Разделы сайта
Выбор редакции:
- Создание спецификаций Что такое спецификация номенклатуры в 1с
- Закупки (снабжение) и управление отношениями с поставщиками Снабжение и закупки
- И что делать, если вы уже на прицеле у инспектора
- Презентация на тему "день земли"
- Дикие животные - презентация Презентация о диких животных для школьников
- Законодательная база российской федерации
- Общероссийские классификаторы, закрепленные за минэкономразвития россии
- Реквизиты ооо Банковские реквизиты ООО
- Закон о садоводческих товариществах: что меняется и устоят ли дома
- Задачи по теории вероятностей с решениями
Реклама
Явления интерференции и дифракции волн скачать презентацию. Интерференция |
Волновые свойства света: интерференция, дифракция, поляризация Световые волны рассматриваются по своей природе как электромагнитные волны, обладающие всеми их свойствами. Волновая оптика – раздел оптики, объясняющий оптические явления на основе волновой природы света. Волновая оптика описывает такие оптические явления, как интерференция, дифракция, поляризация, дисперсия. Интерференция света Электромагнитные волны, как и механические волны, обладают принципом суперпозиции, то есть, если в среде одновременно распространяются несколько волн, то они распространяются независимо друг от друга. Однако, в тех местах, где одни колебания накладываются на другие колебания, их амплитуды векторно складываются. При этом может наблюдаться как увеличение интенсивности света (когда накладываются волны с одинаковыми фазами), так и ослабление интенсивности (при сложении волн с противоположными фазами). Это явление получило название интерференции света. Интерференция света – это сложение двух и более волн, вследствие которого наблюдается устойчивая картина усиления и ослабления световых колебаний в разных точках пространства. Интерферировать могут лишь когерентные волны, т. е. волны имеющие одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз. Когерентные источники в природе отсутствуют, но они могут быть получены разными способами. Один из них показан на рисунке. Здесь показано, как с помощью экрана Э 1 с двумя узкими щелями получают из одного источника света S два когерентных. Интерференционную картину в виде чередующихся светлых и темных полос наблюдают на экране Э 2. Интерференционные картины можно наблюдать на тонких масляных пленках на поверхности воды, мыльных пузырях, крыльях стрекоз, цвета побежалости на поверхности металла после нагрева. Явление интерференции в тонких пленках находит применение для определения длин волн излучения источников света, для контроля качества обработки полированной поверхности, определения коэффициента расширения тел при нагревании и т. д. Существуют специальные приборы – интерферометры, предназначенные для измерения длин тел, показателей преломления с большой точностью. Дифракция света Дифракция – это способность волн огибать встречающиеся на их пути препятствия, отклоняться от прямолинейного распространения. Чтобы наблюдать дифракцию световых волн, необходимы определённые условия: либо размеры препятствий (или отверстий) должны быть очень малыми, либо расстояние от препятствия до наблюдаемой картины должно быть велико. Возьмем на пути лучей от точечного источника света S поставим преграду с очень маленьким отверстием диаметра d, тогда на экране Э увидим систему чередующихся светлых и тёмных колец (при условии, что d Дифракционные картины нередко наблюдаются в естественных условиях. Например, цветные кольца, окружающие источник света, наблюдаемый сквозь туман или через запотевшее оконное стекло, или при рассматривании яркого источника через ресницы. Для наблюдения дифракции используются специальные приборы – дифракционные решетки. Дифракционная решетка (одномерная) представляет собой систему параллельных равноотстоящих друг от друга щелей равной ширины. Простейшая дифракционная решетка может быть изготовлена из стеклянной пластинки, на которой алмазным резцом нанесены параллельные царапины с неповрежденными промежутками между ними (щелями). Расстояние между соседними щелями называется периодом или постоянной решетки d (рис.). где а – расстояние между соседними щелями, b – ширина щели. Разность хода Δ лучей, приходящихся в произвольную точку Р от двух соседних щелей будет: Очевидно, колебания в точке Р будут усиливать друга, если разность фаз лучей будет равна 0 или отличатся на 2π, чему соответствует: где k = 0, 1, 2, 3. . . Тогда условием наблюдения максимумов (усиления колебаний) света будет: где k = 0, 1, 2, 3. . . Вследствие дифракции происходит неравномерное перераспределение световой энергии между максимумами. Дифракционная решетка является спектральным прибором. С ее помощью можно определять длины волн в спектрах излучения источников (например, звезд): Поляризация света Как было показано выше, свет, излучаемый большинством источников, представляет собой наложение огромного количества волн, испущенных отдельными атомами. Так как атомы излучают независимо друг от друга, то пространственная ориентация векторов Е волн разных атомов произвольна. Такой свет называется естественным (рис. а) Луч, в котором колебания вектора Е происходят только в одном направлении (имеют полярность), называется плоскополяризованным (или линейнополяризованным) (рис. б). Плоскость, в которой совершает колебания вектор Е называется плоскость колебаний. Плоскость, в которой колеблется вектор Н (или В), назвали плоскостью поляризации. Угол между этими плоскостями 900. Естественный свет можно превратить в поляризованный с помощью приборов которые называются поляризаторами. При падении естественного света на границу раздела сред, с разными показателями преломления, отраженный и преломленный луч всегда поляризованы. 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 ДИФРАКЦИЯ СВЕТА УРОК ФИЗИКИ - ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА, С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННО-КОММУНИКАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ: КУРНОСОВА СВЕТЛАНА АЛЕКСАНДРОВНА ПЛАН УРОКА 1. Дифракция механических волн. 2. Дифракция света: а) Опыт Юнга; б) Принцип Гюйгенса-Френеля; в) Условия наблюдения дифракции света. 3. Применение дифракции света. 4. Дифракционная решетка. 5. Закрепление урока. 6. Домашнее задание. ЦЕЛЬ УРОКА 1. Изучить условия возникновения дифракции волн. 2. Объяснить явление дифракции света, используя принцип Гюйгенса-Френеля. 3.Убедиться, что дифракция свойственна свету. ДИФРАКЦИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЛН ПРОЯВЛЯЕТСЯ КАК: нарушение целостности фронта световой волны из-за неоднородности среды нарушение закона прямолинейного распространения света. ЗАДАЧИ 1.ПОЧЕМУ МОЖНО СЛЫШАТЬ СИГНАЛ АВТОМОБИЛЯ ЗА УГЛОМ ЗДАНИЯ, КОГДА САМОЙ МАШИНЫ НЕ ВИДНО? 2. ПОЧЕМУ МЫ КРИЧИМ В ЛЕСУ, ЧТОБЫ НЕ ПОТЕРЯТЬ СВОИХ ДРУЗЕЙ? Когда размеры препятствий малы, волны, огибая края препятствий, смыкаются за ними. Способность огибать препятствия обладают звуковые волны "Свет распространяется или рассеивается не только прямолинейно, отражением и преломлением, но и также четвертям способом - дифракцией" (Ф.Гримальди 1665г.) Дифракционные явления были хорошо известны еще во времена Ньютона. Первое качественное объяснение явления дифракции на основе волновых представлений было дано английским ученым Т. Юнгом. ОПЫТ Т. ЮНГА Свет от Солнца падал на экран с узкой щелью S.Прошедшая через щель световая волна затем падала на второй экран уже с двумя щелями S1 и S2. Когда в область перекрытия световых волн, идущих от S1 и S2 помещался третий экран, то на нем появлялись параллельные интерференционные полосы, содержащие (по словам Юнга) «красивое разнообразие оттенков, постепенно переходящие один в другой». Именно с помощью этого опыта Юнг смог измерить длины волн световых лучей разного цвета. Дифракция - явление распространения света в среде с резкими неоднородностями (вблизи границ прозрачных и непрозрачных тел, сквозь малые отверстия). ПРИНЦИП ГЮЙГЕНСА-ФРЕНЕЛЯ Дифракционная картина является результатом интерференции вторичных световых волн, возникающих в каждой точке поверхности, достигнутой к какому-либо моменту данной световой волной. Длина волны; D- размер препятствия; l-расстояние от препятствия до точки наблюдения результата дифракции (дифракционной картины) Условие наблюдения дифракции: Примеры дифракционных картин от различных препятствий от круглого отверстия; от тонкой проволоки или щели; от круглого экрана; ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА (СОВОКУПНОСТЬ БОЛЬШОГО ЧИСЛА РЕГУЛЯРНО РАСПОЛОЖЕННЫХ ЩЕЛЕЙ И ВЫСТУПОВ, НАНЕСЕННЫХ НА НЕКОТОРУЮ ПОВЕРХНОСТЬ) ПРОЗРАЧНЫЕ ОТРАЖАТЕЛЬНЫЕ Штрихи наносятся на зеркальную (металлическую) поверхность Штрихи наносятся на прозрачную (стеклянную) поверхность ФОРМУЛА ДИФРАКЦИОННОЙ РЕШЕТКИ dsinα=n d- период дифракционной решетки; n- порядок максимума; Угол, под которым наблюдается максимум дифракционной решетки; Длина волны. Разложение белого света в спектр Задачи на дифракцию света 1. На поверхности лазерного диска видны цветные полоски. Почему? 2. Подумайте как можно быстро изготовить дифракционную решетку. Ответы на задачи 1. Поверхность лазерного диска состоит из ячеек, которые играют роль щелей дифракционной решетки. Цветные полосы – это дифракционная картина. 2. Если посмотреть сквозь ресницы глаз на яркий свет, то можно наблюдать спектр. Ресницы глаз можно считать «грубой» дифракционной решеткой, так как расстояние между ресничками глаза достаточно большое. Задачи на дифракцию света 1. НА ДИФРАКЦИОННУЮ РЕШЕТКУ, ИМЕЮЩУЮ 500 ШТРИХОВ НА КАЖДОМ МИЛЛИМЕТРЕ, ПАДАЕТ СВЕТ С ДЛИНОЙ ВОЛНЫ450 НМ. ОПРЕДЕЛИТЕ НАИБОЛЬШИЙ ПОРЯДОК МАКСИМУМА, КОТОРЫЙ ДАЕТ ЭТА РЕШЕТКА.
Итоги урока:
2. Опыт Юнга. 3. Принцип Гюйгенса – Френеля. 4. Дифракция света. 5. Дифракционная решетка.
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. |
Читайте: |
---|
Популярное:
Новое
- Закупки (снабжение) и управление отношениями с поставщиками Снабжение и закупки
- И что делать, если вы уже на прицеле у инспектора
- Презентация на тему "день земли"
- Дикие животные - презентация Презентация о диких животных для школьников
- Законодательная база российской федерации
- Общероссийские классификаторы, закрепленные за минэкономразвития россии
- Реквизиты ооо Банковские реквизиты ООО
- Закон о садоводческих товариществах: что меняется и устоят ли дома
- Задачи по теории вероятностей с решениями
- Курсовая работа моделирование и анализ информационной системы строительной организации ооо "м