Разделы сайта
Выбор редакции:
- Как устроены атомные ледоколы России
- Пути совершенствования формирования ассортимента
- Стихотворения о родине Читать п воронько мальчик журавли
- Журнал «Телесемь»: уж замуж невтерпеж
- Презентация на тему моя семья по английскому языку Uncle - дядя
- Сколько товаров можно приобрести на AliExpress, чтобы избежать уплаты таможенной пошлины Таможенные пошлины на ввоз товаров
- Договор оказания услуг образец (типовая форма)
- Должностная инструкция директора по операционной деятельности Операционный директор и исполнительный директор - разница
- «Клиенты на всю жизнь» Карл Сьюэлл, Пол Браун
- График производства работ
Реклама
Применение интерференции света. Дифракция света |
Явление интерференции происходит при взаимодействии двух и более волн одинаковой частоты, распространяющихся в различных направлениях. При этом оно наблюдается и у волн, распространяющихся в средах, и у электромагнитных волн. То есть интерференция является свойством волн как таковых и не зависит ни от свойств среды, ни от ее наличия. Интерференция
Устойчивая картина чередования максимумов и минимумов колебаний точек среды при наложении когерентных волн Когерентные волны – это волны одинаковой частоты с постоянной разностью фаз Интерференция С интерференционными явлениями мы сталкиваемся довольно часто: радужная окраска масляных пятен на асфальте, окраска замерзающих оконных стекол, причудливые цветные рисунки на крыльях некоторых бабочек и жуков все это проявление интерференции света.
Дифракция При явлении дифракции происходит разложение сложного света. Положение максимумов и минимумов, составляющих дифракционную картину, зависит от длины световой волны. Поэтому при наблюдениях в сложном свете, например в белом, где представлены различные длины волн, дифракционные максимумы для различных цветов окажутся на разных местах.
Дифракция Явление дифракции накладывает ограничения на применение законов геометрической оптики: Закон прямолинейного распространения света, законы отражения и преломления света выполняются достаточно точно только, если размеры препятствий много больше длины световой волны. Дифракция накладывает предел на разрешающую способность оптических приборов: - в микроскопе при наблюдении очень мелких предметов изображение получается размытым - в телескопе при наблюдении звезд вместо изображения точки получаем систему светлых и темных полос.
Диспероссия Диспе́россия волн - различие фазовых скоростей волн в зависимости от их частоты. Диспероссия волн приводит к тому, что волновое возмущение произвольной негармонической формы претерпевает изменения (диспергирует) по мере его распространения. Иногда под дисперсией волны понимают процесс разложения широкополосного сигнала в спектр, например, при помощи дифракционных решёток.
Диспероссия Красный закат, один из результатов разложения света в атмосфере Земли. Причиной этого явления является зависимость показателя преломления газов, составляющих земную атмосферу, от длины волны света. Радуга, чьи цвета обусловлены дисперсией, один из ключевых образов культуры и искусства. Благодаря дисперсии света, можно наблюдать цветную «игру света» на гранях бриллианта и других прозрачных гранёных предметах или материалах. В той или иной степени радужные эффекты обнаруживаются достаточно часто при прохождении света через почти любые прозрачные предметы. В искусстве они могут специально усиливаться, подчеркиваться.
Поляризация Поляризованной волной называется такая поперечная волна, в которой колебания всех частиц происходят в одной плоскости. Такую волну можно получить с помощью резинового шнура, если на его пути поставить преграду с тонкой щелью. Щель пропустит только те колебания, которые происходят вдоль нее.
Закон Малюса Линейно поляризованный свет можно наблюдать, например, в излучении лазера. Другой способ получения линейно поляризованного света состоит в пропускании естественного света через поляроид(поляризационный светофильтр), который свободно пропускает компоненту света, поляризованную вдоль выделенного направления, и полностью поглощает свет с перпендикулярной поляризацией. Если на такой поляроид падает линейно поляризованная волна, то интенсивность I прошедшего света будет зависеть от угла а между направлением поляризации падающего света и выделенным направлением самого поляроида следующим образом: I = I 0 cos 2 a
Эллипсометрия Эллипсометрия - совокупность методов изучения поверхностей жидких и твёрдых тел тел по состоянию поляризации светового пучка, отражённого этой поверхностью и преломлённого на ней. Падающий на поверхность плоско поляризованный свет приобретает при отражении и преломлении эллиптическую поляризацию вследствие наличия тонкого переходного слоя на границе раздела сред. Зависимость между оптическими постоянными слоя и параметрами эллиптически поляризованного света устанавливается на основании Френеля формул. На принципах эллипсометрии построены методы чувствительных бесконтактных исследований поверхности жидкости или твёрдых веществ, процессов адсорбции, коррозии и др.
Просветленная оптика Отражение света для крайних участков спектра - красного и фиолетового - будет меньшим. Объектив имеет сиреневый оттенок.
Опыт Гримальди
Условия наблюдения
В результате дифракции накладываются световые волны, приходящие из разных точек (когерентные волны), и наблюдается интерференция волн Дифракция проявляется в нарушении прямолинейности распространения света! Принцип Гюйгенса Френеля
Особенности дифракционной картины Объяснение Размеры изображения щели больше размеров, полученных путем геометрических построений Вторичные волны заходят за края щели Особенности дифракционной картины Объяснение В центре картины возникает светлая полоса Вторичные волны в направлении, перпендикулярном щели, имеют одинаковую фазу. Поэтому при их наложении амплитуда колебаний увеличивается Особенности дифракционной Объяснение По краям картины - чередование светлых и темных полос Вторичные волны интерферируют в направлении под углом к перпендикуляру к щели, имея некоторую разность фаз, от которой зависит результирующая амплитуда колебаний
Разрешающая способность микроскопа и телескопа Если две звезды находятся на малом угловом расстоянии друг от друга, то эти кольца налагаются друг на друга, и глаз не может различить, имеются ли две светящиеся точки или одна. Слайд 2 Интерференция света
Слайд 3 Когерентные волны
Слайд 4 Как можно наблюдать интерференцию света?
Слайд 5 Опыт Юнга
Слайд 6 Схема опыта ЮнгаСлайд 7 Наблюдение интерференции в лабораторных условияхСлайд 8 Интерференционные максимумыИнтерференционные максимумы наблюдаются в точках, для которых разность хода волн ∆d равна четному числу полуволн, или, что то же самое, целому числу волн. Слайд 9 Интерференционные минимумыИнтерференционные минимумы наблюдаются в точках, для которых разность хода волн ∆d равна нечетному числу полуволн. Слайд 10 Интерференция в тонких пленкахМы много раз наблюдали интерференционную картину, когда наблюдали за мыльными пузырями, за радужным переливом цветов тонкой пленки керосина или нефти на поверхности воды. Слайд 11 Объяснение интерференции в тонких пленках
Слайд 12 Объяснение цвета тонких пленок
Слайд 13
Для взаимного усиления волн, отличающихся друг от друга длиной (углы падения предполагаются одинаковыми), требуется различная толщина пленки. Слайд 14
Следовательно, если пленка имеет неодинаковую толщину, то при освещении ее белым светом должны появиться различные цвета. Слайд 15 Кольца НьютонаПростая интерференционная картина возникает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на нее плоско-выпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны. Слайд 16
Интерференционная картина имеет вид концентрических колец. Слайд 17 Объяснение «колец Ньютона»
Слайд 18 Определение радиуса колец Ньютона
Слайд 19 Определение длины волныЗная радиусы колец, можно вычислить длину волны, используя формулу, где R - радиус кривизны выпуклой поверхности линзы (k = 0,1,2,...), r - радиус кольца. Слайд 20 Дифракция светаДифракция света - отклонение волны от прямолинейного распространения при прохождении через малые отверстия и огибание волной малых препятствий. Слайд 21 Условие проявления дифракциигде d - характерный размер отверстия или препятствия, L - расстояние от отверстия или препятствия до экрана. Слайд 22 Наблюдение дифракции светаДифракция приводит к проникновению света в область геометрической тени Слайд 23 Соотношение между волновой и геометрической оптикой
Слайд 24 Принцип ГюйгенсаКаждая точка среды, до которой доходит волна, служит источником вторичных волн, а огибающая этих волн представляет собой волновую поверхность в следующий момент времени. Слайд 25
Объяснение законов отражения и преломления света с точки зрения волновой теории
Слайд 26 Отражение света
Слайд 27 Преломление света
Слайд 28 Закон преломления света
Слайд 29 Физический смысл показателя преломленияАбсолютный показатель преломления равен отношению скорости света c в вакууме к скорости света v в данной среде. Слайд 30 ВыводЗаконы геометрической оптики являются следствиями волновой теории света, когда длина световой волны намного меньше размеров препятствий. Посмотреть все слайды Интерференция механических волн.Сложение волн Проследим это на механической моделиМы наблюдаемчередование светлых и темных полос. Это означает, в что любой точке поверхности колебания складываются.d1 d2 d d1 d2 Амплитуда колебаний среды в данной точке максимальна, если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в этой точке равна целому числу длин волн: Где k = 0,1,2…Минимальна если нечетному числу полуволн. d k d (2k 1) 2 Интерференция.Сложение в пространстве волн, при котором образуетсяпостоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний, называется интерференцией. Когерентные волны.Для образования устойчивойинтерференционной картины необходимо, чтобы источники волн имели одинаковую частоту и разность фаз их колебаний была постоянной. Источники, удовлетворяющие этим условиям, называются когерентными. Интерференция светаДля получения устойчивой интерференционнойкартины нужны согласованные волны. Они должны иметь одинаковую длину волны и постоянную разность фаз в любой точке пространства. Интерференция в тонких пленках.Томас Юнг первым объяснилпочему тонкие пленки окрашены в разные цвета. Интерференция световых волн - сложение двух волн, вследствие которого наблюдается устойчивая во времени картина усиления или ослабления световых колебаний в различных точках пространства. Схема опыта ЮнгаНаблюдение интерференции в лабораторных условияхИнтерференционные максимумы и минимумыИнтерференционные максимумы наблюдаются вточках, для которых разность хода волн ∆d равна четному числу полуволн, или, что то же самое, целому числу волн: d 2k k , 2 (k 0,1,2,3,...) Амплитуда колебаний среды в данной точке минимальна, если разность хода двух волн, равна нечётному числу полуволн: Мыльные пузыриКольца НьютонаПлоско выпуклая линза сочень малой кривизной лежит на стеклянной пластинке. Если её осветить перпендикулярным пучком однородных лучей, то вокруг темного центра появится система светлых и темных концентрических окружностей. Расстояние между окрашенными кольцами зависит от цвета; кольца красного цвета отстоят друг от друга дальше, чем кольца голубые. Кольца Ньютона можно также наблюдать в проходящем свете. Цвета в проходящем свете являются дополнительными к цветам в отраженном свете.Если поместить между пластинкой и линзой какую-нибудь жидкость, то положение колец изменится (ρ станет меньше). Из отношения обоих значений λ для одного цвета (одинаковая частота) можно определить скорость света в жидкости. Дифракция- отклонение от прямолинейного распространения волн.Дифракция световых волнОпыт ЮнгаТеория Френеля.Волновая поверхность в любой момент временипредставляет собой не просто огибающую вторичных волн, а результат их интерференции.Просмотр через капрон, органзу Круглое отверстие Круглый экран Дифракционная решёткаоптический прибор, представляющий собой совокупность большого числа параллельных, равноотстоящих друг от друга штрихов одинаковой формы, нанесённых на плоскую или вогнутую оптическую поверхность. Расстояние, через которое повторяются штрихи на решётке, называют периодом дифракционной решётки. Обозначают буквой d. Еслиизвестно число штрихов (N), приходящихся на 1 ммрешётки, то период решётки находят по формуле: d = 1 / N мм. Формула дифракционной решётки: где – – – – - угол d - период решётки, α - угол максимума данного цвета, k - порядок максимума, λ - длина волны. Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com Подписи к слайдам:Интерференция механических волн и света. Учитель физики С.В.Гаврилова Волновая оптика Волновая оптика – раздел оптики, в котором свет рассматривается как электромагнитная волна. Повторение Что вы знаете про электромагнитные волны? Распространяющееся в пространстве электромагнитное поле. Скорость в вакууме самая большая. Повторение Перечислите свойства электромагнитных волн. Отражаются; Выполняется закон прямолинейного распространения; Преломляются, отражаются, поглощаются; Плоскополяризованные; Интерференция и дифракция; интерференция Механических волн Света Звука Волны, имеющие одинаковые частоты и постоянную разность фаз, называются когерентными. Явление интерференции возможно, если Наложение когерентных волн Когерентные волны Усиление или ослабление волн в пространстве Постоянное во времени явление взаимного усиления и ослабления колебаний в разных точках среды в результате наложения когерентных волн называется интерференцией. Условия интерференции Условия интерференционных максимумов и минимумов Условие максимума Наблюдается светлая полоса d 2 , d 1 геометрический ход лучей; d=d 2 -d 1 геометрическая разность хода - разность расстояний от источников волн до точки их интерференции; Δ d = d∙n - оптическая разность хода – геометрическая разность хода, умноженная на относительный показатель преломления среды. Условие максимума Условие max - амплитуда колебаний частиц среды в данной точке максимальна, если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в данной точке, равна целому числу длин волн. Условия интерференционных максимумов и минимумов Условие минимума Условие минимума Наблюдается тёмная полоса Условие min - амплитуда колебаний частиц среды в данной точке минимальна, если разность хода двух волн, возбуждающих колебания в этой точке, равна нечетному числу длин полуволн Распределение энергии при интерференции Волны несут энергию При интерференции энергия перераспре- деляется Концентрируется в максимумах, не поступает в минимумы История открытия интерференции света Явление интерференции света было открыто в 1802 году, когда англичанин Т. Юнг, врач, астроном и востоковед, человек с очень разносторонними интересами, провёл ставший теперь классическим "опыт с двумя отверстиями". 13 июня 1773 г. – 10 мая 1829 г. Интерференция света Световые волны от различных источников (кроме лазера) некогерентны Когерентность достигается разделением света от одного источника на части Интерференцией света называется явление наложения световых пучков, в результате которого образуется картина чередующихся светлых и темных полос. Классический опыт Юнга «Я сделал маленькую дырочку в оконной ставне и покрыл ее куском толстой бумаги, которую я проколол тонкой иглой. На пути солнечного луча я поместил бумажную полоску шириной около одной тридцатой дюйма и наблюдал ее тень или на стене или на перемещаемом экране. Рядом с цветными полосами на каждом краю тени сама тень была разделена одинаковыми параллельными полосами малых размеров, число полос зависело от расстояния, на котором наблюдалась тень, центр тени оставался всегда белым. Эти полосы были результатом соединения частей светового пучка, прошедших по обе стороны полоски и инфлектировавших, скорее дифрагировавших, в область тени». Т. Юнг доказал правильность такого объяснения, устраняя одну из двух частей пучка. Интерференционные полосы при этом исчезали, хотя дифракционные полосы оставались. Этот опыт наглядно доказал, что свет - не поток частиц, как считалось со времен Ньютона, а волна. Только волны, по-разному складываясь, способны и усиливать, и гасить друг друга - интерферировать. Интерференционная картина: чередующиеся светлые и темные полосы Классический опыт Юнга Волны интерферируют в области перекрытия Условие max: Условие min: d- оптическая разность хода волн - длина волны цвет Длина волны, нм Частота,ТГц красный 760-620 385-487 Оранже вый 620-585 484-508 жёлтый 585-575 508-536 зелёный 575-510 536-600 голубой 510-480 600-625 синий 480-450 625-667 Фиолето вый 450-380 667-789 Изучая интерференционные полосы, Юнг впервые определил длину и частоту световых волн разного цвета. Современные значения даны в таблице. С помощью своей теории интерференции Юнг впервые сумел объяснить хорошо известное явление – разноцветная окраска тонких плёнок (масляные плёнки на воде, мыльные пузыри, крылья стрекоз…) Интерференция в тонких пленках Когерентные световые волны, отражающиеся от верхней и нижней поверхности, интерферируют Результат интерференции зависит от толщины пленки, угла падения лучей и длины волны света В белом света пленка имеет радужную окраску, т.к. толщина пленки неодинакова и интерференционные максимумы для волн разной длины наблюдаются в разных местах пленки Кольца Ньютона. Волны 1 и 2 когерентны. Волна 1 отражается от границы стекло-воздух Волна 2 – от границы воздух- стекло Интерференци-онная картина возникает в прослойке воздуха между стеклянными пластинами Спасибо за внимание Д.З. §67- 69 |
Новое
- Пути совершенствования формирования ассортимента
- Стихотворения о родине Читать п воронько мальчик журавли
- Журнал «Телесемь»: уж замуж невтерпеж
- Презентация на тему моя семья по английскому языку Uncle - дядя
- Сколько товаров можно приобрести на AliExpress, чтобы избежать уплаты таможенной пошлины Таможенные пошлины на ввоз товаров
- Договор оказания услуг образец (типовая форма)
- Должностная инструкция директора по операционной деятельности Операционный директор и исполнительный директор - разница
- «Клиенты на всю жизнь» Карл Сьюэлл, Пол Браун
- График производства работ
- Внешняя и внутренняя мотивация: определение, особенности формирования и факторы Мотивирующие факторы