Εφαρμογή παρεμβολής φωτός. Περίθλαση φωτός. (Παρουσίαση). Παρέμβαση. παρουσίαση για μάθημα φυσικής (11η τάξη) με θέμα Φαινόμενα παρεμβολής και περίθλασης κυμάτων κατεβάστε την παρουσίαση

Για να δείτε την παρουσίαση με εικόνες, σχέδιο και διαφάνειες, κατεβάστε το αρχείο του και ανοίξτε το στο PowerPointστον υπολογιστή σου.
Περιεχόμενο κειμένου των διαφανειών παρουσίασης: Παρουσίαση από τη δασκάλα του Δημοτικού Εκπαιδευτικού Ιδρύματος «Γυμνάσιο Νο. 56 με UIOP» στο Saratov Sukhova Tatyana Mikhailovna Παρεμβολή φωτός. Παρεμβολή είναι η προσθήκη δύο (ή πολλών) κυμάτων φωτός, στα οποία η ένταση του φωτός αυξάνεται σε ορισμένα σημεία του χώρου και εξασθενεί σε άλλα.Προϋποθέσεις για τη συνοχή των κυμάτων φωτός.Τα κύματα των οποίων η διαφορά φάσης δεν εξαρτάται από το χρόνο ονομάζονται συνεκτικά. Εκδηλώσεις στη φύση Εφαρμογή παρεμβολών Το φαινόμενο της παρεμβολής φωτός χρησιμοποιείται ευρέως στη σύγχρονη τεχνολογία. Μια τέτοια εφαρμογή είναι η δημιουργία «επικαλυμμένων» οπτικών. Το φαινόμενο των μηχανικών κυμάτων που κάμπτονται γύρω από εμπόδια παρατηρείται όταν τα κύματα του ποταμού κάμπτονται ελεύθερα γύρω από αντικείμενα που προεξέχουν από το νερό και εξαπλώνονται σαν να μην υπήρχαν καθόλου αυτά τα αντικείμενα. Ένα φαινόμενο χαρακτηριστικό όλων των διεργασιών κυμάτων. Τα ηχητικά κύματα κάμπτονται επίσης γύρω από τα εμπόδια και μπορούμε να ακούσουμε ένα σήμα αυτοκινήτου στη γωνία του σπιτιού όταν το ίδιο το αυτοκίνητο δεν είναι ορατό. Σχέδιο μαθήματος.1. Η εμπειρία του Γιουνγκ.2. Τι είναι η περίθλαση.3. Αρχή του Hugens.4. Αρχή Hugens-Fresnel.5. Μοτίβα περίθλασης από διάφορα εμπόδια.6. Όρια εφαρμογής γεωμετρικής οπτικής.7. Ανάλυση οπτικών συσκευών.8. Συμπέρασμα. Στα μέσα του 17ου αιώνα, ο Ιταλός επιστήμονας F. Grimaldi παρατήρησε περίεργες σκιές από μικρά αντικείμενα τοποθετημένα σε μια στενή δέσμη φωτός. Αυτές οι σκιές δεν είχαν ξεκάθαρα όρια και οριοθετούνταν από χρωματιστές ρίγες. Η περίθλαση του φωτός είναι η κάμψη ενός φωτεινού κύματος γύρω από αδιαφανή σώματα με διείσδυση στην περιοχή μιας γεωμετρικής σκιάς και σχηματισμό ενός σχεδίου παρεμβολής εκεί. Ο Christiaan Huygens έπαιξε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη της ιδέας ότι η διάδοση του φωτός είναι μια κυματική διαδικασία. Κάθε σημείο της επιφάνειας στο οποίο φτάνει ένα φωτεινό κύμα είναι μια δευτερεύουσα πηγή κυμάτων φωτός. Το περίβλημα των δευτερευόντων κυμάτων γίνεται επιφάνεια κύματος την επόμενη χρονική στιγμή. Ο Augustin Fresnel έθεσε τα θεμέλια της κυματικής οπτικής, συμπληρώνοντας την αρχή του Huygens με την ιδέα της παρεμβολής των δευτερογενών κυμάτων: κατασκεύασε μια ποσοτική θεωρία περίθλασης. Κάθε στοιχείο του μετώπου κύματος μπορεί να θεωρηθεί ως το κέντρο μιας δευτερεύουσας διαταραχής που δημιουργεί δευτερεύοντα σφαιρικά κύματα και το προκύπτον φωτεινό πεδίο σε κάθε σημείο του χώρου θα καθοριστεί από την παρεμβολή αυτών των κυμάτων. Η περίθλαση του φωτός εκδηλώνεται πιο καθαρά όταν πληρούται αυτή η συνθήκη (συνθήκη παρατήρησης περίθλασης).Όπου D είναι το μέγεθος του εμποδίου ή της τρύπας,  είναι το μήκος κύματος του φωτός, L είναι η απόσταση από το εμπόδιο στο σημείο όπου το σχέδιο περίθλασης παρατηρείται. l 2 D L Η περίθλαση θέτει επίσης ένα όριο στην ικανότητα ανάλυσης ενός τηλεσκοπίου. Η μέγιστη γωνιακή απόσταση () μεταξύ των φωτεινών σημείων στα οποία μπορούν να διακριθούν καθορίζεται από τον λόγο του μήκους κύματος () προς τη διάμετρο του φακού (D). Η διάθλαση φωτός χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ευαίσθητων φασματικών συσκευών. Τα φαινόμενα περίθλασης φέρνουν όχι μόνο οφέλη, αλλά και βλάβες, περιορίζοντας την ανάλυση των οπτικών οργάνων. II ΕΠΙΛΟΓΗ 1. Β2. ΣΤΙΣ 3. Β4. D5.6. Δ 7. Ζ 1. Α2. Β3. Α4. G5. 6. Α7.Α 1. Τι είναι η περίθλαση;2. Διατυπώστε την αρχή Huygens.3.Διατυπώστε την αρχή Huygens-Fresnel.4. Πώς να αποκτήσετε μια σκοτεινή ή φωτεινή κηλίδα στο κέντρο του σχεδίου περίθλασης μιας τρύπας;5. Όρια εφαρμογής γεωμετρικής οπτικής.6. Ανάλυση οπτικών οργάνων. Δεν υπάρχει ξεχωριστή παρεμβολή και ξεχωριστή περίθλαση - αυτό είναι ένα μεμονωμένο φαινόμενο, αλλά σε ορισμένες συνθήκες οι ιδιότητες παρεμβολής είναι πιο εμφανείς, σε άλλες - οι ιδιότητες περίθλασης του φωτός. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B. Φυσική: εγχειρίδιο για την 11η τάξη. – Μ.: Εκπαίδευση Zhelezovsky B.Ya. Διαλέξεις οπτικής για φοιτητές SSU Εκπαιδευτικά συγκροτήματα. Φυσική, τάξεις 7-11, Βιβλιοθήκη οπτικών βοηθημάτων Προγράμματα Physikon, Φυσική 7-11 τάξεις, Τοπική έκδοση Kirill and Mifodiy, Εκπαιδευτικές ηλεκτρονικές εκδόσεις BENP Physics

Παρεμβολή μηχανικών κυμάτων Προσθήκη κυμάτων
Τι συμβαίνει με τα ηχητικά κύματα πότε
μια συζήτηση μεταξύ πολλών ατόμων ενώ παίζει μια ορχήστρα,
τραγουδάει μια χορωδία κλπ;
Τι παρατηρούμε όταν μπαίνουμε ταυτόχρονα στο νερό;
πέφτουν δύο πέτρες
ή σταγόνες;

Ας το εντοπίσουμε σε ένα μηχανικό μοντέλο

Παρέμβαση.

Συνεκτικά κύματα.

Παρεμβολή φωτός

Παρεμβολή σε λεπτές μεμβράνες.

Διάγραμμα πειράματος Jung

Παρατήρηση παρεμβολών σε συνθήκες εργαστηρίου

Μέγιστα και ελάχιστα παρεμβολές

Φυσαλλίδα

Τα δαχτυλίδια του Νεύτωνα

Η περίθλαση είναι μια απόκλιση από την ευθύγραμμη διάδοση των κυμάτων.

Περίθλαση κυμάτων φωτός

Η θεωρία του Fresnel.

Η απόσταση μέσω της οποίας επαναλαμβάνονται οι γραμμές στο πλέγμα ονομάζεται περίοδος του πλέγματος περίθλασης. Συμβολίζεται με το γράμμα d. Αν

• Μια λεπτή μεμβράνη εφαρμόζεται στη γυάλινη επιφάνεια

Επικαλυμμένα οπτικά

Η αντανάκλαση του φωτός για τα ακραία μέρη του φάσματος - κόκκινο και ιώδες - θα είναι μικρότερη. Ο φακός έχει λιλά απόχρωση.

• Απόκλιση της κατεύθυνσης διάδοσης του κύματος από την ευθεία στο όριο ενός εμποδίου (κύματα που κάμπτονται γύρω από τα εμπόδια)
• Κατάσταση:οι διαστάσεις του εμποδίου πρέπει να είναι συγκρίσιμες με το μήκος κύματος

Εμπειρία Grimaldi

• Στα μέσα του 17ου αιώνα, η Ιταλίδα επιστήμονας Francesca Maria Grimaldi παρατήρησε περίεργες σκιές από μικρά αντικείμενα τοποθετημένα σε μια πολύ στενή δέσμη φωτός. Προς έκπληξη του επιστήμονα, αυτές οι σκιές δεν είχαν αιχμηρά όρια, αλλά για κάποιο λόγο οριοθετούνταν από χρωματιστές ρίγες.

Συνθήκες παρατήρησης

• - το μέγεθος του εμποδίου πρέπει να είναι ανάλογο με το μήκος του φωτεινού κύματος
• - η απόσταση από το εμπόδιο στο σημείο παρατήρησης πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερη από το μέγεθος του εμποδίου

Ως αποτέλεσμα της περίθλασης, τα κύματα φωτός που προέρχονται από διαφορετικά σημεία υπερτίθενται (συνεκτικά κύματα) και παρατηρείται παρέμβασηκυματιστά

Περίθλασηεκδηλώνεται με παραβίαση της ευθύτητας της διάδοσης του φωτός!

Η αρχή του Huygens Fresnel

• Κάθε σημείο στο μέτωπο του κύματος είναι μια πηγή δευτερευόντων κυμάτων και όλες οι δευτερεύουσες πηγές είναι συνεκτικές.

• Ο Fresnel απέδειξε τη γραμμική διάδοση του φωτός και εξέτασε ποσοτικά την περίθλαση από διάφορους τύπους εμποδίων.

Ιδιαιτερότητες

μοτίβο περίθλασης

Εξήγηση

Διαστάσεις εικόνας με σχισμή

περισσότερα μεγέθη,

ελήφθη μέσω

γεωμετρικός

κατασκευές

Τα δευτερεύοντα κύματα πάνε πίσω

άκρες της σχισμής

Ιδιαιτερότητες

μοτίβο περίθλασης

Εξήγηση

Στο κέντρο της εικόνας εμφανίζεται

ελαφριά λωρίδα

Δευτερεύοντα κύματα μέσα

κατεύθυνση,

κάθετα στη σχισμή,

έχουν το ίδιο

φάση. Επομένως, όταν αυτοί

υπερτιθέμενο πλάτος

αυξάνονται οι διακυμάνσεις

Χαρακτηριστικά της περίθλασης

Εξήγηση

Κατά μήκος των άκρων της εικόνας - εναλλαγή

ανοιχτόχρωμες και σκούρες ρίγες

Τα δευτερεύοντα κύματα παρεμβαίνουν

σε κατεύθυνση υπό γωνία προς

κάθετα στην υποδοχή,

έχοντας μια ορισμένη διαφορά φάσης, από

που το προκύπτον

πλάτος δόνησης

• Η περίθλαση αποτρέπει καθαρές εικόνες μικρών αντικειμένων επειδή το φως κάμπτεται γύρω από αντικείμενα.
• Οι εικόνες εμφανίζονται θολές. Αυτό συμβαίνει όταν οι γραμμικές διαστάσεις των αντικειμένων είναι μικρότερες από το μήκος κύματος του φωτός.

Ανάλυση μικροσκοπίου και τηλεσκοπίου

Εάν δύο αστέρια βρίσκονται σε μικρή γωνιακή απόσταση μεταξύ τους, τότε αυτοί οι δακτύλιοι επικαλύπτονται μεταξύ τους και το μάτι δεν μπορεί να διακρίνει αν υπάρχουν δύο φωτεινά σημεία ή ένα.

Το φαινόμενο της παρεμβολής συμβαίνει όταν δύο ή περισσότερα κύματα της ίδιας συχνότητας, που διαδίδονται σε διαφορετικές κατευθύνσεις, αλληλεπιδρούν. Επιπλέον, παρατηρείται τόσο σε κύματα που διαδίδονται στα μέσα όσο και σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Δηλαδή, η παρεμβολή είναι μια ιδιότητα των κυμάτων ως έχουν και δεν εξαρτάται ούτε από τις ιδιότητες του μέσου ούτε από την παρουσία του. Παρέμβαση

Ένα σταθερό μοτίβο εναλλασσόμενων μεγίστων και ελάχιστων ταλαντώσεων σημείων στο μέσο όταν υπερτίθενται συνεκτικά κύματα Συνεκτικά κύματα είναι κύματα ίδιας συχνότητας με σταθερή διαφορά φάσης Παρεμβολή Συναντάμε φαινόμενα παρεμβολής αρκετά συχνά: το χρώμα του ουράνιου τόξου των λεκέδων λαδιού στην άσφαλτο, το χρώμα του παγωμένου γυαλιού του παραθύρου, τα φανταχτερά χρωματιστά σχέδια στα φτερά Μερικές πεταλούδες και σκαθάρια είναι όλα εκδηλώσεις παρεμβολής φωτός.

Περίθλαση Το φαινόμενο της περίθλασης συμβαίνει όταν το σύνθετο φως αποσυντίθεται. Η θέση των μεγίστων και ελάχιστων που συνθέτουν το σχέδιο περίθλασης εξαρτάται από το μήκος κύματος του φωτός. Επομένως, κατά την παρατήρηση σε μιγαδικό φως, για παράδειγμα σε λευκό, όπου αντιπροσωπεύονται διαφορετικά μήκη κύματος, τα μέγιστα περίθλασης για διαφορετικά χρώματα θα βρίσκονται σε διαφορετικά σημεία.

Περίθλαση Το φαινόμενο της περίθλασης επιβάλλει περιορισμούς στην εφαρμογή των νόμων της γεωμετρικής οπτικής: Ο νόμος της ευθύγραμμης διάδοσης του φωτός, οι νόμοι της ανάκλασης και της διάθλασης του φωτός ικανοποιούνται με μεγάλη ακρίβεια μόνο εάν το μέγεθος των εμποδίων είναι πολύ μεγαλύτερο από το φως. μήκος κύματος. Η περίθλαση επιβάλλει ένα όριο στην ανάλυση των οπτικών οργάνων: - σε ένα μικροσκόπιο, όταν παρατηρούμε πολύ μικρά αντικείμενα, η εικόνα αποδεικνύεται θολή - σε ένα τηλεσκόπιο, όταν παρατηρούμε αστέρια, αντί για μια εικόνα ενός σημείου, έχουμε ένα σύστημα από ανοιχτόχρωμες και σκούρες ρίγες.

Διασπορά Η κυματική διασπορά είναι η διαφορά στις ταχύτητες φάσης των κυμάτων ανάλογα με τη συχνότητά τους. Η κυματική διασπορά οδηγεί στο γεγονός ότι μια κυματική διαταραχή ενός αυθαίρετου μη αρμονικού σχήματος υφίσταται αλλαγές (διασκορπίζεται) καθώς διαδίδεται. Μερικές φορές η διασπορά κυμάτων νοείται ως η διαδικασία αποσύνθεσης ενός ευρυζωνικού σήματος σε ένα φάσμα, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας πλέγματα περίθλασης.

Διασπορά Κόκκινο ηλιοβασίλεμα, ένα από τα αποτελέσματα της αποσύνθεσης του φωτός στην ατμόσφαιρα της Γης. Ο λόγος για αυτό το φαινόμενο είναι η εξάρτηση του δείκτη διάθλασης των αερίων που συνθέτουν τη γήινη ατμόσφαιρα από το μήκος κύματος του φωτός. Το ουράνιο τόξο, του οποίου τα χρώματα καθορίζονται από τη διασπορά, είναι μια από τις βασικές εικόνες του πολιτισμού και της τέχνης. Χάρη στη διασπορά του φωτός, είναι δυνατό να παρατηρήσετε το χρωματιστό «παιχνίδι του φωτός» στις όψεις ενός διαμαντιού και άλλων διαφανών αντικειμένων ή υλικών με όψη. Σε έναν ή τον άλλο βαθμό, τα εφέ ουράνιου τόξου εντοπίζονται αρκετά συχνά όταν το φως διέρχεται σχεδόν από οποιοδήποτε διαφανές αντικείμενο. Στην τέχνη μπορούν να ενταθούν και να τονιστούν συγκεκριμένα.

Πόλωση Ένα πολωμένο κύμα είναι ένα εγκάρσιο κύμα στο οποίο όλα τα σωματίδια ταλαντώνονται στο ίδιο επίπεδο. Ένα τέτοιο κύμα μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας ένα ελαστικό κορδόνι εάν τοποθετηθεί ένα φράγμα με μια λεπτή σχισμή στη διαδρομή του. Η σχισμή θα επιτρέπει μόνο κραδασμούς που συμβαίνουν κατά μήκος της.

Ο νόμος του Malus Το γραμμικά πολωμένο φως μπορεί να παρατηρηθεί, για παράδειγμα, στην ακτινοβολία λέιζερ. Ένας άλλος τρόπος παραγωγής γραμμικά πολωμένου φωτός είναι να περάσει το φυσικό φως μέσω ενός Polaroid (φίλτρο πόλωσης), το οποίο μεταδίδει ελεύθερα το συστατικό του φωτός που πολώνεται κατά την επιλεγμένη κατεύθυνση και απορροφά πλήρως το φως με κάθετη πόλωση. Εάν ένα γραμμικά πολωμένο κύμα προσπίπτει σε ένα τέτοιο polaroid, τότε η ένταση I του εκπεμπόμενου φωτός θα εξαρτηθεί από τη γωνία a μεταξύ της κατεύθυνσης πόλωσης του προσπίπτοντος φωτός και της επιλεγμένης κατεύθυνσης του ίδιου του polaroid ως εξής: I = I 0 cos 2 a

Ελλειψομετρία Η Ελλειψομετρία είναι ένα σύνολο μεθόδων για τη μελέτη των επιφανειών υγρών και στερεών σωμάτων με βάση την κατάσταση πόλωσης της δέσμης φωτός που ανακλάται από αυτή την επιφάνεια και διαθλάται σε αυτήν. Επίπεδο πολωμένο φως που προσπίπτει στην επιφάνεια αποκτά ελλειπτική πόλωση κατά την ανάκλαση και τη διάθλαση λόγω της παρουσίας ενός λεπτού στρώματος μετάβασης στη διεπιφάνεια. Η σχέση μεταξύ των οπτικών σταθερών του στρώματος και των παραμέτρων του ελλειπτικά πολωμένου φωτός καθορίζεται με βάση τους τύπους Fresnel. Οι μέθοδοι για ευαίσθητες μελέτες χωρίς επαφή της επιφάνειας υγρών ή στερεών, διεργασιών προσρόφησης, διάβρωσης κ.λπ. βασίζονται στις αρχές της ελλειψομετρίας.

Διαφάνεια 2

Παρεμβολή φωτός

• Οι παρεμβολές είναι ένα από τα πιο πειστικά στοιχεία των κυματικών ιδιοτήτων.
• Η παρεμβολή είναι εγγενής σε κύματα οποιασδήποτε φύσης.
• Η παρεμβολή των κυμάτων φωτός είναι η προσθήκη δύο συνεκτικών κυμάτων, με αποτέλεσμα να παρατηρείται αύξηση ή μείωση των δονήσεων φωτός που προκύπτουν σε διαφορετικά σημεία του χώρου.