X
تبلیغات
رایتل

آزمایش دو آینه فرنل  چاپ

تاریخ : شنبه 19 بهمن‌ماه سال 1387 در ساعت 10:53 ب.ظ

مقدمه

فرنل در اوایل قرن نوزدهم آزمایشهایی را انجام داد که خاصیت موجی بودن نور را اثبات می کردند. این آزمایشها شامل آزمایش دو آینه فرنل و آزمایش دو منشور فرنل بودند که در آنها مانند آزمایش دو شکاف یانگ ، پدیده تداخل به صورت طرحهای تداخلی روی پرده ظاهر می‌شد. فرنل با علم به اینکه برای انجام تداخل باید نور از منابع همدوس گسیل شود، یک منبع را به دو منبع مجازی تقسیم کرد.

تئوری آزمایش

·         روش کار فرنل در آرایش دو آینه ، به این صورت بود که دو آینه تخت M2 و M1 را تحت شیب کوچک α به هم چسباند و آنرا مقابل منبع نوری S قرار داد. وقتی نور به آینه M1 می‌تابد، از روی آن بازتاب می‌کند، ناظری که از بالا به این آینه نگاه می‌کند، چنین تصور می‌کند که نور از منبع S1 در پشت آینه می‌آید. این پرتوهای بازتابی منطقه‌ای را در روی پرده روشن می‌کنند.

·         همزمان با آینه M1 ، آینه M2 نیز باریکه‌های فرودی به خود را بازتاب می‌دهد و ناظری هم که به آینه M2 نگاه می‌کند، گمان می‌کند که نور بازتابی از منبع S2 در پشت آینه به او می‌رسد. پرتوهای بازتابی از این آینه هم منطقه دیگری را روی پرده روشن می‌کنند.

·         می دانیم که منابع S1 و S2 منابعی مجازی هستند، ولی هر دو ، تصویر همزمان تک منبع S می‌باشند. پس جبهه‌های حاصل از آنها ، چون از یک چشمه ناشی شده‌اند، همدوسند. بنابراین ، در محدوده‌ای از پرده که پرتوهای بازتابی از دو آینه ، همپوشانی می‌کنند، امکان تداخل وجود خواهد داشت. یعنی در آن محدوده نوارهای روشن و تاریک خواهیم داشت.




روش آزمایش

با قرار دادن عدسی مقعری در مقابل لیزر ، نور آن را بر روی فصل مشترک دو آینه می‌اندازیم تا نوارهای تداخلی روی پرده تشکیل شود. فاصله k نوار روشن را از نوار مرکزی اندازه می‌گیریم (x). با اندازه گیری فاصله دو آینه تا منبع (R) ، فاصله دو آینه تا پرده (B) و با معلوم بودن زاویه بین دو آینه (α) ، طول موج نور را با استفاده از رابطه زیر بدست می‌آوریم:

(λ = 2Rαx/k(R+B

نوارهای تداخلی

·         اگر اختلاف فاز امواج حاصل از دو منبع مجازی ، در نقطه‌ای صفر یا مضرب زوجی از π باشد، تداخل حاصل سازنده خواهد بود و در آن نقطه نوار روشنی ایجاد می‌شود.

·         اگر اختلاف فاز امواج رسیده به نقطه‌ای مضرب فردی از π باشد، تداخل ویرانگر ایجاد شده و در آن محل نوار تاریک ایجاد می‌شود.

·         نوارهای روشن و تاریک به ترتیب پشت سر هم قرار می‌گیرند و بدین ترتیب ، نقش تداخلی حاصل از دو آینه فرنل ، مشابه دو شکاف یانگ ، شکل می‌گیرد.

فاصله نوارها

·         فاصله دو نوار تاریک یا روشن از هم (i)، از رابطه i = λ(R+B)/2Rα بدست می‌آید که در آن R فاصله منبع از دو آینه ، B فاصله پرده از دو آینه ، λ طول موج نور و α زاویه بین دو آینه می‌باشد. از رابطه فوق معلوم می شود که هر قدر زاویه بین دو آینه بزرگ انتخاب شود، فاصله نوارها کم می شود.

·         نقاط S2 و S1 و S روی دایره ای قرار دارند که محل اتصال دو آینه مرکز آن است و فاصله منابع ازمحل اتصال دو آینه (R) شعاع آن می‌باشد.

·         این آزمایش برای تعیین طول موج نور منبع بکار می‌رود و مانند آزمایشهای مشابه باید از منبع تکرنگ استفاده شود، چون در غیر این صورت ، نوارهای روشن و تاریک رنگهای مختلف روی هم می‌افتد و طرح تداخلی ازبین می‌رود.

مباحث مرتبط با عنوان

·         آزمایش دو شکاف یانگ

·         آزمایش دو منشور فرنل

·         آینه فرنل

·         اختلاف فاز

·         بازتاب نور

·         تداخل ویرانگر

·         طول موج

·         طرح تداخلی

·         نوارهای تداخلی

·         منابع همدوس