Dubbelspleet experiment interferentie.

Alex stelde deze vraag op 30 oktober 2014 om 18:55.

 Hoi,

Bij het hoofdstuk golven ben ik bezig met het bestuderen van licht als golf. Thomas Young heeft in 1820 een proef ontworpen waarbij hij licht van één lamp op twee zeer nauwe spleten laat vallen. De bekende Double split experiment. 
Wel zijn er een paar belangrijke dingen.
Maak je de spleten smaller, dan zie je vanaf een bepaalde breedte de lichtvlek breder worden Er treedt buiging op. Hoe smaller de spleet, hoe meer buiging er optreedt. Als je de spleet nog smaller maakt, zie je lichte en donkere plaatsen op het scherm verschijnen. Nu zie je plaatsen waar versterking optreedt (licht) en waar uitdoving optreedt (donker). Dit zie je op het bijgevoegde plaatje.
Blijkbaar moet de spleet heel smal zijn om interferentie te krijgen.





Maar waarom moet de spleet een breedte hebben van ongeveer de golflengte van de licht die op de spleet valt zodat er buiging optreedt en niet:
waarbij geen buiging is.

Reacties

Jan van de Velde op 30 oktober 2014 om 20:11
Dag Alex,

je laatste plaatje klopt niet. 
Speel eens met deze applet, bijvoorbeeld de minimale golflengte door de maximale spleetbreedte van deze applet. 

http://www.walter-fendt.de/ph14e/singleslit.htm
Aan een rand treedt hóe dan ook diffractie op. Alleen, als de spleet veel breder is dan de golflengte valt de waar te nemen intensiteit van dat afgebogen licht in het niet bij de intensiteit van de rechtdoorgaande golf. 



Merk ook op dat dit betekent dat een 100% scherpe schaduw niet kan bestaan..... 

De eerste afbeelding die je plaatst "jokt" dan weer in zoverre als dat de intensiteit van de maxima in alle orden gelijk lijkt, terwijl die in toenemende orden juist heel sterk afneemt:



De werkelijkheid geeft dus een heel wat betere verklaring voor die schijnbare overgang van een diffractiepatroon bij een smalle spleet naar het verdwijnen (maar dus nooit helemaal verdwijnen) van het diffractiepatroon bij breder wordende spleten. 

Begint het zo een beetje op zijn plek te vallen?

groet, Jan


Alex op 30 oktober 2014 om 20:36
Hallo Jan,
Dankuwel voor de snelle reactie, ik heb er veel aan gehad!

Alleen dan heb ik nog een vraag. Hoezo nemen die maxima af bij de toenemende orden ? Is dat door demping? Dat golven een langere afstand moeten afleggen om bij de 1e orde te komen dan bij de 0de orde bijvoorbeeld ?

Groetjes,

Alex.
Jan van de Velde op 30 oktober 2014 om 20:51
Nee, da's vooral omdat er, naarmate de spleet breder wordt, er RELATIEF meer rechtdoor gaat en RELATIEF minder afbuigt. Dat komt omdat het gat groter wordt (in absolute zin meer licht rechtdoor), maar de randen niet meeveranderen (in absolute zin evenveel licht afgebogen). Ook in de Fendt-applet zie je dat de afstand niet verandert: het scherm is opgesteld in een cirkelvorm rond de spleet. (slim hè )
Alex op 30 oktober 2014 om 21:11
Maar stel je hebt een spleetbreedte van zo'n 2055 nm bijvoorbeeld. Dan zie je dat de maxima bij de 0de orde veel feller (meer intensiteit) heeft dan bij de 2e orde bijvoorbeeld. Ik snap niet waarom dat is. Het gat blijft dus hetzelfde grootte maar de maxima bij de 1e en 2e orde zijn veel minder intensief dan de maxima bij de 0de orde.

Groetjes,

Alex.
Jan van de Velde op 30 oktober 2014 om 21:49
ruim 2000 nm is al meerdere (licht)golflengten breed. Redelijke verklaring voor het feit dat dat 0e orde mximum veel sterker is dan de rest, zoals volgens mijn eerdere uitleg. 

Voor de rest, als het net andersom is (smalle spleet bij grote golflengte) moeten we naar de golftheorie gaan kijken, het principe van Huygens
D
at wordt wiskundig ingewikkeld, maar versimpeld komt het erop neer dat je een spleet ook kunt beschouwen als een oneindig aantal trillende punten en dus eigenlijk als een hele tralie met mini-spleetjes. Kun je van een tralie wél verklaren waarom het 0e orde maximum sterker is dan de verdere maxima? Zo niet, dan durf ik echt enit te beginnen aan de uitleg daarvan op een forum als dit: dan moet ik eigenlijk een compleet hoofdstuk over licht gaan schrijven hier, en daarvoor heb ik echt geen tijd.

Groet, Jan
Alex op 30 oktober 2014 om 22:48
Bij de 0de orde zijn er denk ik meer toppen die elkaar versterken dan bij de 1e orde en 2e orde, weet niet precies waarom omdat lengte van tralie naar 0de orde op scherm minder groot is dan afstand van tralie naar 1e orde dus dan zou het me juist lijken dat intensiteit meer is bij 1e orde omdat afstand tot 1e orde vanaf tralie meer is dus er kunnen meer toppen zijn die elkaar versterken en als je dat allemaal optelt zou je dan op een hogere top bij 1e orde komen dan bij 0de orde.

Groetjes,

Alex.
Jan van de Velde op 31 oktober 2014 om 01:00
dag Alex

Ook omdat ik niet precies weet waar je heen wil wordt verder helpen met deze ingewikkelde materie via deze weg te ingewikkeld, althans voor mij. 
Ik denk dat je hiermee best naar je eigen, "live" docent toestapt. 

ik kan je nog verwijzen naar:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/phyopt/gratint.html#c1
maar ik vraag me af of dat niet meer vragen gaat oproepen dan antwoorden geven.

Groet, Jan

Nigel op 01 november 2016 om 19:21

Ik heb een vraag:

Waarom zorgt een grotere golflengte voor meer buiging? En hoe zorgt meer buiging voor minder interferentie?

Alvast bedankt

Theo de Klerk op 01 november 2016 om 19:56
Misverstand: elke golf zorgt voor evenveel buiging. Alleen is die soms minder zichtbaar. Als een golflengte groot is, dan zijn de afstanden ook veel groter om tussen twee punten een halve golflengte verschil te hebben waardoor een knoop ontstaat (aannemend dat 2 bronnen dezelfde golflengte uitzenden met gelijke amplitude).

De buigingshoek is  n.λ = d sin α  voor constructieve interferentie (via tralie bijvooorbeeld). Grote λ eist een grote waarde voor d sin α en als d vastligt, dan moet α wel groot zijn zodat sin α richting 1 kan gaan. Grote(re) hoek dus dan bij een kleinere golflengte.

Buiging zorgt voor interferentie. Niet voor meer en ook niet voor minder interferentie. Maar de golflengte en buighoek α bepalen wel waar die interferentie als knoop of buik zichtbaar is.

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Roos heeft eenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Roos nu over?

Antwoord: (vul een getal in)