Волновые свойства света

1.

Волновые свойства
света

2. Волновые свойства света

Дисперсия
Интерференция
Дифракция
Поляризация

3.

Дисперсия
– это разложение естественного света в спектр, т.е.
зависимость показателя преломления от длины волны.
Спектр – это разложение света на 7 основных цветов: красный,
оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый.

4. Дисперсия

Монохроматический свет – одноцветный свет, каждой
цветности соответствует своя длина и частота волны.
760 – 620 – 590 – 560 – 500 – 480 – 450 –
620
590 560 500 480
450
380
нм
нм
нм
нм
нм
нм
нм
Показатель
преломления среды
зависит от цвета, т.е.
частоты излучения:

5.

Образование радуги
Возникновение радуги - результат дисперсии света в каплях
воды, когда излучение разных цветов, входящее в состав
солнечного света, пространственно разделяется.
Условия
возникновения
радуги:
1.Только в стороне,
противоположной
солнцу.
2. Когда солнце
освещает завесу
дождя.
3. Угловая высота
солнца над
горизонтом не
превышает 42°.

6. Гало

Солнечное гало
Лунное гало
Если Солнце или Луна
просвечивает через тонкие
перисто-слоистые облака,
состоящие из ледяных
кристаллов, на небе часто
появляются световые явления,
называемые гало.

7.

Томас Юнг
Теория цветоощущения Юнга:
Все цвета делятся на 2 группы: ахроматические (белый,
серый, чёрный) и хроматический (все тона и оттенки
цветного спектра)
Ахроматические характеризуются только яркостью и
светосилой.
Хроматические: цветовой тон (зависит от λ),
насыщенность (доля основного тона и примесей) и яркость
или светосила (степень близости к цвету)
В зрительном анализаторе допускается существование 3х видов цветоощущающих компонентов, реагирующих
на свет разной длины волны (кр и ор – наибольшая λ; ж
и зел – средняя λ; син, гол, фиол – наименьшая λ)
Красный + Зеленый + Голубой =Белый свет

8. Интерференция

- это явление наложения двух и более когерентных световых волн,
в результате которого наблюдается усиление или ослабление
результирующих световых колебаний в различных точках
пространства, т. е. возникает интерференционная картина.
Принцип суперпозиции волн:
-точка, в которой
«встретились» две волны,
участвует в двух колебаниях.
-результирующее смещение
точки от положения
равновесия равно сумме
смещений, вызываемых каждой
волной в отдельности
Интерференция присуща волнам любой природы.
Интерферируют только когерентные волны.
Когерентные волны - это волны, имеющие одинаковую частоту
и постоянную во времени разность фаз.

9. Интерференция света

Интерференционные максимумы
(свет): амплитуда результирующего
колебания максимальна, если
разность хода равна целому числу
длин волн : ∆ = k·λ
где k = 0,±1,± 2,±3…-порядок максимума,
∆ - разность хода интерферирующих волн,
λ – длина волны.
Интерференционные минимумы:
амплитуда результирующего
колебания равна нулю, если разность
хода равна нечётному числу длин
Результат сложения волн полуволн:
зависит от разности фаз
складывающихся колебаний!

10. Интерференция от двух когерентных источников

Положение темной
полосы с номером k
Положение светлой
полосы с номером k
Расстояние Δx между соседними
светлыми (темными) полосами на экране
(ширина интерференционной полосы):
λ(м) – длина волны;
d(м) – расстояние между источниками света;
L(м) – расстояние от источника до экрана.

11. Кольца Ньютона

- это интерференционная картина окружностей равной
толщины, возникающая между плосковыпуклой
линзой и стеклом в прослойке воздуха.
Радиус светлых колец Ньютона в
отражённом свете, или тёмных колец в
проходящем свете:
Радиус темных колец Ньютона
в отраженном свете или светлых
колец в проходящем свете:

12. Интерференция в тонких пленках

13.

14.

15. Дифракция

- это отклонение от прямолинейного распространения волн,
огибание волнами препятствия.
Формула дифракционной
решётки (условие max):
dSinφ = kλ
k = 1,2,3 … - порядок максимума

16.

Дифракция
Между максимумами в дифракционной картине расположены
минимумы освещённости.
Чем больше число щелей, тем более резко очерчены максимумы и тем
более широкими минимумами они разделены.
Если на препятствии укладывается целое число длин волн, то они
гасят друг друга и в данной точке наблюдается минимум (темное
пятно).
Если нечетное число полуволн, то наблюдается максимум
(светлое пятно).

17. Поляризация

- процесс ориентации колебаний вектора напряжённости (Е)
световой волны в определённом направлении.
Поляроид – устройство для получения поляризованного света.
Исландский
шпат (кальцит)
Естественный свет
Частично поляризованный
(неполяризованный) – свет – свет в котором
свет, в котором вектор наблюдается
Е распространяется во преимущественное
всех направлениях
направление вектора Е.
относительно оси
распространения.
Плоскополяризованный свет –
свет, в котором вектор
Е колеблется в
определённой
плоскости.

18.

Электроны могут перемещаться вдоль молекул поляроида, как вдоль
проводников, и не могут поперёк.
Ось пропускания – это направление в поляроиде, перпендикулярное длинным
осям молекул, при прохождении через которое волна остаётся
плоскополяризованной
Поляризатор – устройство,
выделяющее из естественного
света, световые волны, с
колебаниями вектора
напряжённости только в одной
плоскости.
Анализатор – устройство,
позволяющее определить
положение плоскости
световых колебаний
(плоскости поляризации).

19. Поляризация при отражении:

Степень поляризации зависит от угла падения
световых лучей, при некотором угле падения (угол
Брюстера) отражённый луч полностью поляризуется.
Закон Брюстера: тангенс угла падения, при котором
отражённый свет полностью поляризован, равен
относительному показателю преломления сред.
При падении света на диэлектрик под углом Брюстера
отражённый и преломлённый лучи взаимно перпендикулярны.
Преломлённый луч при угле Брюстера будет частично
поляризован, но с максимальной степенью поляризации.

20.

21. Домашняя работа

I.
Распределить перечисленные природные явления по
четырем группам, согласно волновым свойствам света:
Радужные переливы бензина на поверхности воды (в лужах)
Изменение окраски крыльев бабочек при повороте
Радуга в брызгах воды
Появление радужных лучей от источников света при взгляде через
ресницы
5. Цвета мыльных пузырей
6. Прохождение световых лучей через кристаллы турмалина
7. Синеватый отблеск на объективе фотоаппарата
8. Радужные круги вокруг фонарей при взгляде через морозные окна.
9. Цвета радуги в блеске драгоценных камней.
10. Образование радужного ободка на изображениях источника в
линзах
1.
2.
3.
4.

22.

11. Кольца Ньютона
12. Отблески цветов в крыльях стрекоз
13. Очки-поляроиды
14. Интерферометры
15. Бипризма Френеля
16. Светлое пятно от круглого диска (пятно Пуассона)
17. Светло-темные полосы и области при наложении тонких тканей
друг на друга (капрон, органза)
18. Потемнение поверхности стекла при взгляде сбоку под углом.
19. Радужные полосы на поверхности компакт-диска.
20. Переливы голографических наклеек.
21. Дифракционные решетки.
22. Разложение белого света в спектр при отражение от наклонного
зеркала в воде.
23. Получение спектра от призмы.
24. Спектроскоп.
25. Чередование светлых и темных полос на экране от двух
щелевидных отверстий (опыт Юнга).
26. Радужный цвет маслянистой пленки.
27. Северное сияние.

23.

II. Подготовить небольшое сообщение по одной
из тем по выбору природных явлений,
представленных в списке. Или предложите свой
пример, где проявляются волновые свойства
света.