Işık Dalgalarının Girişimi - Kırınım

... konulu sunumlar: "Işık Dalgalarının Girişimi - Kırınım"— Sunum transkripti:

1 Işık Dalgalarının Girişimi - Kırınım
Genel Fizik III Sunu 7

2 Çift Yarıkta Girişim (Young Deneyi)
K noktasal ışık kaynağından çıkan dalgalar K1 ve K2 yarıkları aralarında sabit bir faz farkı bulunan noktasal dalga kaynakları gibi davranırlar. K1veK2 kaynaklarından çıkan dalgalar aynı yolu alarak aynı anda ekranın  ortasında birbirini kuvvetlendirerek merkezi aydınlık saçağı oluştururlar. Merkezi aydınlık saçağın sağında ve solunda simetrik olarak aydınlık ve karanlık saçaklar oluşur.

3 Çift Yarıkta Girişim P noktası yarıklar düzlemine çok uzak bir nokta alınarak,bu noktanın yarıklara uzaklıkları paralel gibi düşünülebilir. Bu yüzden |PK2| ^ |AK1| olur ve P noktasının kaynakların orta noktasına uzaklığı, yarıklar düzlemi ile perde arasındaki uzaklığa eşit alınır.

4 Çift Yarıkta Girişim P noktasının n. aydınlık saçak üzerinde bir nokta olması için bu noktada, yol farkı dalga boyunun tam katlarına eşit olmalıdır. P noktasının n. karanlık saçak üzerinde bir nokta olması için bu noktada, yol farkı dalga boyunun tek katlarının yarısı olmalıdır.

5 Çift Yarıkta Girişim Sacak Genişliği:
Girişim deseninde ardışık iki aydınlık veya iki karanlık saçak arasındaki uzaklığa saçak genişliği denir ve ∆x ile gösterilir. Saçak genişliği ardışık iki aydınlık ya da, iki karanlık saçağın merkez doğrusuna uzaklıkları farkı ile bulunabilir.

6 Çift Yarıkta Girişim – Özellikler
Beyaz ışıkla yapılan Young deneyinde girişim saçakları renkli olur. Tek renkli ışıkla yapılan girişim deneyinde, renklerin frekans ve dalga boyları farklı olacağından saçak genişliği renge bağlıdır. Saçak genişliği kırmızı ışık için en büyüktür. Işığın frekansı buna bağlı olarak dalga boyu (rengi) nun değişmesi saçak genişliğini etkiler fakat merkezi aydınlık saçağın yeri değişmez. Farklı renkte ışıkların  kullanılmasıyla merkezi aydınlık saçağın dışında diğer saçakların yerleri değişir.

7 Çift Yarıkta Girişim – Özellikler
Ekran ile yarıklar düzlemi arasına daha kırıcı bir ortam konursa ışığın hızı ve dalga boyu küçüleceğinden saçak genişliği de küçülür.

8 Çift Yarıkta Girişim – Özellikler
Yarıklardan birinin önüne kırılma indisi n olan d kalınlığında saydam bir cisim konursa ekrana düşen ışık diğer kaynağa göre gecikeceğinden kaynaklar arasında faz farkı oluşur. Girişim çizgileri geciken kaynağa doğru (önüne saydam madde konulan yarık tarafına) kayar.

9 Çift Yarıkta Girişim – Özellikler
Yarıklar düzlemi döndürüldüğünde yarıklar arası uzaklık küçüleceğinden saçak genişliği büyür. Problemler: Serway, Bölüm 37- Soru 1,2,5,7,13

10 Bölüm 37- Problem 1 Bir lazer demeti (λ=632,8 nm) birbirlerinden 0,200 mm mesafeli iki yarığa gelmektedir. Yarıklardan 5m uzaklıktaki ekran üzerinde parlak saçaklar arasındaki mesafe ne kadar olur?

11 Bölüm 37- Problem 7 Dar, paralel 0,250 nm aralıklı bir çift yarık, yeşil ışıkla (λ=546,1 nm) aydınlatılmaktadır. Yarıkların düzleminden 1,20 m uzaklıktaki bir ekranda girişim deseni gözlenmektedir. a) merkezi maksimumdan, her iki taraftaki ilk parlak bölgenin b) ilk ve ikinci karanlık bantların arasındaki mesafeleri hesaplayın. a) A1 ve A0 arası mesafe ∆x b) K1 ve K2 arası mesafe ∆x

12 Tek Yarıkta Girişim (Kırınım Deneyi)
Işık dalgalarında kırınım deneyi, görünür ışık (dalga boyu 4000° ve 7500° arasında değişir) ve genişliği 0,1 mm civarında olan tek yarık ile yapılır. Çift yarıkta girişimde yarıklar birer ışık kaynağı sayılırken,tek yarıkta, yarık üzerindeki her nokta aynı fazda ışık kaynağı sayılır.

13 Tek Yarıkta Girişim Ekran üzerinde şekildeki gibi merkez doğrusu  üzerinde merkezi  aydınlık saçak ve merkez doğrusuna simetrik olarak her iki tarafta giderek parlaklıkları azalan merkezi aydınlık saçağın yarısı genişlikte diğer saçaklar görülür. Ekran üzerinde alınan herhangi bir P noktasının hangi saçak üzerinde olduğunu P noktasının yarığın kenarlarına uzaklıkları farkından bulabiliriz.

14 Tek Yarıkta Girişim Buna göre ekran üzerinde alınan herhangi bir P noktasının yarığın uçlarına olan yol farklı kullanılan ışığın dalga boyunun tam katları ise, P noktasında karanlık saçak oluşur. w = yarık genişliği x = P noktasının merkez doğrusuna uzaklığı. L = Tek yarığın ekrana uzaklığı

15 Tek Yarıkta Girişim Problemler: Serway, Bölüm 38- Soru 1,2,3,4,6 ve 8

16 Bölüm 38- Problem 3 Bir ekran, 690 nm dalga boylu ışıkla aydınlatılan bir yarıktan 50 cm uzağa yerleştirilmiştir. Kırınım desenindeki birinci ve üçüncü minimumlar arasındaki uzaklık 3,00 mm ise, yarığın genişliği ne kadar olur?

17 Bölüm 38- Problem 8 Tek yarıklı kırınım desenindeki ikinci-mertebe parlak saçak, merkezi maksimumun merkezinden 1,40 mm ileridedir. Ekran, 0,800 mm genişliğindeki bir yarıktan 80,0 cm uzaklıktadır. Gelen ışığın tek renk olduğunu kabul ederek, ışığın yaklaşık dalga boyunu hesaplayın.