Волновые свойства света

1. ВОЛНОВЫЕ СВОЙСТВА СВЕТА

• ДИСПЕРСИЯ
• ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ
• ДИФРАКЦИЯ
• ПОЛЯРИЗАЦИЯ

2. ДИСПЕРСИЯ

Зависимость показателя
преломления света от его цвета
(длины волны и частоты)

3. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

- сложение двух волн, вследствие
которого наблюдается устойчивая во
времени картина усиления или
ослабления результирующих световых
колебаний в различных точках
пространства.
Наблюдается только для когерентных волн:
• Имеющих одинаковую частоту (длину
волны).
• Одинаковые фазы или постоянный сдвиг
фаз.

4. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

Два естественных источника света (две
лампы накаливания, две свечи) не
являются когерентными, так как
процесс излучения света в них никак не
согласован. Они могут излучать волны
разной длины. Даже если длины волн от
двух источников совпадают, то
излучаемые волны описываются
синусоидальной функцией времени
только на конечном промежутке
времени.

5. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

Оказываются
когерентными и
интерферируют
две плоские
волны, одна из
которых падает
на экран
непосредственно
от источника, а
другая порождена
той же волной при
ее отражении от
металлического
зеркала.

6. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

Возможен
вариант
интерференции
двух волн,
порожденных
отражением
одной и той же
волны от двух
сдвинутых друг
относительно
друга границ.

7. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

Первый вариант
схемы
интерференции
света был
реализован
Ллойдом, второй –
при наблюдении
радужных полос на
тонких пленках,
например на
поверхности
мыльного пузыря.

8. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

Первыми опытами, позволившими
реализовать количественные
измерения длин волн видимого
света на основе интерференции,
являются опыты Юнга. В начале
XIX в. он использовал для получения
двух когерентных источников
следующий прием.

9. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

Юнгу удалось обнаружить, что каждая светлая
интерференционная полоса представляет
собой радужную полоску, в которой есть цвета
от фиолетового до красного. Так как условия
расположения интерференционного максимума
на экране зависят от длины волны, излучаемой
когерентными источниками, то Юнг сделал
предположение, что «ощущение различных
цветов зависит от различной частоты
колебаний, возбуждаемых светом в сетчатке».
Современные источники
света – лазеры излучают
свет, который можно
описать в виде плоской
синусоидальной волны
длиной синусоидального
цуга в сотни и тысячи
метров.

10. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

Оптические схемы, с помощью которых
можно наблюдать интерференцию,
раздваивая световую волну от одного
источника света.
• Бизеркала Френеля
• Бипризма Френеля

11. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ

Билинза Бийе
Кольца Ньютона
Измеряя расстояние между интерференционными
максимумами, Т.Юнгу удалось впервые
установить, что видимый свет представляет
собой волны от 420 нм (фиолетовый) до 700 нм
(красный). Все остальные цвета попадают в этот
диапазон длин волн.

12. Кольца Ньютона

• Радиус кольца в проходящем свете:
r = √(k +1)Rλ
• Радиус кольца в отраженном свете:
r = √(k + 0,5)Rλ

13. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ в тонких плёнках. Просветление оптики.

• -уменьшение отражения света от
поверхности линзы в результате нанесения
на неё специальной пленки с показателем
преломления меньше, чем у стекла.
• n ≥n
1
1
2
2
воздух
n2
h = λ/4n
n1
просветляющая пленка
стекло

14. ДИФРАКЦИЯ

- явление огибания волной
препятствия или отклонение от
прямолинейного распостранения.
Наблюдается при условии:
длина волны соразмерна или больше
размера препятствия.

15. Дифракционная решётка

Техническое устройство, называемое
дифракционной решеткой, представляет
собой регулярно чередующиеся прозрачные
щели между непрозрачными участками
стекла, пластиковой пленки и др.
Непрозрачные участки образуются при
нанесении механических царапин или
фотографировании соответствующего
шаблона и проявлении фотопленки. При
нанесении непрозрачных или рассеивающих
участков на зеркальную поверхность
получают отражательную дифракционную
решетку.
dsinφ= kλ

16. ПОЛЯРИЗАЦИЯ

В конце XVII в. Х.Гюйгенсом было открыто явление
поляризации света, которое состоит в том, что у
светового пучка от естественного источника (Солнце,
свеча), пропущенного через кристаллы некоторых
минералов (полевой шпат, турмалин), появляется
анизотропия в плоскости, перпендикулярной
направлению распространения (рис. 5,а,б). Иными
словами, в поперечном сечении такого пучка можно
выделить особое направление, которое проявляется в
том, что если второй кристалл того же минерала
направить так же, как и первый, то свет сквозь него
проходит (рис. 5,в), а если второй кристалл повернуть на
90°, то свет сквозь него не проходит (рис. 5,г).

17. ПОЛЯРИЗАЦИЯ

• Позже было обнаружено: свет, отраженный и
преломленный от любой границы раздела двух сред,
частично поляризуется, что связано с особенностями
взаимодействия света и вещества.
• В поляризованном свете вектор напряженности
электрического поля колеблется в одной плоскости,
поэтому такая волна называется плоско
поляризованной.
• Естественный свет не поляризован. В нем есть волны, в
которых вектор колеблется в разных плоскостях. При
прохождении через первый кристалл турмалина –
поляризатор – все волны, у которых направление
вектора не совпадает с определенной осью кристалла,
сохраняют лишь составляющую ||, параллельную этой
оси, поэтому из кристалла свет выходит с направлением
, совпадающим с этой осью. Если ось второго кристалла
параллельна оси первого, то свет сквозь него проходит,
если же оси кристаллов взаимно перпендикулярны, то
свет не проходит. Свет лазера поляризован сам по себе,
в чем можно убедиться с помощью одного поляризатора.