Волновая оптика. Интерференция света. Дифракция света

1. Волновая оптика. Интерференция света. Дифракция света.

2. Интерференция

Интерференция - сложение в
пространстве двух (или
нескольких) волн, при котором в
разных его точках получается
усиление или ослабление
амплитуды результирующей
волны. Явление характерно для
волн любой природы: звуковых
волн, волн на поверхности воды,
электромагнитных волн и др.

3. Интерференция

Устойчивую интерференционную картину дают
только когерентные волны, - волны, имеющие одинаковые
частоты и постоянную во времени разность фаз колебаний.
Пусть в точку А пришли две волны одинаковой частоты,
прошедшие перед этим различные расстояния l1 и l2 от
своих источников.

4. Интерференция

Амплитуда результирующего колебания зависит от
величины, называемой разностью хода волн.

5. Интерференция

Если разность хода равна целому числу волн, то
волны приходят в точку синфазно.
Складываясь, волны усиливают друг друга и
дают колебание с удвоенной амплитудой.

6. Интерференция

Если разность хода равна нечетному числу полуволн, то
волны приходят в точку А в противофазе.
В этом случае они гасят друг друга, амплитуда
результирующего колебания равна нулю.
В других точках пространства наблюдается частичное
усиление или ослабление результирующей волны.

7. Опыт Юнга

В 1802 г. английский ученый Томас
Юнг поставил опыт, в котором наблюдал
интерференцию света. Свет из узкой
щели S, падал на экран с двумя близко
расположенными щелями S1 и S2.
Проходя через каждую из щелей,
световой пучок расширялся, и на белом
экране световые пучки, прошедшие через
щели S1 и S2, перекрывались. В области
перекрытия световых пучков
наблюдалась интерференционная
картина в виде чередующихся светлых
и темных полос.

8. Ход луча в мыльной пленке

На рисунке изображена в разрезе сильно
увеличенная по толщине мыльная пленка. Пусть в
точке А пленки попадает световая волна. Часть
света отражается от этой поверхности, а часть преломляется, проходит внутрь пленки и
отражается от ее поверхности в точке В. Эти два
отраженных пучка света имеют одинаковую
частоту, поскольку исходят от одного
источника. Складываясь, они образуют
интерференционную картину.

9.

С интерференционными явлениями мы сталкиваемся
довольно часто: цвета масляных пятен, рисунки на
крыльях некоторых бабочек и жуков и др.

10. Дифракция света

На улице из-за угла мы хорошо слышим, что
едет автомобиль, хотя не видим его. Таким
образом, звуковые волны достигают нашего
уха, "заворачивая за угол"!
Дифракция - явление огибания волнами
препятствий.
Для проявления дифракции размеры
препятствий должны быть меньше или
сравнимы с длиной волны. Поэтому в
примере с машиной звук "завернул за угол",
а свет - нет.

11. Дифракционная решетка

Дифракционная решетка - совокупность большого
числа равноотстоящих щелей, нанесенных на
стеклянной или металлической поверхности.

12.

Период решетки d - это сумма ширины щели b и
расстояния между щелями a.

13.

14. Принцип Гюйгенса-Френеля

Каждый элемент поверхности, которой достигла в данный
момент волна, является источником вторичных волн,
распространяющихся в первоначальном направлении со
скоростью исходной волны.
Все вторичные источники, расположенные на поверхности
фронта волны, когерентны между собой. Согласно Френелю
дифракция есть интерференция вторичных волн.

15. Поляризация света

Поляризация света — это физическое явление света, в
результате него электрические векторы световой волны
ориентируются в плоскости, параллельной той, в
которой свет распространяется.

16.

17. Поляризация возникает при отражении, преломлении, прохождении света:

При поляризации света при отражении преобладают
колебания, перпендикулярные плоскости падения.
При поляризации света при преломлении наблюдаются
в большом количестве колебания, параллельные
плоскости падения.

18. Поляризация возникает при отражении, преломлении, прохождении света:

Дифракция поляризованного света доказывает,
что свет имеет волновую природу, свет может
отклонять направление волны от прямолинейного
при огибании препятствий.
Интерференция поляризованного света указывает
на поперечность световых колебаний, она возникает
только в случае, если колебания лучей совершаются
в одном направлении.

19.

Типы поляризации света, основанные на
поперечном и продольном движении волн:
1. Линейная поляризация
2. Эллиптическая поляризация
3. Круговая поляризация

20.

Существует несколько различных способов
поляризации света:
1) Поляризация путем пропускания
2) Поляризация путем отражения
3) Поляризация путем рассеяния
4) Поляризация за счет преломления

21.

Видео (дополнительно):
физика 11 – диск 1 – видео 31. Интерференция света (до 8 минуты)
физика 11 – диск 1 – видео 33. Дифракция света (до 8 минуты, с 10 до конца)
физика 11 – диск 2 – видео 34. Дифракционная решётка (до 8 минуты)
Домашнее задание: с 206-225 прочитать материал по изученной теме.