Явление интерференции света

	ФАКТЫ

- XVII в. Кольца Ньютона

	- Интерференция световых волн – сложение двух волн одинакового периода в однородной изотропной среде, в результате чего происходит перераспределение энергии волн в пространстве. Необходимые условия интерференции – когерентность световых волн.

 

 

- Пятна маслянистых жидкостей

- Интерференция механических волн

- Опыт Френеля с бипризмой

- Опыт Юнга (1802 г.)

 

Модель

Дж. Максвелл на основе теории электромагнитного поля предположил, что свет – электромагнитная волна

	Следствие		ПРИМЕНЕНИЕ

- Просветление оптики

- Проверка качества шлифовки поверхностей зеркал, линз

- Интерферометры (измерение показателя преломления газов, точное измерение длины световых волн)

- Измерение малых углов. Толщины тонких пленок нитей.

Вопросы и задания по теме  «ЯВЛЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИИ СВЕТА»

1.1 Какие факты подтверждают электромагнитную природу света?

1.2 Каковы основные черты интерференционной картины?

1.3 Почему не наблюдается интерференционная картина при отражении света от оконного стекла?

1.4 Перечислите способы получения когерентных источников световых волн.

1.5 Какой вид имеет интерференционная картина в случае монохроматического света?

2.1 Соблюдается ли закон сохранения энергии в явлениях интерференции и дифракции?

 В каких точках экрана при интерференции света получается световой минимум?

 Что физически означает, что световые волны в данной точке пространства взаимно гасят или взаимно усиливают друг друга? Куда пропадает энергия в случае их взаимного гашения?

Каково практическое значение явления интерференции света?

Почему при наблюдении мыльной пленки, образованной в плоской вертикальной рамке, можно заметить, что интерференционные полосы с течением времени перемещаются вниз?

 

Домашнее задание

1. Понаблюдайте за мыльными пузырями. Какие явление вы при этом наблюдаете. Объясните, почему это происходит?

2. Стеклянные пластины тщательно протрите, сложите вместе и сожмите пальцами. Рассмотрите пластины в отраженном свете на темном фоне (избегайте образования на стекле бликов от окон). Что наблюдаете в отдельных местах соприкосновения пластин. Почему? Как изменится интерференционная картина с изменением нажима?

 

 

ЯВЛЕНИЕ ДИФРАКЦИИ СВЕТА

- XVII в. Опыт Гримальди. - XIX в. Опыт Араго

 

 

- Дифракция механических волн

- 1818 г. Т.Юнг – первое качественное объяснение явления дифракции на основе волновых представлений о свете

- Опыт Френеля. Количественная теория дифракционных явлений.

 

Дифракция света – явление огибание светом контуров непрозрачных предметов и, как следствие этого, проникновение света в область геометрической тени.

Принцип Гюйгенса-Френеля –

возмущение в любой точке является результатом интерференции элементарных вторичных волн, излучаемых каждым элементом некоторой волновой поверхности.

	применение

 

 

Дифракционная решетка – спектральный прибор, состоящий из большого числа узких прозрачных и непрозрачных промежутков.

Формула дифракционной решетки:

	d sin j = k l

 

 где k = 0,1, 2, 3,… - целое число

d – период решетки

j - угол отклонения от прямолинейного распространения

Дифракционная решетка применяется для определения  длины световой волны.

Вопросы и задания по теме «ЯВЛЕНИЕ ДИФРАКЦИИ СВЕТА»

 

1.1 При каких условиях дифракция волн проявляется особенно отчетливо?

1.2 Говорят, что дифракция – это огибание светом контуров непрозрачных предметов. Как физически понимать такое явление – огибание? Можно ли толковать его как искривление прямолинейной траектории распространения света?

1.3 При дифракции света на малом круглом отверстии в точке наблюдения, расположенной напротив центра отверстия, возникает темное пятно. При дифракции же света на малом непрозрачном экране в точке наблюдения при этих же условиях всегда наблюдается светлое пятно. Не противоречит ли это здравому смыслу? Что показывает эксперимент?

Почему принцип Гюйгенса называют принципом, а не законом или правилом?

3.1 Почему нулевой максимум дифракционного спектра белого света – белая полоса, а максимумы высших порядков – набор цветных полос?

 Какие изменения будут происходить в дифракционном спектре, если увеличить число щелей?

 Как определяется постоянная решетки?

 Почему не удавалось получить дифракцию рентгеновского излучения даже при помощи дифракционных решеток, имеющих 500 штрихов на 1мм.

 

Домашнее задания

Посмотрите на электрическую лампочку сквозь ткань. Что вы при этом наблюдаете? Объясните увиденное вами с точки зрения физики.

ЯВЛЕНИЕ ДИСПЕРСИИ СВЕТА

 

-

ФАКТЫ

Различнаяокраска тел

- Цвета радуги

- XVII в. Декарт наблюдал искусственную радугу на водяной пыли фонтанов, проводил опыты со стеклянными шарами, наполненными водой

- 1666 г. Опыты Ньютона по разложению белого света стеклянной призмой

	применение

Дисперсия – физическое явление разложения белого света в спектр в результате взаимодействия с веществом.

Проявляется лишь при распространении немонохроматических волн.

Результат зависит от формы, прозрачности и других свойств среды.

1.  Спектр – возникающая при разложении белого света на   монохроматические составляющие цветная картина, в которой яркость цветов каждого участка зависит от интенсивности соответствующей монохроматической составляющей. λ_к > λ_ф

n =  n_ф = , n_к =  n_ф v_ф =  n_к v_к   n_ф > n_к, v_ф < v_к

	применение

 

-  Спектры излучения и поглощения

- Приборы для исследования спектров:

- спектроскоп (1815 г Й. Фраунгофер)

- спектрограф

 

- Спектральный анализ

- Светотехника (объяснение цвета тел)

- Объяснение природы радуги.

Вопросы и задания по теме «ЯВЛЕНИЕ ДИСПЕРСИИ СВЕТА»

1.1 И. Ньютон открыл явление дисперсии света. Верно ли он объяснил суть явления?

2.1 Какова причина разложения белого света призмой?

С одинаковой ли скоростью приходят к границе атмосферы Земли от Солнца волны красной и фиолетовой части спектра? Одинакова ли их скорость в атмосфере и в любой другой среде?

2.3 Какие волны больше всего преломляются при прохождении призмы?

Изменяется ли длина волны фиолетового цвета при переходе из призмы в воздух?

3.1 Объясните происхождение цвета: а) синего неба; б) синего стекла; в) синей бумаги.

3.2 Почему для запрещающих сигналов на транспорте принят красный цвет?

Могут ли две разноцветные световые волны, например красного и зеленого излучений, иметь одинаковые длины волн? Если могут, то при каких условиях?

3.3    Почему некоторые тела кажутся белыми, серыми и черными? Ответ объясните.

3.4 Чем обусловлен цвет прозрачных и непрозрачных тел, не являющихся самостоятельными источниками света?

3.5 Объясните, почему система цветного телевидения основана на применении трех цветов – красного, зеленого, синего?

Исследуя волосы, в разное время срезанные с головы Наполеона, было установлено, что он был отравлен мышьяком, небольшие дозы которого подмешивали ему в пищу во время его пребывания на острове Святой Елены. Какой метод использовался при этом исследовании?

 Одинаков ли спектр Солнца, Луны, планет, звезд?

Домашнее задание

 1. Приведите примеры практического использования спектров.

 2. В таблице указаны показатели преломления двух сортов стекла для разных длин волн света.

Длина волны 10-7м	Цвет	Показатель преломления
		тяжелый флинт	легкий крон
6,563 5,893 5,461 4,800 4,047	красный желтый зеленый синий фиолетовый	1,6444 1,6499 1,6546 1,6648 1,6852	1,5145 1,5170 1,5191 1,5235 1,5318

По данным таблицы постройте график зависимости показателя преломления тяжелого флинта от длины волны.

Используя график, определите: а) показатель преломления желто-зеленых лучей света, имеющего длину волны λ_ж = 5,550∙10^-7м, к которому наиболее чувствителен глаз человека; б) скорость красного света с длиной волны λ_к = 6,500∙10^-7м и фиолетового с длиной волны

λ_ф = 4,000∙10^-7м. Методические указания: масштаб выбирается следующим образом -10 см – 250 нм (653,3нм – 404,7нм)  или 1 см – 25 нм, аналогично для показателя преломления 1 6852 – 1,6444= 0,0418≈0,0400. Масштаб: 8 см - 0,0400 или 1 мм – 0,005.

ЯВЛЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА

- 1690 г. Х. Гюйгенс обнаружил, что кристалл исландского шпата раздваивает проходящие через него лучи – двойное лучепреломление.

- 1809 г. Опыты Э. Малюса с двумя пластинками турмалина.

ü световая волна, идущая от источника света, полностью симметрична относительно направления распространения;

ü вышедшая волна из первого кристалла не обладает осевой симметричностью.

- Два типа волн: продольные и поперечные

- 1873 г. Максвелл предположил: с вет – электромагнитная волна, свет – волна поперечная.

Поляризация света – это явление выделения из естественного света плоскополяризованного.

1. - основная характеристика световой волны – вектор

напряженности электрического поля

Свет

                    

                  

 

 

 

 

- Поляриметр – прибор для определения толщины оптически активного вещества, концентрации сахара (сахариметр), белков органических кислот в растворах

-  Регулировка освещенности

-  Гашение зеркальных бликов при

фотографировании

-  Изучение напряжений, возникающих в

 отдельных узлах сооружений и машин.

 

 

Вопросы и задания по теме «ЯВЛЕНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА»

1.1 Каким свойством обладает кристалл турмалина?

1.2 Почему в опыте Малюса при повороте одного из кристаллов изменяется интенсивность выходящего света? О чем свидетельствует опыт Малюса?

1.3 Какую роль сыграло изучение поляризации света в установлении истинной природы света

2.1 Что называют поляризатором? анализатором? Каковы их функции?

2.2 В чем состоит сущность поляризации волн? Каким волнам оно свойственно?

 Что является основной характеристикой световой волны?

3.1   Каково назначение поляриметра?

3.2   С какой целью тонируют стекла автомобилей?

3.3   Почему солнезащитные очки с поляроидами?