Dvojštěrbina to není jen dvakrát tolik štěrbin

Podobné dokumenty
6.2.6 Dvojštěrbinový experiment

Fyzikální korespondenční seminář UK MFF 22. II. S

Praktikum školních pokusů 2

pracovní list studenta

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

Studium ultrazvukových vln

5.3.5 Ohyb světla na překážkách

PRAKTIKUM I. Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK. Pracoval: Pavel Ševeček stud. skup.: F/F1X/11 dne:

(Následující odstavce jsou zde uvedeny jen pro zájemce.) , sin2π, (2)

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

Zeemanův jev. Michael Jirásek; Jan Vejmola Gymnázium Český Brod, Vítězná 616 SPŠE V Úžlabině 320, Praha 10

a) [0,4 b] r < R, b) [0,4 b] r R c) [0,2 b] Zakreslete obě závislosti do jednoho grafu a vyznačte na osách důležité hodnoty.

Měření závislosti indexu lomu kapalin na vlnové délce

= + = + = 105,3 137, ,3 137,8 cos37 46' m 84,5m Spojovací chodba bude dlouhá 84,5 m. 2 (úhel, který spolu svírají síly obou holčiček).

Příklad 1 ŘEŠENÉ PŘÍKLADY Z M1B ČÁST 2. Určete a načrtněte definiční obory funkcí více proměnných: a) (, ) = b) (, ) = 3. c) (, ) = d) (, ) =

Laboratorní práce č. 3: Měření vlnové délky světla

Vznik a šíření elektromagnetických vln

Řešení 1a Budeme provádět úpravu rozšířením směřující k odstranění odmocniny v čitateli. =lim = 0

Fyzika II, FMMI. 1. Elektrostatické pole

4. cvičení výpočet zatížení a vnitřních sil

2.8.6 Parametrické systémy funkcí

MATEMATIKA II V PŘÍKLADECH

Graf I - Závislost magnetické indukce na proudu protékajícím magnetem. naměřené hodnoty kvadratické proložení. B [m T ] I[A]

Laboratorní úloha č. 7 Difrakce na mikro-objektech

7.1.3 Vzdálenost bodů

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

Fyzika 1 - rámcové příklady Kinematika a dynamika hmotného bodu, gravitační pole

JčU - Cvičení z matematiky pro zemědělské obory (doc. RNDr. Nýdl, CSc & spol.) Minitest MT1

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Popisná statistika. Komentované řešení pomocí MS Excel

Stochastické signály (opáčko)

Projekt: Zlepšení výuky na ZŠ Schulzovy sady registrační číslo: CZ.1.07./1.4.00/ Mgr. Jakub Novák. Datum: Ročník: 9.

Asymptoty funkce. 5,8 5,98 5,998 5,9998 nelze 6,0002 6,002 6,02 6, nelze

27. Vlnové vlastnosti světla

Úloha 3: Mřížkový spektrometr

Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze

Fyzikální korespondenční seminář MFF UK

Projekt z volitelné fyziky Výtok kapaliny otvorem ve stěně

Oddělení fyzikálních praktik při Kabinetu výuky obecné fyziky MFF UK

2. Vlnění. π T. t T. x λ. Machův vlnostroj

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 11: Termická emise elektronů

4.4.3 Jak to dělají vlnočástice

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

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

Člověk a příroda Fyzika Cvičení z fyziky Laboratorní práce z fyziky 4. ročník vyššího gymnázia

1) Grafy vpravo vyjadřují závislost rychlosti lyžaře v(t) na čase t. Jen jeden z nich odpovídá situaci zachycené na obrázku vlevo. Zaškrtněte jej.

9.5. Soustavy diferenciálních rovnic

pracovní list studenta

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE

FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM FJFI ČVUT V PRAZE. Úloha 8: Studium ultrazvukových vln. Abstrakt

PSK1-15. Metalické vedení. Úvod

Název: Měření vlnové délky světla pomocí interference a difrakce

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Projekty - Vybrané kapitoly z matematické fyziky

6.2.7 Princip neurčitosti

4. Stanovení teplotního součinitele odporu kovů

Měření absorbce záření gama

VÝUKOVÝ SOFTWARE PRO ANALÝZU A VIZUALIZACI INTERFERENČNÍCH JEVŮ

. je zlomkem. Ten je smysluplný pro jakýkoli jmenovatel různý od nuly. Musí tedy platit = 0

Řešení. Označme po řadě F (z) Odtud plyne, že

Laboratorní práce č.9 Úloha č. 8. Závislost indexu lomu skla na vlnové délce světla Měření indexu lomu refraktometrem:

Optika pro mikroskopii materiálů I

3.2.2 Rovnice postupného vlnění

Betonové konstrukce (S) Přednáška 3

Přijímací zkouška pro nav. magister. studium, obor učitelství F-M, 2012, varianta A

- funkce, které integrujete aproximujte jejich Taylorovými řadami a ty následně zintegrujte. V obou případech vyzkoušejte Taylorovy řady

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne Příprava Opravy Učitel Hodnocení

( + ) ( ) f x x f x. x bude zmenšovat nekonečně přesný. = derivace funkce f v bodě x. nazýváme ji derivací funkce f v bodě x. - náš základní zápis

Název: Čočková rovnice

Elektronické praktikum EPR1

Akustooptický modulátor s postupnou a stojatou akustickou vlnou

Elektrický signál - základní elektrické veličiny

PŘEDNÁŠKA 1 - OBSAH. Přednáška 1 - Obsah

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

1. Je dána funkce f(x, y) a g(x, y, z). Vypište symbolicky všechny 1., 2. a 3. parciální derivace funkce f a funkce g.

Zdrojem většiny příkladů je sbírka úloh 1. cvičení ( ) 2. cvičení ( )

STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Příklad 3 (25 bodů) Jakou rychlost musí mít difrakčním úhlu 120? -částice, abychom pozorovali difrakční maximum od rovin d hkl = 0,82 Å na

plochy oddělí. Dále určete vzdálenost d mezi místem jeho dopadu na

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2017 Studijní program: Fyzika Studijní obory: FFUM

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

Dualismus vln a částic

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

MEZIROČNÍ POSUN VE ZNALOSTECH ŽÁKŮ 2005/ /12

v z t sin ψ = Po úpravě dostaneme: sin ψ = v z v p v p v p 0 sin ϕ 1, 0 < v z sin ϕ < 1.

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2016) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

pracovní list studenta

i=1 Přímka a úsečka. Body, které leží na přímce procházející body a a b můžeme zapsat pomocí parametrické rovnice

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

Zadání. Pracovní úkol. Pomůcky

Vzorová písemka č. 1 (rok 2015/2016) - řešení

POŽADAVKY pro přijímací zkoušky z MATEMATIKY

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Akustooptický modulátor s postupnou a stojatou akustickou vlnou

Rovnice rovnováhy: ++ =0 x : =0 y : =0 =0,83

ÚLOHY S POLYGONEM. Polygon řetězec úseček, poslední bod je totožný s prvním. 6 bodů: X1, Y1 až X6,Y6 Y1=X6, Y1=Y6 STANOVENÍ PLOCHY JEDNOHO POLYGONU

KEA 2007/ A. Analýza dovedností a tematických částí - ČJ

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

Optimalizace 2007/ B

Domácí úlohy ke kolokviu z předmětu Panorama fyziky II Tomáš Krajča, , Jaro 2008

Transkript:

Dvojštěrbina to není jen dvakrát tolik štěrbin Začneme s vodou 1.) Nejprve pozorujte vlnění na vodě (reálně nebo pomocí appletu dle vašeho výběru), které vytváří jeden zdroj. Popište toto vlnění slovy a zdůvodněte, že následující vztah dobře popisuje pozorované vlnění. V (r, t) = V max r cos(konst 1 t konst r), kde V je výška vlny v daném místě a daném čase a V max je maximální výška (výšku V měříme od klidné hladiny, může tedy být kladná i záporná). Zkuste najít význam obou konstant ve vzorci. Jaký je směr šíření?.) Protože by bylo obtížné sledovat časový průběh vln na celé hladině, zkusme spočítat, jak bude vypadat amplituda vlnění podél přímky ve vzdálenosti L od zdroje. Tedy spočítat výšku vlny v místě P (viz následující obrázek). 3.) Energie, kterou vlna přenáší, je úměrná druhé mocnině maximální výšky, kterou zde vlna dosahuje. Napište vztah, který popisuje energii, kterou vlnění přináší na jednotlivá místa stěny. Načrtněte graf. 4.) A teď si vezmeme zdroje vlnění dva (resp. dvě štěrbiny, které fungují jako dva zdroje). Pozorujte a popište, co se děje. 5.) Jak určit výšku hladiny v daném místě a čase pro případ, že máme dva zdroje vlnění (viz obrázek)? Pozn.: Zanedbejte, že se vlnění od zdrojů vzájemně maličko liší ve výškách vln uvažujte průměr obou hodnot.

Při výpočtu je třeba sečíst v daném místě stěny (P) aktuální výšky vln od obou zdrojů. Při výpočtu se vám možná bude hodit vztah cos α + cos β = cos α + β cos α β. Výsledný vztah si pomyslně rozdělte na část, která určuje časový průběh vlnění v tomto místě, a část, která určuje maximální výšku, kterou vlna v tomto místě dosahuje. 6.) Načrtněte si graf závislosti maximální výšky vlny podél stěny. 7.) Porovnejte výsledek výpočtu s pozorováním. 8.) Pro vlnění, které zachycuje následující obrázek vypočtěte vzdálenost míst s minimálním vlněním, která jsou nejblíže středu stěny. Potřebné údaje změřte na obrázku. Ověřte výpočet měřením (nebo měření výpočtem).

9.) Napište vztah, který popisuje energii, kterou vlnění přináší na jednotlivá místa stěny v případě dvou zdrojů. Načrtněte graf. (Jak již bylo řečeno, energie je úměrná druhé mocnině maximální výšky vlny v daném místě.) A co světlo? 10.) Místo dvou zdrojů světla použijeme dvě štěrbiny (dvojštěrbinu). Pozorujte a popište, jak vypadají obrazce, které vytváří světlo při průchodu dvěma štěrbinami. V čem se vlnění na vodě a světlo liší? 11.) Pokud je stěna hodně daleko od zdrojů (v porovnání s jejich vzájemnou vzdáleností) můžeme udělat v předchozích výpočtech následující zjednodušení: Δr = d sin α d tan α d 1.) Nakreslete graf intenzity světla (je úměrná energii) podél stínítka. Je nějaký zásadní rozdíl mezi tímto grafem a grafem energie vlnění na vodě? x L Rozvrzaná děla Představte si, že máme dělo, kterým střílíme do zdi. Naše dělo je už trošku starší, takže i když se snažíme mířit přesně na střed stěny, dělo se při výstřelu od nastaveného směru často mírně odchýlí do strany, většinou velmi málo, někdy ale i víc. Vystřelené koule zůstavají ležet u stěny. 13.) Z děla vystřelíme velmi mnoho koulí. Jak bude přibližně vypadat závislost počtu koulí na vodorovné vzdálenosti od středu stěny x (viz předchozí obrázek vlevo)? 14.) Odhadněte, jak by vypadalo rozložení koulí u stěny, pokud bychom měli dvě děla vedle sebe (viz předchozí obrázek vpravo)

Elektrony Program dualismus.exe znázorňuje, co vidíme na stínítku ( stěně ), pokud na ni střílíme elektrony přes dvojštěrbinu (tj.podobně jako jsme to dělali u světla). Tyto dvě štěrbiny mohou představovat také jakési dvě elektronová děla. 15.) Spusťte si program dualismus.exe a stiskněte Run. Popište, jak to probíhá a jaký je výsledek. 16.) V čem se chování elektronu podobá vodě a v čem dělům? Chci něco složitějšího... Mnohem podrobnější diskuzi myšlenkových experimentů s elektrony, souvislostí s relacemi neurčitostmi a delokalizací elektronu naleznete ve Feynmanových přednáškách z fyziky 1 v kapitole 37 (s. 496-507) nebo v knize Kvantový vesmír od autorů P. Heye a P. Walterse (s. 9-18). Výsledky odvození Úloha 5 Po sečtení obou vln v daném místě dostaneme: Úloha 10 V = V max r V = V max r cos sin α cos konst d L cos(konst 1 t konst r) cos(konst 1 t konst r) Poznámka: Světlo se šíří od bodového zdroje do celého prostoru, proto jeho amplituda ubývá nepřímo úměrně se vzdáleností. Narozdíl od vln na vodě, které se šíří pouze v rovině a pokles jejich amplitudy je tedy dán odmocninou ze vzdálenosti od zdroje. Tato skutečnost ale neovlivní tvar obrazce na stínítku. Použité materiály Koopman, L.: Double slit experiment, 006

Feynman, R.: Feynmanovy přednášky z fyziky 1, Fragment, Praha 000 Hey, P., Walters P.: Nový kvantový vesmír, Argo, Praha, 005 Vícha, V., Formánek P.: Dualismus.exe <http://kdf.mff.cuni.cz/veletrh/005/dalsi cz.php> Physics Education Technology sada appletů pro použití ve výuce (nejen) fyziky, <http://phet.colorado.edu> použit byl applet Wave interference