Интерференция света в науке и технике

1.

Интерференция света в науке и технике

2.

Введение
В современной жизни мы сталкиваемся с
явлениями, в основе которых лежит
интерференция света. Интерференция - одно из
ярких проявлений волновой природы света. Это
интересное и красивое явление наблюдается
при определенных условиях: при наложении двух
или нескольких световых пучков.

3.

Актуальность
Интерференция играет важную роль в науке, технике.
- По виду интерференционной картины (или их смещению) можно проводить точные измерения расстояний при
известной длине волны или, наоборот.
- Определять спектр интерферирующих волн (интерференционная спектроскопия). Для осуществления таких
измерений разработаны различные схемы высокоточных измерительных приборов, называемых интерферометрами
(двух- и многолучевые) Измерения с помощью интерферометра Майкельсона привели к фундаментальным изменениям
представлений о пространстве и времени. Доказали отсутствие эфира. Послужили основой специальной теории
относительности.
- По интерференционной картине можно выявлять и измерять неоднородности среды.
- Явление интерференции волн, рассеянных от некоторого объекта (или прошедших через него) с «опорной» волной,
лежит в основе голографии (оптической, акустической или СВЧ-голографии).
- Интерференционные волны от отдельных «элементарных» излучателей используются при создании сложных
излучающих систем (антенн) для электромагнитных и акустических волн.
- Просветление оптики и получение высоко прозрачных покрытий.
- Получение высоко отражающих диэлектрических зеркал.

4.

Объект исследования
Интерференция
света

5.

Предмет исследования
Применение интерференции в области
науки и техники

6.

Цель исследования
– Рассмотреть применение
интерференции света в науке и
технике, а также изучить работу
приборов, основанных на ней.

7.

Задачи
– Пользуясь интернет-ресурсами выяснить,
что такое интерференция света, ее история
открытия, области применения, исследовать
роль интерференции света в области науки и
техники.

8.

Что такое интерференция
света?
Интерфере́нция све́та (лат. interferens, от inter —
между + -ferens — несущий, переносящий) —
интерференция электромагнитных волн (в узком смысле
- прежде всего, видимого света) — перераспределение
интенсивности света в результате наложения
(суперпозиции) нескольких световых волн.

9.

История открытия
Впервые явление интерференции было независимо обнаружено Гримальди (для
луча, прошедшего через два близких отверстия), Робертом Бойлем и Робертом
Гуком (для интерференции в тонких слоях прозрачных сред, таких как мыльные
плёнки, тонкие стенки стеклянных шаров, тонкие листки слюды; они наблюдали
при этом возникновение разноцветной окраски; при этом Гук заметил и
периодическую зависимость цвета от толщины слоя). Гримальди впервые и
связал явление интерференции с идеей волновых свойств света, хотя ещё в
довольно туманном и неразвитом виде.
В 1801 году Томас Юнг (1773—1829 гг.), введя «принцип суперпозиции», первым
дал достаточно детальное и, по сути, не отличающееся от современного
объяснение этого явления и ввёл в научный обиход термин «интерференция»
(1803). Он также выполнил демонстрационный эксперимент по наблюдению
интерференции света, получив интерференцию от двух щелевых источников
света (1802); позднее этот опыт Юнга стал классическим.

10.

Опыт Юнга

11.

Условия интерференции
– Волны должны быть когерентны. Когерентность –
согласованность. В простейшем случае когерентными являются
волны одинаковой длины, между которыми существует постоянная
разность фаз.
– Условие максимума. Пусть разность хода между двумя точками
. Тогда условие максимума
– Условия минимума. Пусть разность хода между двумя точками
. Тогда условие минимума

12.

13.

Кольца Ньютона
Ко́льца Нью́тона — кольцеобразные интерференционные
максимумы и минимумы, появляющиеся вокруг точки касания
слегка изогнутой выпуклой линзы и плоскопараллельной пластины
при прохождении света сквозь линзу и пластину. Впервые были
описаны в 1675 году И. Ньютоном.

14.

15.

Области применения
интерференции света
По интерференционной картине можно выявлять и измерять
неоднородности среды (в т.ч. фазовые), в которой распространяются
волны, или отклонения формы поверхности от заданной.
Явление интерференции волн, рассеянных от некоторого объекта
(или прошедших через него) с «опорной» волной, лежит в основе
голографии (в т.ч. оптической, акустической или СВЧ-голографии).
Интерференционные волны от отдельных «элементарных»
излучателей используются при создании сложных излучающих
систем (антенн) для электромагнитных и акустических волн.

16.

Области применения
интерференции света
Просветление оптики и получение высокопрозрачных покрытий и селективных
оптических фильтров. Одной из важных задач, возникающих при построении различных
оптических и антенных устройств СВЧ-диапазона, является уменьшение потерь ( )
интенсивности света, мощности потока электромагнитной энергии при отражении от
поверхностей линз, обтекателей антенн и пр. приборов, используемых для преобразований
световых и радиоволн в разнообразных приборах фотоники, оптоэлектроники и
радиоэлектроники. Для уменьшения потерь на отражение используется покрытие
оптических деталей (линз) 3 пленкой 2 со специальным образом подобранными толщиной δ и
показателем преломления n.

17.

Области применения
интерференции света
Получение высокоотражающих диэлектрических зеркал.
Значительно повысить коэффициент отражения R зеркал можно, используя
последовательность чередующихся диэлектрических слоев с высоким и низким
показателями преломления. Если оптическая толщина всех слоев одинакова, то
отраженные их границами волны находятся, как легко заметить, в одинаковой фазе и в
результате интерференции усиливают друг друга. Такие многослойные диэлектрические
покрытия дают высокую отражательную способность только в ограниченной области длин
волн вблизи значения , для которого оптическая толщина слоев равна. Обычно наносят от 5
до 15 слоев сульфида цинка и криолита. С семью слоями легко добиться в спектральной
области шириной порядка 50 нм. Для получения коэффициента отражения надо нанести
11–13 слоев. Такие зеркала используются в лазерных резонаторах.

18.

19.

20.

Заключение
В научной деятельности интерференция света применяется в таких
областях, как оптика, астрономия, молекулярная и ядерная физика,
голография и многие другие.
Для всех областей применения используют такие приборы, как
интерферометры (Майкельсона, звездный Майкельсона, Жамена,
Рэлея, Маха-Цендера, Рождественского, Фабри-Перо и другие),
рефрактометры, лазерные резонаторы и другие.
С развитием современной науки и техники применение
интерференции света приобретает все более широкое применение,
так как можно бесконтактно узнать форму и размеры объекта.
Причем, точность измерений будет очень высокой. А также можно
воссоздать предмет по полученным данным.

21.

Спасибо за внимание