E46 - Fresnelův ohyb na hraně

Cíl

Ukázat průběh intenzity světla v ohybovém obrazci vzniklém na dlouhé úzké štěrbině.

Pomůcky

• světelné čidlo
• XY zapisovač
• koherentní zdroj monochromatického světla (nejlépe školní laser)
• rozptylka
• clonka - hrana (žiletka)
• optická lavice

Provedení

V programu nastavíme celkový čas měření asi 5 s a vzorkovací frekvenci 200 Hz. Oživíme kanál A, ke kterému připojíme přes konektor optické čidlo a výstupní kanál E, na kterém nastavíme lineárně rostoucí napětí - tedy pilu s těmito parametry: U₁ = -5 V, U₂ = +5 V. Výstup kanálu E spojíme se vstupem XY zapisovače. Protože fotometrem snímaný signál je poměrně slabý, doporučujeme dále do kanálu B (případně též C) zapojit voltmetr, nastavený na rozsah 0.1 V (případně 1 V) s nulou dole. Tento voltmetr bude fungovat jako zesilovač, propojíme-li jej se svorkami kanálu A. Docílíme tak pro výše uvedený rozsah 50-ti (5-ti) násobného zesílení snímaného signálu.
Zobrazení ponecháme buď standardní - tedy časovou závislost nebo lépe - závislost A, B a C na výstupním kanálu E. Kalibrační hodnoty kanálu E přepíšeme podle konkrétní situace a zapisovače (tedy například ±p/4 nebo ±10 cm).
Na optickou lavici upevníme laser, slabou rozptylku a clonu - hranu (nemáme-li, lze použít například žiletku). Vše umístíme proti zdi či jinému projekčnímu stínítku. Nastavíme tak, aby ohybový obrazec byl zřetelný a nahradíme stínítko zapisovačem. Do držátka na pisátko upevníme optické čidlo a nasměrujeme je tak, aby aktivní část čidla při svém pohybu projížděla odkrytou oblastí i oblastí geometrického stínu pokud možno symetricky.

Vysvětlení

Pro vysvětlení lze použít opravené Cornuovy spirály (velikost elementárních fázorů se zmenšuje se vzdáleností). V oblasti geometrického stínu ubývá intenzita monotónně, zatímco před touto hranicí se projevují oscilace (světlé a tmavé proužky). Jejich poloha, šířka i intenzita se mění se vzdáleností pozorovací roviny od aperturního stínítka.

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 21.7.2014