Билет 26. Наблюдение интерференции

1. Метод Юнга. Источником света служит ярко освещенная щель S (рис. 245), от которой световая волна падает на две узкие равноудаленные щели S ₁ и S ₂, параллель­ные щели S. Таким образом, щели S ₁ и S ₂ играют роль когерентных источников.

Интерференционная картина (область ВС) наблюдается на экране (Э), расположенном на некотором расстоянии параллельно S ₁ и S ₂. Как уже указывалось, Т. Юнгу принадлежит первое наблюдение явления интерференции.

2. Зеркала Френеля.

Свет от источника S падает расходящимся пучком на два плоских зеркала А 1 О и А 2 О, расположенных относительно друг друга под углом, лишь немного отличающимся от 180° (угол j мал). Используя правила построения изображения в плоских зеркалах, можно показать, что и источник, и его изображения S 1 и S 2 (угловое расстояние между которыми равно 2 j) лежат на одной и той же окружности радиуса r с центром в О (точка соприкосновения зеркал).

 

Световые пучки, отразившиеся от обоих зеркал, можно считать Мнимые источники S ₁ и S ₂ взаимно когерентны, и исходящие из них световые пучки, встречаясь друг с другом, интерферируют в области взаимного перекрывания (на рис. 246 она заштрихована). Можно показать, что максимальный угол расхождения перекрывающихся пучков не может быть больше 2 j. Интерференционная карти­на наблюдается на экране (Э), защищенном от прямого попадания света заслон­кой (З).

3. Бипризма Френеля. Она состоит из двух одинаковых, сложенных основаниями призм с малыми преломляющими углами. Свет от источника S (рис. 247) преломляется в обеих призмах, в результате чего за бипризмой распространяются световые лучи, как бы исходящие из мнимых источников S ₁ и S ₂, являющихся когерентными. Таким образом, на поверхности экрана (в заштрихованной области) происходит наложение когерентных пучков и наблюдается интерференция.

Билет 27

Дифракцией называется огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути, или в более широком смысле — любое отклонение распространения волн вблизи препятствий от законов геометрической оптики. Благодаря дифракции волны могут попадать в область геометрической тени, огибать препятствия, проникать через небольшие отверстия в экранах и т. д.

Явление дифракции объясняется с помощью принципа Гюйгенса, согласно которому каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн задает положение волнового фронта в следующий момент времени.

принципу Гюйгенса — Френеля, световая волна, возбуждаемая каким-либо источником S, может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн, «излучаемых» фиктивными источниками. Такими источниками могут служить бесконечно малые элементы любой замкнутой поверхности, охватывающей источник S. Обычно в качестве этой поверхности выбирают одну из волновых поверх­ностей, поэтому все фиктивные источники действуют синфазно. Таким образом, волны, распространяющиеся от источника, являются результатом интерференции всех когерентных вторичных волн. Френель исключил возможность возникновения обратных вторичных волн и предположил, что если между источником и точкой наблюдения находится непрозрачный экран с отверстием, то на поверхности экрана амплитуда вторичных волн равна нулю, а в отверстии — такая же, как при отсутствии экрана.

 

Билет 31

Если на анализатор падает поляризованный луч, плоскость поляризации которого составляет угол с плоскостью поляризации анализатора, то интенсивность прошедшего сквозь анализатора луча определяет закон Малюса.

закон Малюса: I = I₀ cos²α,

,где I — интенсивность плоскополяризованного света, прошедшего через анализатор; I₀ — интенсивность плоскополяризованного све­та, падающего на анализатор; α — угол между направлением колеба­ний светового вектора волны, падающей на анализатор, и плоско­стью пропускания анализатора.

• Степень поляризации света

,

где I_max и I_min — максимальная и минимальная интенсивности частично поляризованного света, пропускаемого анализатором.

• Угол поворота φ плоскости поляризации оптически актив­ными веществами определяется соотношениями:

а) в твердых телах φ=α d, где α — постоянная вращения; d — длина пути, пройденного светом в оптически активном веществе;

б) в чистых жидкостях φ=[α]ρ d, где [α] — удельное вращение; ρ — плотность жидкости;

в) в растворах φ=[α] Cd, где С — массовая концентрация опти­чески активного вещества в растворе.

 

 

Билет 32

Закон Брюстера tg ε_B =n₂₁

Используя закон преломления

получим, Условия Брюстера i + r = π/2

где ε_B — угол падения, при котором отраженная световая волна полностью поляризована; n₂₁ — относительный показатель прелом­ления.