Ф. Крауфорд - Волны (1120526), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Теперь переверните поляроид. мишень и повторите опыт. Таким образам, имеются четыре ориентации: оси поляроидов параллельны, оси перпендикулярны и, кроме того, поляроид-мншень может быть перевернут. Обратите внимание на размеры полос. (Более широкой полосе соответствует более тонкая пленка.) Поляроид представляет собой «бутерброд» из трех слоев, с двумя внешними чистыми (прозрачными) слоями («хлеб») и центральным поглощающим слоем (»ветчиной»). Являются ли, обе поверхности среднею слоя (»ветчина») оптически гладкими? Приведем еще один интересный опыт (или демонстрацию) с полосами Фабри— Перо.
Вечером, при отсутствии освещения, осветите лицо неоновой лампой. Посмотрите на ваше изображение в стекле, находящемся в шаге илн двух от вас. Ваше лицо представляет теперь широкий источник монохроматического света. Наблюдайте капцентрнческие круговые полосы. (Полосы будут круговые, если стекло достаточно плоское.) Эффект от опыта довольно жуткий. 5.1!. Опыт. Неоновый стробоскоп. Опишем еще один интересный опыт с неоновой лампой. Расположите лампу на расстоянии примерно ЗО см от глаза.
Теперь смотрите не на лампу, а в направлении, составляющем угол около 45' с линией, соединяющей ваш глаз и лампу. Обратите внимание на мерцания лампы. Теперь посмотрите примо на лампу. Мерцания исчезнут. Очевидно, природа так создала наш глаз, что при боковом зрении он чувствителен к очень быстрым изменениям интенсивности света. Это кажется разумным! (Такой опыт можно выполнить и с экраном телевизора. Сравните, что получается, если смотреть на экран прямо и ') Этот опыт выходит тем легче, чем тоньше стекло.
Лучше всего его делать с покровным стенном микроскопа. (Прим. ред.) 238 йг — й» й,+й,' д» вЂ” й, )ев=й з й тв=1+Вв= —, 2йг йг+ й» 2й, Та=1+/«в= =й, +д,' Здесь /г=пм/с и и — показатель преломления. Покажите, что коэффициенты отраженна и прохождения для Е„указывают на то, что как Е„, так и дЕ„/дг непрерывны на границе, т. е. имеют одно и то же мгновенное значение с обеих сторон от границы (под полем слева от границы (среда1) мы, конечно, подразумеваем суперпозицию падающей и отраженных волн).
Покажите также, что коэффициенты отражения и прохождения для магнитного поля В указывают на непрерывность на границе поля В„н разрыв непрерывности в дВ /дг. Покажите, что при переходе из среды 1 в среду 2 величина производной дВГ/дг возрастает в (Дэ йг)» — — (па/п,)з раз. 5.13. Покажите, что для волн в струне граничное условие, аналогичное посто. янству магнитной проницаемости (на границе) для света, заключается в постоянстве плотности массы струны.
Покажите, что уменьшение диэлектрической постоянной для света прн переходе через границу двух сред аналогично уменьшению натяжения струны, Покажите, что скорость поперечных волн в струне ведет себя так же, как магнитное пале в световой волне, в том смысле, что она (скорость) непрерывна, но ее производная по г уменьшается в (й,/й,)з раэ при переходе из среды 1 в среду 2.
Покажите, что поведение поперечного натяжения — 7» дф/дг аналогично поведению электрического паля в том смысле, что как натяжение, так и производная натяжения по г непрерывны на границе. (Во всех случаях мы под углом.) Каждый электрод в неоновой лампе вспыхивает н гаснег с частотой ЕО гц. Но моменты вспышек обоих электродов сдвинуты по фазе на 180'.
когда один вспыхиваег, другой гаснет. Поэтому неоновую лампу можно использовать как 50-либо как 100-герцевый стробаскоп, в зависимости ат того, иак она используется для освещения объекта. Легко показать, что электроды неоновой лампы находятся в противофазе. Вверните неоновую лампу в какой-нибудь ие слишком тяжелый светильник, чтобы ега можно было трнсти. Поверните лампу так, чтобы были видны края обоих электродов. Теперь потрясите лампу из стороны в сторону с частотой 4 гц (если можете, то с большей частотой) и с максимально возможной амплитудой (порядка 1Π— 20 см). Смотрите на оранжевые полоски, образованные электродами. Появлнются ли они вместе нли нопеременно) Чтобы измерить частоту, вам нужны еще часы.
Предположим, что движение синусоидально. Измерьте частоту и амплитуду, необходимые длн того, чтобы две красные полоски выглядели как «прямоугольная волнам Поскольку известно, что частота света должна быть связана с 50 гц некоторым целым множителем, то из этого грубого опыта легко определить строб-частоту. 3 а м е ч а н и е. Удобнее трясти не лампу, а смотреть на отражение лампы в зеркале н трясти зеркало.
При помощи зеркала и неоновой лампы вы сможете получить прекрасную «прямоугольную волну». Таким же методом можно исследовать свечение экрана телевизора. Сделайте накладываемую на экран маску, через которую была бы видна вертикальная полоса экрана. Потрясите зеркало относительно вертикальной оси. Пилообразный импульс, который вы увидите, указывает на то, что некоторая часть телевизионной трубки испускает свет в любой момент времени (т. е. на зеркало все время падает свет от какай-либо части вертикальной полосы; паласа не мерцает). Поэтому, чтобы получить хороший стробоскоп на основе телевизионной трубки, вы должны использовать горизонтальную, а не вертикальную щель.
б.12. Непрерыеноеть еолны не границе. Мы нашли, что для света (или любого электромагнитного излучения), падающего из среды 1 в среду 2, при условиях, что магнитная проницаемость равна единице (или не изменяется на границе) и «геометрия» среды постоянна (передающая линия из параллельных пластин с неизменной формой поперечного сечения или пластина вещества в свободном пространстве), коэффициенты отражения и прохождения для электрического поля Е„ н магнитного поля Ву равны имеем в виду общее поле, а не его компоненты, распространяющиеся в некоторых направлениях.) 5.14. Рассмотрим коакснальный кабель, между проводника»«и которого вакуум. Характеристический импеданс кабеля равен 50 ом.
Теперь предположим, что один конец этого кабеля замкнут на «эквивалент», для которого величина рьд равна 377 ом, т. е. внутренний и внешний проводники кабеля подсоединены к «эк. внваленту». Пользуясь обычным омметром, на другом конце кабеля измеряют сопротивление постоянному току между внешним и внутренним проводнинами кабеля.
Сопротивлением самих проводников можно пренебречь (кусок кабеля нужно сделать максимально коротким). При этом измеряемое омл«стром сопротивление будет полностью определяться подключенным «эквивалеитомм Что покажет омметр? Объясните ваше предположение. 5.15. Опыт. Эффективная длина трубки с открытым концом для стоячих волн. Для опыта используйте картонную трубку (на которую наматывается бумажное полотенце]. В качестве стандарта частоты используйте камертон С523,3. Слегка ударьте открытым концом трубки о голову и слушайте. Огрежьте небольшую часть трубки (если это необходимо), чтобы слышимый звук был более высокой частоты, чем 523,3 гц.
Теперь вставьте в открытый конец трубку несколько меньшего диаметра, которой можно манипулировать, как при игре на тромбоне.(Для этой цели можно использовать картонную трубку. Разрежьте ее вначале по длине и снимите часть картона, из которого сделана трубка, чтобы получить трубку меньшего диаметра. Затем сверните и заклейте трубку по шву лентой, чтобы из боковой поверхности нс вьжоднл воздух.) Мода, которую вы услышите, является самой низкой модой трубки с открытым концом. В трубке <помещается» половина длины волны колебаний, соответствующих этой моде.
Скорость звука 332 м)сгк. Поэтому можно ожидать, что длина трубки равна ! о 1 3,32 1О' 1. = — — = — ' =31,7 сл«. 2 т 2 523,3 Однако в действительности длина трубки Е« меньше 31,7 см на величину 0,6 диаметра трубки. Зто можно объяснить «концевым эффектом», приводящим к увеличению обоих концовтрубки навеличинуб 6)?, где ?? — радиус трубки. Чтобы убедиться в том, что зто именно «концевой эффект», сделайте опыт с толстыми и с тон. кими трубками. 5.16.
Опыт. Рсюнонс о картонных трубках. Воспользуйтесь трубками из опыта 5.15. Вибрирующий камертон расположите у одного конца трубки. Систему из двух трубок, нсгавленных одна в другую (опыт 5.!5), будем называть <тромбономм Если взаимное расположение трубок таково, что тромбон настроен на 523,3 гц, то вы услышите прекрасный громкий звук. Если этого не происходит, настройте «тромбон» в резонанс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
