Волновая оптика Интерференция и дифракция. Иванова Светлана Николаевна Самара МБОУ СОШ 101

Цель урока: Продолжить изучение интерференционных явлений, познакомить студентов с интерференцией и дифракцией света и их применением в технике и быту.

Повторение пройденного материала Скорость света. Астрономический способ измерения. Опыт Физо. Закон отражения света. Закон преломления света. Полное отражение. Дисперсия света. Интерференция механических волн.

Изучение нового материала Интерференция света Применение интерференции Дифракция света Дифракционная решетка

Интерференция света Условие когерентности световых волн Опыт Юнга Кольца Ньютона

Интерференция (от лат. Inter - взаимно, ferio - ударяю) - взаимное усиление или ослабление двух (или большего числа) волн при их наложении друг на друга при одновременном распространении в пространстве. Интерференция - это одно из основных свойств волн любой природы: упругих, электромагнитных, в том числе и световых.

Условие когерентности световых волн Два источника волн называются когерентными, если они колеблются с одинаковой частотой и не изменяющейся разностью фаз, в течении длительного времени. Волны, излучаемые этими источниками, называются когерентными волнами. При наложении когерентных волн возникает их взаимное усиление в одних точках пространства и взаимное ослабление – в других. Световые волны от двух одинаковых источников некогерентны, так как начальные фазы световых волн, излучаемых различными атомами, хаотически изменяются во времени. Поэтому для осуществления интерференции света необходимо пользоваться только одним источником, разделяя каким-либо способом излучаемый им свет на два пучка, а затем сводя эти пучка вместе.

Томас Юнг наблюдал интерференцию от двух источников, прокалывая на малом расстоянии (d 1мм) два маленьких отверстия в непрозрачном экране. Отверстия освещались светом от солнца, прошедшим через малое отверстие в другом непрозрачном экране. Интерференционная картина наблюдалась на экране, удаленном на расстоянии L 1м от двух источников. Так, впервые в истории, Т. Юнг определил длины световых волн.

«Интерференционный опыт Юнга »

Ширина интерференционных полос Угол сходимости лучей Расстояние между щелями Расстояние от щели до экрана Длина волны

Кольца Ньютона Интерференция возникает при сложении волн, отразившихся от двух сторон воздушной прослойки. «Лучи» 1 и 2 – направления распространения волн; h – толщина воздушного зазора.

«Кольца Ньютона»

Кольца Ньютона в зеленом и красном свете.

Радиус колец Ньютона Радиус m- го темного кольца Длина волны Радиус кривизны пов-ти линзы Номер темного кольца

Применение интерференции. Несовершенство обработки определяют по искривлению интерференционных полос,образующихся при отражении света от проверяемой поверхности

Объективы фотоаппаратов, кинопроекторов, перископы подводных лодок и другие оптические устройства состоят из большого числа оптических стекол, линз, призм, которые покрывают тонкой пленкой для уменьшения доли отражающей энергии.

Служат для точного измерения показателя преломления газов и других веществ, длин световых волн. Интерферометры

Дифракция света Дифракцией света называется огибание световыми волнами встречных препятствий

«Дифракция света»

Дифракционная решетка Период решетки Порядок главного максимума Длина волны Расстояние от максимума нулевого порядка (m = 0) до максимума m-го Фокусное расстояние d = a + b

«Дифракционная решётка»

С помощью дифракционной решетки можно производить очень точные измерения длин волн. Если известен период решетки, то определение длины волны сводится к измерению угла, соответствующего направления на максимум. Разложение белого света в спектр с помощью дифракционной решетки.

Решим задачи 1.Могут ли интерферировать световые волны, идущие от двух электрических лампочек? 2.Два когерентных источника S 1 и S 2 испускают монохроматический свет с длиной волны 600 нм. Определите на каком расстоянии от точки О на экране будет первый максимум освещенности, если ОС = 4 мм и S 1 S 2 = 1 мм. S1S1 S2 S2 О C ВА

4. Определите угол отклонения лучей зеленого света (λ = 0,55 мкм) в спектре первого порядка, полученном с помощью дифракционной решетки, период которой равен 0,02мм. 3. В установке Юнга расстояние между щелями 1,5 мм, а экран расположен на расстоянии 2 м от щелей. Определите расстояние между интерференционными полосами на экране, если длина волны монохроматического света 670 нм.

Решение задачи 3. Дано: d= 1,5 мм L = 2 м λ = 670 нм Найти: Δl - ? Решение : СИ 1,5·10 -3 м 6,7·10 -7 м Δl = 6,7·10 -7 м · 2 м / 1,5·10 -3 м = = 8,9 ·10 -4 м Ответ: расстояние между интерференционными полосами на экране равно 8,9 ·10 -4 м.

Решение задачи 4. Дано: λ = 0,55 мкм d = 0,02 мм m=1 Найти: φ - ? Си 5,5·10 -7 м 2·10 -5 м Решение : d sin φ = mλ sin φ = mλ /d sin φ = 5,5·10 -7 / 2·10 -5 = 2,75 ·10 -2 φ = 1,5 о Ответ: угол отклонения лучей зеленого света равен 1,5 о.

Домашнее задание

Ресурсы Интерактивный курс «Открытая физика 2.5»,часть 2. Интерактивный курс «Открытая физика 2.5»,часть 2. В.А.Касьянов «Физика» 11класс. В.А.Касьянов «Физика» 11класс. Единая коллекция Цифровых Образовательных Ресурсов Единая коллекция Цифровых Образовательных Ресурсов