Cov Lus Nug Piv Txwv Txog Kev Sib Tham Txog Lub Teeb Pom Kev
Pendahuluuan
Lub teeb pom kev yog ib feem ntawm lub teeb hluav taws xob uas tib neeg lub qhov muag pom tau. Lub wavelength ntawm lub teeb pom kev yog kwv yees li 380 txog 740 nanometers. Lub teeb no muaj ntau yam xim uas tuaj yeem cais tawm los ntawm kev refraction lossis diffraction. Qhov xwm txheej no feem ntau raug kawm hauv physics, tshwj xeeb tshaj yog hauv tshooj ntawm optics.
Lub teeb yog ib hom zog tseem ceeb rau lub neej txhua hnub thiab yog ib qho tseem ceeb hauv ntau yam teeb meem physics. Hauv tsab xov xwm no, peb yuav tham txog ntau yam piv txwv teeb meem thiab yuav daws lawv li cas ntsig txog lub teeb pom kev.
Cov Lus Nug Piv Txwv thiab Kev Sib Tham
Lo lus nug 1: Lub teeb dawb Spectrum
Siv lub prism iav los cais ib lub teeb dawb ua cov xim sib xyaw. Sau cov xim spectrum uas tshwm sim los ntawm kev refraction ntawm lub teeb dawb los ntawm lub prism, los ntawm qhov wavelength luv tshaj plaws mus rau qhov wavelength ntev tshaj plaws.
Kev Sib Tham:
Lub teeb dawb yog tsim los ntawm ntau yam xim sib txawv nrog cov wavelengths sib txawv. Thaum lub teeb dawb raug hla dhau lub prism, txhua yam xim raug khoov ntawm lub kaum sab xis sib txawv nyob ntawm nws qhov wavelength. Qhov kev txiav txim ntawm cov xim los ntawm qhov luv tshaj plaws mus rau qhov ntev tshaj plaws yog:
1. Xim av
2. Xiav
3. Ntsuab
4. Daj
5. Txiv kab ntxwv
6. Liab
Xim av muaj qhov wavelength luv tshaj plaws (~ 380 nm) thiab raug deflected ntau tshaj plaws, thaum xim liab muaj qhov wavelength ntev tshaj plaws (~ 700 nm) thiab raug deflected tsawg tshaj plaws.
Lo lus nug 2: Refractive Index
Ib lub teeb monochromatic nrog lub wavelength ntawm 600 nm nyob hauv ib qho chaw nruab nrab ntawm dej nrog lub refractive index ntawm \(n\). Lub teeb nkag mus rau hauv ib qho chaw nruab nrab thib ob, uas yog iav nrog lub refractive index ntawm 1,5. Xam lub kaum sab xis ntawm refraction yog tias lub kaum sab xis ntawm qhov nkag mus hauv dej yog 30 degrees. Lub refractive index ntawm dej yog 1,33.
Kev Sib Tham:
Siv txoj cai Snell, uas hais tias:
\[ n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 \]
Muab:
- Cov ntsuas dej tsis sib xws, \( n_1 = 1,33 \)
- Cov ntsuas refractive ntawm iav, \( n_2 = 1,5 \)
- Lub kaum sab xis ntawm qhov cuam tshuam hauv dej, \( \theta_1 = 30^\circ \)
Yog li ntawd:
\[ 1,33 \sin 30^\circ = 1,5 \sin \theta_2 \]
Vim tias \(\sin 30^\circ = 0,5\), hloov rau hauv kab zauv:
\[ 1,33 \times 0,5 = 1,5 \sin \theta_2 \]
\[ 0,665 = 1,5 \sin \theta_2 \]
\[ \sin \theta_2 = \frac{0,665}{1,5} \]
\[ \sin \theta_2 = 0,4433 \]
Nrhiav lub kaum sab xis ntawm kev cuam tshuam {\(\theta_2\):
\[ \theta_2 = \sin^{-1}(0,4433) \approx 26,4^\circ \]
Yog li, lub kaum sab xis ntawm qhov refraction hauv lub iav \( \theta_2\) yog li 26,4 degrees.
Lo lus nug 3: Kev cuam tshuam ntawm lub teeb
Ob lub qhov nqaim sib luag, sib cais los ntawm qhov deb ∞(d = 0,1\) mm, raug ci los ntawm lub teeb monochromatic nrog lub wavelength ntawm ∞(lambda = 500\) nm. Lub teeb tsim ib qho qauv cuam tshuam ntawm lub vijtsam 2 m ntawm cov qhov. Xam qhov deb ntawm ob lub teeb ci sib law liag ntawm lub vijtsam.
Kev Sib Tham:
Siv cov qauv rau qhov deb ntawm ob txoj kab ci ntsa iab sib law liag hauv ob txoj kab sib cuam tshuam:
\[ \Delta y = \frac{\lambda L}{d} \]
Muab:
- Qhov ntev ntawm lub teeb, ∑(lambda = 500 x 10^{-9}) meters
- Qhov deb ntawm qhov txiav mus rau qhov screen, \( L = 2 \) meters
- Qhov nrug ntawm ob lub qhov, \( d = 0,1 \times 10^{-3} \) meters
Hloov cov nqi no:
\[ \Delta y = \frac{500 \times 10^{-9} \text{ m} \times 2 \text{ m}}{0,1 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
\[ \Delta y = \frac{1000 \times 10^{-9} \text{ m}}{0,1 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
\[ \Delta y = \frac{1000 \times 10^{-9}}{10^{-4}} \]
\[ \Delta y = 10^{-5 + 4} \]
\[ \Delta y = 10^{-1} \]
\[ \Delta y = 0,01 \text{ m} \]
Yog li, qhov kev ncua deb ntawm ob txoj kab ci ntsa iab sib law liag ntawm qhov screen yog 0,01 meters lossis 1 cm.
Lo lus nug 4: Diffraction ntawm lub teeb
Lub teeb uas muaj qhov ntev ntawm 600 nm hla dhau ib qho qhov nrog qhov dav ntawm 0,02 mm. Tus qauv diffraction tshwm sim raug ntes rau ntawm lub vijtsam 3 meters ntawm qhov qhov. Xam qhov dav ntawm thawj kab tsaus ntuj los ntawm qhov chaw nruab nrab ntawm tus qauv diffraction.
Kev Sib Tham:
Siv cov qauv rau qhov dav ntawm thawj kab tsaus ntuj (ib qho qauv diffraction):
\[ y = \frac{m \lambda L}{a} \]
Rau thawj kab tsaus ntuj, \( m = 1 \):
\[ y = \frac{1 \times 600 \times 10^{-9} \text{ m} \times 3 \text{ m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
Kev hloov pauv ntawm cov nqi:
\[ y = \frac{600 \times 10^{-9} \text{ m} \times 3 \text{ m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
\[ y = \frac{1800 \times 10^{-9} \text{ m}}{0,02 \times 10^{-3} \text{ m}} \]
\[ y = \frac{1800}{0,02} \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = \frac{1800}{0,02} \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = 90000 \times 10^{-6} \text{ m} \]
\[ y = 0,09 \text{ m} \]
Yog li, qhov dav ntawm thawj kab tsaus ntuj los ntawm qhov chaw nruab nrab ntawm cov qauv diffraction yog 0,09 meters lossis 9 cm.
Xaus
Lub teeb pom kev yog thaj tsam ntawm lub spectrum electromagnetic uas tib neeg lub qhov muag pom tau thiab tseem ceeb rau cov teeb meem pom kev xws li refraction, interference, thiab diffraction. Kev nkag siab txog cov ntsiab lus yooj yim thiab kev daws teeb meem uas cuam tshuam nrog cov teeb meem no yog qhov tseem ceeb rau cov tub ntxhais kawm thiab cov kws tshawb fawb. Hauv tsab xov xwm no, peb tau tshuaj xyuas ntau qhov teeb meem piv txwv, ua tiav nrog cov lus piav qhia, los pab peb nkag siab tias lub teeb pom kev cuam tshuam nrog ib qho nruab nrab thiab tsim ntau yam teeb meem pom kev. Nrog kev nkag siab zoo dua, peb tuaj yeem tshawb nrhiav ntxiv cov ntawv thov ntawm lub teeb pom kev hauv kev tshawb fawb thiab thev naus laus zis.
