הפרעה
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| interference/ˌɪntəˈfɪərəns/ | התאבכות |
| coherent/kəʊˈhɪərənt/ | קוהרנטי |
| constructive/kənˈstrʌktɪv/ | בונה |
| destructive/dɪˈstrʌktɪv/ | הורסתית |
| fringe/frɪndʒ/ | פס |
| path difference/pæθ ˈdɪfrəns/ | פרש דרכים |
| antiphase/ˌæntɪˈfeɪz/ | נגד פאזה |
| double slit/ˈdʌbl slɪt/ | חריצים כפולים |
שני אבנים בבריכה
- השקית שתי אבנים יחד והגלים החוצנתיים חוצים זה את זה, ויוצרים דוגמא צלב-צלב יציבה.
- במקומות מסוימים המים סוערים; במקומות אחרים הם נשארים כמעט רגועים.
- זוהי התאבכות – סופרפוזיציה משני מקורות.
מהי התאבכות
- שני גלים קוהרנטיים מתחברים כדי ליצור דוגמא קבועה.
- בהיר (בונה) שם הם מחברים; כהה (מבטל) שם הם מבטלים זה את זה.
התאבכות שני מקורות באגן גלים: גלים מעגליים מתחברים ויוצרים קווים של ביטול
הפרעה
y = y₁ + y₂
בפזה → בונה (בהיר/רועש); נגד פזה → הורס (כהה/שקט).
קוהרנטיות
- שני מקורות הם קוהרנטיים אם הם שומרים על פרש phase קבוע (אותו תדר).
- שתי מנורות נפרדות אינן קוהרנטיות – הפרשים שלהן קופצים אקראית, ולכן כל דוגמא נדחתת.
הצבעים על בועת סבון נובעים מהתאבכות של אור
שני מקורות קוהרנטיים מציגים:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
התאמה (קוהרנטיות) משמעותה הפרש פאזה קבוע (ולכן אותה תדירות) — נדרש ליצירת דפוס יציב.
שתי מנורות נפרדות יוצרות דפוס התערבותי יציב ונראה לעין.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
לא — הפרש הפאזה שלהן משתנה באופן אקראי, ולכן כל דפוס מהבהב מהדי שרואים.
מקורות קוהרנטיים בעלי הפרש פאזה ____ ומכאן אותה תדירות.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
קבוע, לא אפס. שני מקורות המופעים באופן קבוע בשלושה-רבע מחזור הם עדיין קוהרנטיים, והביטוי "בפאזה" אינו מתאים כאן.
הפרש מסלול
- בונה: הפרש מסלול $= n\lambda$ (מספר שלם של אורכים) — הגלים מגיעים בפאזה.
- הורס: הפרש מסלול $= \left(n + \tfrac{1}{2}\right)\lambda$ — הגלים מגיעים ב-אנטי-פאזה.
שני מקורות קוherents נותנים קווים של תזוזה מקסימלית כאשר גבעות פוגעות בגבעות
התערבות בונה מתרחשת כאשר הפרש הדרך הוא:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta x = n\lambda$ → גליות מגיעות יחד → הן מתחברות. $(n+\tfrac{1}{2})\lambda$ גורם לבטולה.
התערבות הרסנית מתרחשת כאשר הפרש הדרך הוא מספר שלם פלוס ____ מאורך הגל.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$\Delta x = \left(n + \tfrac{1}{2}\right)\lambda$ — גלייה נפגעת עם שקע, ולכן הן מבטלות זו את זו.
הסברת התבנית בשפת המבחן
- ארבע נקודות, ארבע משפטים. 1. שני החריצים פועלים כמקורות קוherents (הפרש פאזה קבוע), כי אותו גל מגיע לשניהם.
- 2. הגלים מהשני חריצים מתחברים ומתגמרים.
- 3. במקום בו הפרש המסלול הוא מספר שלם של אורכים הגלים מגיעים בפאזה → התאבכות בונה → פרינג בהיר.
- 4. במקום בו זהו מספר אי-זוגי של מחצית אורך, הם מגיעים באנטי-פאזה → התאבכות הורס → פרינג כהה.
סדרו את שלבי ההסבר לדפוס החריצים הכפולים.
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
קוהרנטיות תחילה, ואחריה התמזגות, ולאחר מכן שני תנאי הפרש הדרך — כל אחד מהם הוא ניקוד נפרד.
ניסוי הדו-חריץ של יאנג
- מקור אחד מאיר את שני החריצים, ולכן הם פועלים כמקורות קוherents.
- מרווח פרינגים $x = \dfrac{\lambda D}{a}$ ($a$ = רווח בין חריצים, $D$ = מרחק למסך).
אור באורך גל $600\ \text{nm}$ עובר דרך חריצים $1.0\ \text{mm}$ זה מזה על מסך $2.0\ \text{m}$ רחוק. מצאו את מרווח הלהבים, במילימטר.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$x = \dfrac{\lambda D}{a} = \dfrac{600 \times 10^{-9} \times 2.0}{1.0 \times 10^{-3}} = 1.2 \times 10^{-3}\ \text{m} = 1.2\ \text{mm}$.
אילו שינויים מגדילים את מרווח הלהמים בניסוי חריץ כפול? סמנו את כולם הנכונים.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
בנוסחה x = lambda D / a אין מידע על בהירות. מקור בהיר יותר יוצר פסי בהירות בהירים יותר באותם מיקומים, וזהו סטיימאן נפוץ.
שינוי מרווח הפרינגים
- מ-$x = \dfrac{\lambda D}{a}$: פרינגים צפופים יותר דורשים $a$ גדולה יותר, $D$ קטנה יותר, או $\lambda$ קצרה יותר.
- אור כחול נותן פרינגים צפופים יותר מאשר אדום.
בחר את כל השינויים הגורמים לפסים להתקרב זה לזה.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
מ-$x = \dfrac{\lambda D}{a}$: פסי $x$ צרים דורשים חריצים $a$ רחוקים יותר, מסך $D$ קרוב יותר, או אורך גל $\lambda$ קצר יותר.
שני חריצים המרוחקים 0.50 מ"מ זה מזה תאורה באור באורך גל 600 ננומטר, עם מסך הרחוק 2.0 מטר. מהו המרווח בין הפסים, במ"מ?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
x = lambda D/a = (600e-9)(2.0)/(0.50e-3) = 2.4e-3 m. יש להמיר גם את אורך הגל וגם את הרווח בין החריצים למטרים לפני החילוק.
דוגמה פותרת: מפרינגים לתדר
לאזר מאיר דו-חריץ ברווח $0.16\ \text{mm}$; המסך נמצא במרחק $1.2\ \text{m}$. המרחק ממרכז הפרינג הכהה הראשון למרכז התשיעי הוא $3.2\ \text{cm}$. מצאו את האורך והתדר של האור.
- ספירת המרווחים: ראשון עד תשיעי זהו שמונה מרווחים, לכן $x = \dfrac{3.2}{8} = 0.40\ \text{cm} = 4.0 \times 10^{-3}\ \text{m}$.
- אורך גל: $\lambda = \dfrac{xa}{D} = \dfrac{(4.0 \times 10^{-3})(0.16 \times 10^{-3})}{1.2} = 5.3 \times 10^{-7}\ \text{m}$ — אור ירוק.
- תדר: $f = \dfrac{c}{\lambda} = \dfrac{3.00 \times 10^{8}}{5.3 \times 10^{-7}} = 5.6 \times 10^{14}\ \text{Hz}$.
- בדיקה: פסמים כהים מרוחקים זה מזה בדיוק כמו פסמים בהירים, כך שכל סוג נותן $x$. חלוקה בתשע במקום בשמונה היא הטעות הנפוצה ביותר.
בתבנית של שני חריצים, מרכזי הפס הכהה הראשון והשישי הם $2.0\ \text{cm}$ זה מזה. מהו המרווח בין הפסים, במ"מ?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
מהראשון לשישי ישנם חמישה מרווחים: $x = \dfrac{2.0\ \text{cm}}{5} = 0.40\ \text{cm} = 4\ \text{mm}$.
דוגמה מפורטת: שני מקורות מיקרוגל
שני משדרים של מיקרוגל קוראים בפאזה אחידה. גלאי שנע לאורך קו מגלה את המינימום הראשון מהמרכז בנקודה שבה ההפרש בין אורכי הדרך הוא $4.5\ \text{cm}$.
- המינימום הראשון: הפרש הדרך $= \tfrac{1}{2}\lambda$, ולכן $\lambda = 9.0\ \text{cm}$.
- תדר: $f = \dfrac{c}{\lambda} = \dfrac{3.00 \times 10^{8}}{0.090} = 3.3 \times 10^{9}\ \text{Hz}$.
- המקסימום הבא מחוץ למרכז: הפרש הדרך $= \lambda = 9.0\ \text{cm}$.
- בדיקה: הדפוס סימטרי סביב הקו המרכזי, ולכן לכל נקודה יש כפולה בצד השני עם אותה עוצמה — זהו הנקודה שהמבחן מבקש ממך לסמן.
קוהרנטי מתאר הפרש פאזה קבוע – לא "בפאזה" ולא רק "אותה תדר". שתי מנורות עצמאיות מאותו צבע משתפות תדר אך הן אינן קוהרנטיות, ולכן דפוס יציב אינו נוצר. בנוסף, רוחב הפסים הוא בין פסים סמוכים: המרחק מהפס הראשון עד התשיעי הוא שמונה רווחים, ולא תשעה.
הבנתך מושלמת
- התערובת דורשת מקורות קוהרנטיים (הפרש פאזה קבוע)
- בנייה: $\Delta x = n\lambda$ (בפאזה); הרסנית: $\Delta x = \left(n+\tfrac{1}{2}\right)\lambda$ (אנטי-פאזה)
- רוחב פסי מסילת שני חריצים $x = \dfrac{\lambda D}{a}$; ספור את הרווחים בין הפסים, לא את הפסים עצמם