دو منشور فرنل
2- اندازه گیری طول موج نور
وسایل آزمایش :
لامپ سدیم، سه پایه رومیزی کوچک قابل تنظیم (2عدد)، ستون با قطر10 و طول 500 میلیمتر، بست 10 به 8 ، تغذیه سدیم و قاب لامپ، دو منشور فرنل، اسلاید گیر، ریل اپتیکی مدرن، لغزنده ریل اپتیکی مدرن    (2عدد)، میکروسکوپ مكانيكي، ستون با قطر10و طول 180 میلیمتر، متر.

تئوری آزمایش
اندکی بعد از انجام آزمایش دو روزنه یانگ این عقیده قوت گرفت که نوارهای تاریک و روشنی که وی مشاهده کرده در واقع پدیده تداخل نبوده است و احتمالا این نوارها نتیجه رفتار پیچیده نور در برخورد با لبه شکاف ها بوده است به همین جهت تئوری موجی نور هنوز کاملا مورد قبول نبوده است،

مدت زیادی نگذشت که فرنل چندین آزمایش جدید در مورد تداخل دو پرتو نور ارائه داد . یکی از این آزمایش ها دو منشور فرنل بود. دو منشور فرنل مطابق شکل(1) از شکاف S دو تصویر مجازی S2 وS1 بوجود می آورند و امواج صادره از دو تصویر S2وS1 با هم تداخل کرده و فریزهایی مشابه فریزهای آزمایش یانگ بوجود می آورند. مشابه آزمایش دو روزنه یانگ می توان با اندازه گیری فاصله دو فریز متوالی (i) ایجاد شده بوسیله دو منشور طول موج نور به کار رفته را حساب کرد. اگر D1 فاصله دو منشوراز شکاف ، D2 فاصله سطح کانونی میکروسکوپ از دو منشور و d فاصله دو تصویر S2 وS1 از هم باشد فاصله دو فریز متوالی برابر خواهد بود با:
(1)

       شکل(1)
روش آزمایش
ریل اپتیکی را برروی سه پایه آن نصب کرده و پیچ آن را سفت کنید. شکاف متغیر (S) را در انتهای آن نصب و لامپ سدیم را درمقابل آن طوری قراردهید که روشنایی یکنواختی از آن خارج¬گردد. سپس دومنشور را در مقابل شکاف S و به فاصله ای در حدود 5 سانتیمتر از آن بر روی ریل به نحوی سوار کنید که راستای راس دو منشور با شکاف S موازی باشد، اگر راستای راس دومنشور با شکاف متغیر موازی نیست بوسیله چرخاندن شکاف متغیر، شکاف را با راس دومنشور موازی کنید برای دقت بیشتر با پیچاندن پیچ توازی آن می توانید شکاف متغیر را به میزان دلخواه بچرخانید.

حال سر خود را از یک سمت به طرف دیگر حرکت دهید. اگر دو روزنه ای که در دومنشور دیده می شوند کاملا موازی باشند وقتی چشم را به یک طرف تغییر مکان دهید هر تصویر بناگاه در امتداد تمام طولش ناپدید خواهد شد. اگر توازی را کامل برقرار کرده باشید می توانید با می دقت فریزهای ریزی را مشاهده کنید. اکنون ارتفاع میکروسکوپ را چنان قرار دهید که چشمی آن مقابل دومنشور قرار بگیرد. دقت داشته باشید که در این حالت بایستی فاصله شیئی میکروسکوپ از دومنشور بیش از 9 سانتیمتر باشد، درصورتیکه این فاصله کمتر از این میزان است با دور کردن ریل از میکروسکوپ و یا با عقب کشیدن شیئی بوسیله پرخاندن پیچ کنار آن این فاصله را ایجاد نمایید.
فریزها را با میکروسکوپ مشاهده کنید. برای وضوح بیشتر می توانید با چرخاندن پیچ توازی شکاف متغیر و مشاهده همزمان فریزها از داخل میکروسکوپ شرط توازی را با دقت بیشتری اعمال کنید. همچنین می توانید با تغییر شدت نور بوسیله کاهش و یا افزایش پهنای شکاف متغیر وضوح فریزها را بازهم بالاتر ببرید.
اکنون i را برای حداقل 5 فریز متوالی اندازه بگیرید. فاصله D2 وD1 را با وسیله دقیقی مانند کولیس به دقت اندازه بگیرید، برای اندازه گیری فاصله D2 کافی است فاصله دو منشور را از شیئی میکروسکوپ پیدا کرده و از این فاصله دید واضح میکروسکوپ ( ) را کم کنید.
برای بدست آوردن دید واضح میکروسکوپ ( ) کافیست تصویر کاغذی را بوسیله میکروسکوپ به طور واضح مشاهده نمایید در این حالت فاصله شیئی تا کاغذ همان دید واضح میکروسکوپ ( ) می باشد.
برای اندازه گیری d ساده ترین روش آن است که ریل را آنقدر جلو ببرید تا دو شکاف S2 وS1 در سطح کانونی میکروسکوپ قرار بگیرید و دو شکاف کاملا واضح دیده شود و سپس به کمک حرکت افقی میکروسکوپ فاصله دو شکاف را اندازه بگیرید.
مقادیر اندازه گیری شده dو D2وD1 را در جدولی خلاصه کرده و مقدار متوسط i را حساب کنید و به کمک رابطه (1) مقدار   را محاسبه کنید.

سوال:
محل تشکیل فریزها در دو منشور فرنل کجاست؟

آزمایش دو منشور فرنل

هدف آزمایش:

1- بررسی پدیده تداخل نور بوسیله دو منشور فرنل

2- اندازه گیری طول موج نور

وسایل آزمایش :

لامپ سدیم، سه پایه رومیزی کوچک قابل تنظیم (2عدد)، ستون با قطر10 و طول 500 میلیمتر، بست 10 به 8 ، تغذیه سدیم و قاب لامپ، دو منشور فرنل، اسلاید گیر، ریل اپتیکی مدرن، لغزنده ریل اپتیکی مدرن (2عدد)، میکروسکوپ مكانيكي، ستون با قطر10و طول 180 میلیمتر، متر.

تئوری آزمایش

اندکی بعد از انجام آزمایش دو روزنه یانگ این عقیده قوت گرفت که نوارهای تاریک و روشنی که وی مشاهده کرده در واقع پدیده تداخل نبوده است و احتمالا این نوارها نتیجه رفتار پیچیده نور در برخورد با لبه شکاف ها بوده است به همین جهت تئوری موجی نور هنوز کاملا مورد قبول نبوده است،

مدت زیادی نگذشت که فرنل چندین آزمایش جدید در مورد تداخل دو پرتو نور ارائه داد . یکی از این آزمایش ها دو منشور فرنل بود. دو منشور فرنل مطابق شکل(1) از شکاف S دو تصویر مجازی S₂ وS₁ بوجود می آورند و امواج صادره از دو تصویر S₂وS₁ با هم تداخل کرده و فریزهایی مشابه فریزهای آزمایش یانگ بوجود می آورند. مشابه آزمایش دو روزنه یانگ می توان با اندازه گیری فاصله دو فریز متوالی (i) ایجاد شده بوسیله دو منشور طول موج نور به کار رفته را حساب کرد. اگر D₁ فاصله دو منشوراز شکاف ، D₂ فاصله سطح کانونی میکروسکوپ از دو منشور و d فاصله دو تصویر S₂ وS₁ از هم باشد فاصله دو فریز متوالی برابر خواهد بود با:

(1)

شکل(1)

روش آزمایش

ریل اپتیکی را برروی سه پایه آن نصب کرده و پیچ آن را سفت کنید. شکاف متغیر (S) را در انتهای آن نصب و لامپ سدیم را درمقابل آن طوری قراردهید که روشنایی یکنواختی از آن خارجگردد. سپس دومنشور را در مقابل شکاف S و به فاصله ای در حدود 5 سانتیمتر از آن بر روی ریل به نحوی سوار کنید که راستای راس دو منشور با شکاف S موازی باشد، اگر راستای راس دومنشور با شکاف متغیر موازی نیست بوسیله چرخاندن شکاف متغیر، شکاف را با راس دومنشور موازی کنید برای دقت بیشتر با پیچاندن پیچ توازی آن می توانید شکاف متغیر را به میزان دلخواه بچرخانید.

حال سر خود را از یک سمت به طرف دیگر حرکت دهید. اگر دو روزنه ای که در دومنشور دیده می شوند کاملا موازی باشند وقتی چشم را به یک طرف تغییر مکان دهید هر تصویر بناگاه در امتداد تمام طولش ناپدید خواهد شد. اگر توازی را کامل برقرار کرده باشید می توانید با می دقت فریزهای ریزی را مشاهده کنید. اکنون ارتفاع میکروسکوپ را چنان قرار دهید که چشمی آن مقابل دومنشور قرار بگیرد. دقت داشته باشید که در این حالت بایستی فاصله شیئی میکروسکوپ از دومنشور بیش از 9 سانتیمتر باشد، درصورتیکه این فاصله کمتر از این میزان است با دور کردن ریل از میکروسکوپ و یا با عقب کشیدن شیئی بوسیله پرخاندن پیچ کنار آن این فاصله را ایجاد نمایید.

فریزها را با میکروسکوپ مشاهده کنید. برای وضوح بیشتر می توانید با چرخاندن پیچ توازی شکاف متغیر و مشاهده همزمان فریزها از داخل میکروسکوپ شرط توازی را با دقت بیشتری اعمال کنید. همچنین می توانید با تغییر شدت نور بوسیله کاهش و یا افزایش پهنای شکاف متغیر وضوح فریزها را بازهم بالاتر ببرید.

اکنون i را برای حداقل 5 فریز متوالی اندازه بگیرید. فاصله D₂ وD₁ را با وسیله دقیقی مانند کولیس به دقت اندازه بگیرید، برای اندازه گیری فاصله D₂ کافی است فاصله دو منشور را از شیئی میکروسکوپ پیدا کرده و از این فاصله دید واضح میکروسکوپ () را کم کنید.

برای بدست آوردن دید واضح میکروسکوپ () کافیست تصویر کاغذی را بوسیله میکروسکوپ به طور واضح مشاهده نمایید در این حالت فاصله شیئی تا کاغذ همان دید واضح میکروسکوپ () می باشد.

برای اندازه گیری d ساده ترین روش آن است که ریل را آنقدر جلو ببرید تا دو شکاف S₂ وS₁ در سطح کانونی میکروسکوپ قرار بگیرید و دو شکاف کاملا واضح دیده شود و سپس به کمک حرکت افقی میکروسکوپ فاصله دو شکاف را اندازه بگیرید.

مقادیر اندازه گیری شده dو D₂وD₁ را در جدولی خلاصه کرده و مقدار متوسط i را حساب کنید و به کمک رابطه (1) مقدار را محاسبه کنید.

سوال:

محل تشکیل فریزها در دو منشور فرنل کجاست؟