Interference na tenké vrstvě

Podobné dokumenty
Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech

VLNOVÁ OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Optika - 3. ročník

Refraktometrie, interferometrie, polarimetrie, nefelometrie, turbidimetrie

27. Vlnové vlastnosti světla

Digitální učební materiál

Petr Šafařík 21,5. 99,1kPa 61% Astrofyzika Druhý Třetí

Fyzika II. Marek Procházka Vlnová optika II

2. Vyhodnoťte získané tloušťky a diskutujte, zda je vrstva v rámci chyby nepřímého měření na obou místech stejně silná.

Odraz a lom rovinné monochromatické vlny na rovinném rozhraní dvou izotropních prostředí

Fyzika 2 - rámcové příklady vlnová optika, úvod do kvantové fyziky

Laboratorní práce č. 3: Měření vlnové délky světla

Vlnové vlastnosti světla. Člověk a příroda Fyzika

Určení tlouštky folie metodou konvergentního elektronového svazku (TEM)-studijní text.

Fyzika aplikovaná v geodézii

Učební texty z fyziky 2. A OPTIKA. Obor zabývající se poznatky o a zákonitostmi světelných jevů. V posledních letech rozvoj optiky vynález a využití

Světlo je elektromagnetické vlnění, které má ve vakuu vlnové délky od 390 nm do 770 nm.

Akustooptický modulátor s postupnou a stojatou akustickou vlnou

Měření vlnové délky spektrálních čar rtuťové výbojky pomocí optické mřížky

Akustooptický modulátor s postupnou a stojatou akustickou vlnou

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Podle studijních textů k úloze [1] se divergence laserového svaku definuje jako

ZJIŠŤOVÁNÍ CUKERNATOSTI VODNÝCH ROZTOKŮ OPTICKÝMI METODAMI

VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ

Měření a analýza mechanických vlastností materiálů a konstrukcí. 1. Určete moduly pružnosti E z ohybu tyče pro 4 různé materiály

Tabulka I Měření tloušťky tenké vrstvy

STUDIUM OHYBOVÝCH JEVŮ LASEROVÉHO ZÁŘENÍ

Název a číslo materiálu VY_32_INOVACE_ICT_FYZIKA_OPTIKA

Praktikum školních pokusů 2

SNÍMAČE OPTICKÉ, ULTRAZVUKOVÉ A RÁDIOVÉ

Optika pro mikroskopii materiálů I

Laboratorní cvičení L4 : Stanovení modulu pružnosti

Geometrická optika. předmětu. Obrazový prostor prostor za optickou soustavou (většinou vpravo), v němž může ležet obraz

Elektromagnetické vlnění

Studium ultrazvukových vln

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Mikrovlny

Youngův dvouštěrbinový experiment

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

Ultrazvuková defektoskopie. Vypracoval Jan Janský

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

~ II 1. Souprava pro pokusy z :I optiky opliky. Pavel Kflž, Křfž, František Špulák, Katedra fyziky, PF fu JU České Budějovice

Cvičení Kmity, vlny, optika Část interference, difrakce, fotometrie

5.3.5 Ohyb světla na překážkách

Měření ohniskových vzdáleností čoček, optické soustavy

Podpora rozvoje praktické výchovy ve fyzice a chemii

Jednou z nejstarších partií fyziky je nauka o světle tj. optika. Existovaly dva názory na fyzikální podstatu světla:

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

5.1.3 Lom světla I. Předpoklady: 5101, Pomůcky: Miska, voda, pětikoruna, akvárium, troška mléka,

Měření tíhového zrychlení matematickým a reverzním kyvadlem

Název: Odraz a lom světla

Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM. F3240 Fyzikální praktikum 2

Optika. Zápisy do sešitu

Jaký obraz vytvoří rovinné zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, stejně velký. Jaký obraz vytvoří vypuklé zrcadlo? Zdánlivý, vzpřímený, zmenšený

Měření optických vlastností materiálů

FYZIKA II. Marek Procházka 1. Přednáška

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P05 MECHANICKÉ VLNĚNÍ

Fyzikální praktikum III

O z n a č e n í m a t e r i á l u : V Y _ 3 2 _ I N O V A C E _ S T E I V _ F Y Z I K A 2 _ 1 4

OPTIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Sekunda

Název: Měření vlnové délky světla pomocí interference a difrakce

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

Otázky z optiky. Fyzika 4. ročník. Základní vlastnosti, lom, odraz, index lomu

Autorka: Pavla Dořičáková

1. Změřte Hallovo napětí v Ge v závislosti na proudu tekoucím vzorkem, magnetické indukci a teplotě. 2. Stanovte šířku zakázaného pásu W v Ge.

Optika nauka o světle

í I Průchod a rozptyl záření gama ve vrstvách materiálu Prof. Ing. J. Šeda, DrSc. KDAIZ - PJPI

Úloha 3: Mřížkový spektrometr

Spektrometrické metody. Reflexní a fotoakustická spektroskopie

Základy mikroskopie. Úkoly měření: Použité přístroje a pomůcky: Základní pojmy, teoretický úvod: Úloha č. 10

Lasery základy optiky

Teorie rentgenové difrakce

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Měření optických vlastností materiálů

Charakteristiky optického záření

DUM č. 16 v sadě. 11. Fy-2 Učební materiály do fyziky pro 3. ročník gymnázia

Optika. Co je světlo? Laser vlastnosti a využití. Josef Štěpánek Fyzikální ústav MFF UK

7 FYZIKÁLNÍ OPTIKA. Interference Ohyb Polarizace. Co je to ohyb? 27.2 Ohyb

Maticová optika. Lenka Přibylová. 24. října 2010

PRAKTIKUM III. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Jan Polášek stud. skup. 11 dne

3.1 Laboratorní úlohy z osvětlovacích soustav

3.2.5 Odraz, lom a ohyb vlnění

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

EU PENÍZE ŠKOLÁM NÁZEV PROJEKTU : MÁME RÁDI TECHNIKU REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU :CZ.1.07/1.4.00/

Fyzika 2 - rámcové příklady Geometrická optika

MĚŘENÍ VLNOVÝCH DÉLEK SVĚTLA MŘÍŽKOVÝM SPEKTROMETREM

5.3.3 Interference na tenké vrstvě

LMF 2. Optická aktivita látek. Postup :

Lom světla na kapce, lom 1., 2. a 3. řádu Lom světla na kapce, jenž je reprezentována kulovou plochou rozhraní, je složitý mechanismus rozptylu dopada

Jaký význam má kritický kmitočet vedení? - nejnižší kmitočet vlny, při kterém se vlna začíná šířit vedením.

Řešení: Nejdříve musíme určit sílu, kterou působí kladka proti směru pohybu padajícího vědra a napíná tak lano. Moment síly otáčení kladky je:

Difrakce na mřížce. Úkoly měření: Použité přístroje a pomůcky: Základní pojmy, teoretický úvod: Úloha č. 7

3. SVĚTELNÉ JEVY. Světelné zdroje. Rychlost světla.

INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Příklady použití tenkých vrstev Jaromír Křepelka

Spektrální charakteristiky

Název: Čočková rovnice

Fyzika II, FMMI. 1. Elektrostatické pole

Fyzikální podstata zvuku

Zvuk. 1. základní kmitání. 2. šíření zvuku

5.1.3 Lom světla. vzduch n 1 v 1. n 2. v 2. Předpoklady: 5101, 5102

Transkript:

Úloha č. 8 Interference na tenké vrstvě Úkoly měření: 1. Pomocí metody nterference na tenké klínové vrstvě stanovte tloušťku vybraného vlákna nebo vašeho vlasu. 2. Pomocí metody, vz bod 1, stanovte ndex lomu destlované vody. 3. Získané výsledky, vz bod 1 a 2, porovnejte s výsledky získaným pomocí měření na mkrometru (tloušťka) a Abbeho refraktometru (ndex lomu). Použté přístroje a pomůcky: 1. Podstavec se zdrojem monochromatckého světla (nízkotlaká sodíková výbojka = 589 nm). 2. Dgtální mkroskop, polopropustná skla (zrcadla), mkrometr, Abbeho refraktometr. Základní pojmy, teoretcký úvod: Interference na tenké vrstvě je důsledkem skládání vlnění odraženého od přední a zadní průhledné, tenké vrstvy (plochy), vz obr. 1. Podmínkou pro vznk nterferenčních proužků je koherence záření a tloušťka vrstvy v řádech vlnových délek použtého monochromatckého světla. Další podmínkou pro vznk nterferenčních proužků je fázový rozdíl (posunutí) mez dvěma vlnam, k němuž může dojít těmto způsoby: - odrazem, - šířením vln po různě dlouhých drahách, - šířením vln prostředím s různým ndexem lomu. Obr. 1: Schéma nterferující vlny v daném místě, kde d je tloušťka vrstvy v daném místě, je dopadající vlna, 1 je prošlá vlna a 2 je prošlá vlna po odrazu od spodní a horní plochy, n je ndex lomu prostředí (vzduch nebo voda) a n 1, n 2 jsou ndexy lomu skla. - 1 -

Rozebíraný případ na obr. 1 poskytuje všechny tř uvedené způsoby vznku fázového rozdílu. To znamená, že př odrazu vlnění na: - optcky hustším prostředí (vyšší ndex lomu) dochází k fázovému posunu oprot dopadající vlně o polovnu vlnové délky, - optcky řdším prostředí (nžší ndex lomu) k fázovému posunu nedochází. Obr. 2: Schéma tenké klínové vrstvy s měřeným vzorkem. V našem expermentálním uspořádání, vz obr. 2, je tenká, klínová nterferenční vrstva (0-100 m) tvořena dvěma polopropustným skly s ndexem lomu cca 1,5. Takto omezený prostor je vyplněn prostředím s nžším ndexem lomu (vzduchem nebo vodou), tj. platí n 1 > n n 2. Světlo se šíří zdola nahoru. Obr. 3: Změna fáze př průchodu světla tenkou klínovou vrstvou. Z toho plyne (obr. 3), že fázové posunutí pro vlnu 1 je 0 a pro vlnu 2, která se dvakrát odráží na optcky hustším rozhraní je +, vz obr. 3. Na základě těchto předpokladů můžeme odvodt následující vztahy pro: A) konstruktvní nterferenc vznk maxm: m (1) ( m 1) - 2 -

B) destruktvní nterferenc vznk mnm: (2m 1) 2 (2) (2m 1) 2 kde d je tloušťka klínové vrstvy v místě proužku, je vlnová délka dopadajícího záření (v našem případě = 589 nm), n je ndex lomu prostředí (v našem případě vzduchu = 1,0003 nebo vody = 1,33). V důsledku nterference na tenké klínové vrstvě, vyobrazené na obr. 3 vznkají světlé a tmavé proužky, jenž spojují místa se stejnou tloušťkou, vz obr. 4. Obr. 4: Příklad nterferenčních proužků vznkajících na tenké klínové vrstvě. Je-l m počet maxm nebo mnm po celé délce klínové vrstvy l, je d tloušťka klínové vrstvy v místě vlasu, tedy tloušťka vlasu. Spočítáním maxm nebo mnm na jednotku délky, vz obr. 3, a znalost celé délky l, vz obr. 2, můžeme s využtím (1) nebo (2) vypočítat tloušťku studovaného vzorku nebo také zpětně ndex lomu prostředí. Poznámka - základní pojmy: Interference Interference je konstruktvní (vznk maxm světlé proužky) nebo destruktvní (vznk mnm tmavé proužky) skládání koherentního vlnění (vz kaptola skrpt Elektromagnetcké vlny ufm.ft.utb.cz). Koherence záření Koherentní vlny mají stejný fázový rozdíl v čase prostoru (tj. za koherentní můžeme považovat záření, jehož vlny vytvářejí pozorovatelný nterferenční obrazec a s časem se nemění jejch fázový rozdíl). - 3 -

Tenká vrstva Za tenkou vrstvu lze v našem případě považovat vrstvu, jenž je řádově rovna jednotkám vlnových délek obsažených ve vdtelném světle. Klínová vrstva Klínová vrstva je zvláštním případem tenké vrstvy s proměnnou tloušťkou, na níž vznkají nterferenční proužky stejné tloušťky. Postupy měření a pokyny k úloze: 1. Měření tloušťky studovaného vlákna - Zapněte sodíkovou výbojku a nechte j cca 5 mn. žhavt. - Mez dvě polopropustná skla vložte měřený předmět (vlas, vlákno), tak aby reflexní vrstvy skla směřovaly směrem k měřenému předmětu (dovntř klínové vrstvy). - Umístění měřeného předmětu volte tak, aby úhel klínové vrstvy byl co nejmenší, tj. aby nterferenční proužky byly co nejšrší. Poznámka: S rostoucí šířkou klínové vrstvy se zvyšuje počet nterferenčních proužků na jednotku délky, tj. klesá jejch šířka a zhoršuje se možnost jejch odečítání. - Př dané vzdálenost l, vz obr. 2, spočítejte počet proužků na 1 až 5 mm délky, v závslost na použtém zvětšení dgtálního mkroskopu. - Měření opakujte pro 5 různých míst př jedné vzdálenost l. - Celý postup opakujte pro tř různé vzdálenost l (tj. proveďte celkem 15 měření) - Pro každé měření vypočítejte počet proužků v klínové vrstvě délky l a následně stanovte tloušťku d měřeného předmětu. - Získané výsledky (z předešlých kroků) porovnejte s měřením tloušťky pomocí mkrometru (měření pomocí mkrometru opakujte 10x na různých místech daného předmětu). - 4 -

2. Stanovení ndexu lomu destlované vody - Postupy uvedené v předešlém bodě opakujte s kapkou destlované vody mez polopropustným skly tak, abyste na základě znalost tloušťky předmětu d (zjštěné měřením v předešlém kroku) mohl zpětně stanovt ndex lomu této kapalny. - Vypočtený ndex lomu destlované vody porovnejte s výsledkem získaným na Abbeho refraktometru. Seznam použté a doporučené lteratury: [1] Hallday D., Resnck R., Walker J.: Fyzka, VUT v Brně, Nakladatelství VUTIUM, (2000). - 5 -