‫התאבכות בשכבות דקות‪.‬‬ ‫‪ .1‬מטרת הניסוי‬ ‫הכרת תופעת ההתאבכות על ידי מדידת תמונות התאבכות של גלי אור בשכבות דקות‪.‬‬ ‫‪ .2‬ספרות‬ ‫‪Jenkins F.A and White H.E in Fundamentals of optics ch 13.9-13.10, 14.1-14.5‬‬ ‫‪Sears F.W in Optics ch 8.1-8.3‬‬ ‫‪ .3‬הכנה‪.‬‬ ‫‪ 1.3‬מבוא‬ ‫בניסוי זה תכירו כמה תופעות של אפקט התאבכות בשכבות דקות‪ .‬ההתאבכות בשכבות‬ ‫דקות נוצרת בגלל הפרש המופע הקיים בין האור המוחזר משני משטחי השפה של השכבה‬ ‫הדקה‪ .‬כאשר האור המתאבך הוא לבן‪ ,‬פסי ההתאבכות יהיו צבעונים‪ .‬כאשר האור‬ ‫מונוכרומטי יתקבלו פסי התאבכות כהים ובהירים‪ .‬אם פני השכבה מישורים אך אינם‬ ‫מקבילים כמתואר באיור ‪ 1.3‬יתקבלו פסי פיזו )‪ .(Fizeau‬אם השכבה הדקה היא שכבת‬ ‫אוויר בין עדשה בעלת רדיוס עקמומיות גדול ולוח זכוכית ישר כמתואר בציור ‪ 1.1‬נקבל‬ ‫טבעות ניוטון‪.‬‬ ‫‪ 1.3‬שאלות הכנה‪.‬‬ ‫‪1.3.3‬‬ ‫‪1.3.3‬‬ ‫‪1.3.1‬‬ ‫‪1.3.3‬‬ ‫‪1.3.3‬‬ ‫‪1.3.3‬‬ ‫מהי התאבכות? הסבירו כיצד מתקבלת תמונת התאבכות משכבת זכוכית דקה‪.‬‬ ‫בהנחה שהשכבה הדקה בציור ‪ 1.3‬עשויה זכוכית‪ :‬המשיכו את ציורי החיצים עבור‬ ‫אור מוחזר ואור מועבר‪ ,‬וציירו את כיווני השדות החשמלי והמגנטי בכל נקודה בה‬ ‫אלומת הקרניים משנה כיוון או מתפצלת‪ .‬התייחסו להיפוכי פאזה בעקבות החזרה‪,‬‬ ‫ולא בעקבות הפרשי דרכים (הניחו שעובי השכבה אפסי)‪ .‬תוכלו להיעזר בקשר‬ ‫‪  ‬‬ ‫‪S  EB‬‬ ‫הסברו כיצד מתקבלות טבעות ניוטון‪ .‬הראו כי רדיוס הטבעת הכהה מסדר ‪,m‬‬ ‫כאשר התופעה נבדקת באור מוחזר‪ ,‬נתונה על ידי‪ rm2  Rm :‬כאשר ‪ R‬רדיוס‬ ‫העדשה ו‪  -‬אורך הגל של האור‪.‬‬ ‫כיצד תשתנה תוצאת השאלה הקודמת אם האור הוא אור מועבר?‬ ‫העריכו את סדר הגודל של רדיוס העקמומיות של העדשה בניסוי‪ ,‬אם נתון שהמרחק‬ ‫בין שני פסי חושך בתבנית ההתאבכות הוא מסדר גודל של מילימטר אחד (כמובן‬ ‫שהאור היוצר את התבנית הוא אור נראה)‪.‬‬ ‫מה מתקבל במקרה בו עובי השכבה הוא אחיד?‬ ‫‪ 1.3.3‬הראו כי המרחקים בין שני פסי פיזו כהים עוקבים המתקבלים משכבת אויר נתונים‬ ‫‪‬‬ ‫על ידי‪ x  cot   :‬כאשר ‪ ‬הזווית בין פני השכבה‪.‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪ 1.3.3‬כיצד תשתנה תוצאת השאלה הקודמת אם לשכבה הדקה מקדם שבירה כלשהו ‪?n>1‬‬ ‫‪ 1.3.3‬פיזו ביצע ניסוי של טבעות ניוטון בעזרת מנורת נתרן והבחין שהן‬ ‫מטשטשות ומתחדדות לסירוגין במחזור של ‪ 3111‬טבעות‪ .‬הוא הסיק נכונה‬ ‫כי הסיבה לכך היא קיום שני אורכי גל סמוכים באור הנתרן הצהוב‪ .‬חשבו‬ ‫מנתונים אלו מה צריך להיות אורך הגל של הדובלט אם בממוצע‬ ‫‪o‬‬ ‫‪.   5893A‬‬ ‫‪ .3‬ביצוע הניסוי‪.‬‬ ‫‪ 3.3‬טבעות ניוטון‬ ‫הרכיבו את המערכת המתוארת בציור ‪ 3.3‬לצפייה בטבעות ניוטון באור מוחזר עם מנורת‬ ‫נתרן‪ .‬הערה‪ :‬את משטח הזכוכית מתחת למיקרוסקופ יש לכוון רק באמצעות אחיזת‬ ‫הבסיס המתכתי כדי שלא ישבר‪.‬‬ ‫השתמשו בעדשה לקבל אלומה מקבילה‪.‬‬ ‫‪ 3.3.3‬מדידת ‪ R‬רדיוס העקמומיות של העדשה‪.‬‬ ‫אחרי שקבלתם תמונה בה ניתן לזהות לפחות את עשר הטבעות הראשונות במרכז התמונה‬ ‫מדדו בעזרת המיקרוסקופ את אורכי הרדיוסים כמתואר בציור ‪.3.3‬‬ ‫‪rm  1‬‬ ‫‪rm‬‬ ‫ציור ‪4.2‬‬ ‫כדאי להתחיל את המדידה מצד אחד של התמונה מקצה הטבעת הקיצונית הברורה עד‬ ‫לצידה השני של אותה טבעת‪ .‬בצעו הערכת שגיאה מתאימה‪.‬‬ ‫שרטטו גרף של ‪ rm2‬כפונקציה של ‪ m‬וחשבו את רדיוס העקמומיות ‪ R‬של המערכת‪ .‬אורך‬ ‫‪o‬‬ ‫הגל הצהוב של הנתרן הוא ‪ .   5893A‬מהי השגיאה בגודל זה?‬ ‫‪ 3.3.3‬מדידת אורכי גל‪.‬‬ ‫החליפו את מקור האור במנורת כספית והשתמשו רק בקו הירוק שלה‪ .‬חזרו על המדידות‬ ‫שביצעתם בחלק ‪ 3.3.3‬וחשבו בעזרתן את אורך הגל הירוק של הכספית‪ .‬בחלק זה עליכם‬ ‫להשתמש במסנן ירוק‪ .‬הסבירו מדוע‪.‬‬ ‫‪ 3.3.1‬טבעות ניוטון באור מועבר‪.‬‬ ‫שנו את המערכת לצפייה באור מועבר‪ .‬תארו את התופעה המתקבלת והשוו לתוצאות‬ ‫הניסוי הקודם באופן איכותי‪.‬‬ ‫‪ 3.3.3‬טבעות ניוטון באור לבן‪.‬‬ ‫צפו בטבעות באור לבן של מנורת הכספית ללא הפילטר הירוק והסבירו את התוצאות‬ ‫באופן איכותי‪.‬‬ ‫‪ 3.3‬פסי פיזו‪.‬‬ ‫המערכת ליצירת פסי פיזו מורכבת משתי לוחות זכוכית כאשר אחת הזכוכיות ארוכה יותר‬ ‫מהשניה ובעלת קצה מעוגל‪ .‬הניחו את הזכוכית הישרה בבסיס המיתקן והדקו אותה‬ ‫באמצעות ה 'ח' העשוי מעץ‪ .‬הניחו את הזכוכית המעוגלת בבסיס ה 'ח ' כך שהחלק‬ ‫המעוגל ימצא על הבורג המצוי בקצה המתקן‪ .‬לבורג ‪ 3‬מצבים‪ .‬בכל מצב המרחק בין שני‬ ‫לוחות הזכוכית שונה‪.‬‬ ‫מדדו את המרחקים בין הפסים שנוצרו עבור כל אחד ממצבי הבורג‪ .‬קחו כ‪ 31 -‬פסים לשם‬ ‫דיוק והשתמשו במקור מונוכרומטי כבחירתכם‪.‬‬ ‫חשבו בעזרת תוצאות המדידות שלכם את עובי טריז האוויר‪.‬‬ ‫שימו לב‪:‬מכיוון שטריז האוויר הוא דקיק‪ ,‬כל גרגר אבק יכול לשנות את התמונה‪ .‬הקפידו‬ ‫על ניקיון הזכוכיות ושימו לב שהן מונחות בדיוק במקום המיועד להן‪ .‬הפסים בתבנית‬ ‫המתקבלת צריכים להיות מאונכים לציר התנועה של המיקרוסקופ‪.‬‬ ‫‪ .3‬שאלות סיכום‬ ‫‪3.3‬‬ ‫‪3.3‬‬ ‫‪3.1‬‬ ‫‪3.3‬‬ ‫‪3.3‬‬ ‫‪3.3‬‬ ‫‪3.3‬‬ ‫הסברו כיצד חישבתם את רדיוס העקמומיות‪ .‬עד כמה התוצאה מדויקת?‬ ‫השוו את אורך הגל שקבלת לקו הירוק בספקטרום הכספית לערך הנתון בספרות‪.‬‬ ‫הסברו מדוע תמונת ההתאבכות של טבעות ניוטון חדה יותר באור מוחזר מאשר באור‬ ‫מועבר?‬ ‫שאלת בונוס (‪ 1‬נקודות)‪ :‬הוכיחו את השאלה הקודמת בצורה מתמטית‪.‬‬ ‫פסי פיזו‪ :‬עבור כל אחד ממצבי הבורג‪ ,‬חשבו את )‪ cot(α‬באופן גיאומטרי‪ .‬בעזרת ערכים‬ ‫אלה והמדידות שביצעתם קבלו גרף ליניארי ממנו תוכלו לחשב את אורך הגל‪ .‬השוו‬ ‫את התוצאות לערך התיאורטי‪ .‬עד כמה התוצאות שלכם מדויקות‪.‬‬ ‫מהו לדעתכם הקריטריון לשכבה דקה? הסברו בהתאם לקריטריון זה את התצפיות באור‬ ‫לבן בטבעות ניוטון ופיזו‪.‬‬ ‫האם יש צורך במקור קוהרנטי לשם קבלת תופעות ההתאבכות? איך ניתן להסביר זאת?‬