Застосування інтерференції світла. Дифракція світла. (Презентація). Інтерференція. презентація до уроку з фізики (11 клас) на тему Явлення інтерференції та дифракції хвиль завантажити презентацію

Щоб подивитися презентацію з картинками, оформленням та слайдами, скачайте її файл і відкрийте PowerPointна комп'ютері.
Текстовий вміст слайдів презентації: Презентація вчителя МОУ «ЗОШ №56 з УІОП» м. СаратоваСухової Тетяни Михайлівни Інтерференція світла. Інтерференцією називається складання двох (або декількох) світлових хвиль, при якому в одних точках простору відбувається посилення інтенсивності світла, а в інших – ослаблення. Умови когерентності світлових хвиль. Прояви в природі. Застосування інтерференції. Явище інтерференції світла знаходить широке застосування в сучасній техніці. Одним із таких застосувань є створення "просвітленої" оптики. Явище обгинання механічними хвилями перешкод спостерігається коли річкові хвилі вільно огинають виступають із води предмети і поширюються так, ніби цих предметів був зовсім. Явище, властиве всім хвильових процесів. Звукові хвилі так само обгинають перешкоди і ми можемо чути сигнал автомобіля за кутом будинку, коли самого автомобіля не видно. План уроку.1. Досвід Юнга.2. Що таке дифракція.3. Принцип Гюгенса.4. Принцип Гюгенса-Френеля.5. Дифракційні картини від різних перешкод.6. Межі застосування геометричної оптики.7. Роздільна здатність оптичних приладів.8. Висновок. У середині 17-го століття італійський вчений Ф. Гріммальді спостерігав дивні тіні від невеликих предметів, поміщених у вузький пучок світла. Ці тіні не мали чітких меж, були облямовані кольоровими смугами. Дифракція світла – огинання світловою хвилею непрозорих тіл із проникненням у область геометричної тіні та освітою там інтерференційної картини. У становленні поглядів на те, що поширення світла є хвильовим процесом, велику роль відіграв Християн Гюйгенс. Кожна точка поверхні, досягнута світловою хвилею, є вторинним джерелом світлових хвиль. Огинаюча вторинних хвиль стає хвильовою поверхнею в наступний момент часу. Огюстен Френель заклав основи хвильової оптики, доповнивши принцип Гюйгенса ідеєю інтерференції вторинних хвиль: він побудував кількісну теорію дифракції. Кожен елемент хвильового фронту можна як центр вторинного обурення, породжує вторинні сферичні хвилі, а результуюче світлове полі у кожній точці простору визначатиметься інтерференцією цих хвиль. Найбільш чітко дифракція світла проявляється тоді, коли виконується дана умова (умова спостереження дифракції). Де D-розмір перешкоди або отвори, -довжина світлової хвилі, L-відстань від перешкоди до місця, де спостерігається дифракційна картина. l 2 D L Дифракція накладає також межу на роздільну здатність телескопа. Гранична кутова відстань() між точками, що світяться, при якій їх можна розрізняти, визначається відношенням довжини хвилі() до діаметра об'єктива (D). Дифракцію світла використовують із створення чутливих спектральних приладів. Дифракційні явища приносять як користь, а й шкода, обмежуючи роздільну здатність оптичних приладів. ІІ ВАРІАНТ 1. Б2. У 3. Б4. Д5.6. Д7. Р 1. А2. Б3. А4. Г5. 6. А7.А 1. Що таке дифракція?2. Сформулюйте принцип Гюйгенса.3.Сформулюйте принцип Гюйгенса-Френеля.4. Як отримати в центрі дифракційної картини отвори темну або світлу пляму?5. Межі застосування геометричної оптики.6. Роздільна здатність оптичних приладів. Немає окремо інтерференції та окремо дифракції – це єдине явище, але у певних умовах більше виступають інтерференційні, в інших – дифракційні властивості світла. Мякішев Г.Я., Буховцев Б.Б. Фізика: підручник для 11кл. - М.: ПросвітництвоЖелезівський Б.Я. Лекції з оптики для студентів СГУОсвітні комплекси. Фізика, 7-11 кл, Бібліотека наочних посібниківПрограми Фізикона, Фізика 7-11 кл, Локальна версія

Інтерференція механічних хвиль.
Що відбувається зі звуковими хвилями при
розмові кількох людей, коли грає оркестр,
співає хор тощо?
Що ми спостерігаємо, коли у воду одночасно
падають два камені
чи краплі?

Простежимо це на механічній моделі

Інтерференція.

Когерентні хвилі.

Інтерференція світла

Інтерференція у тонких плівках.

Схема досвіду Юнга

Спостереження інтерференції у лабораторних умовах

Інтерференційні максимуми та мінімуми

Мильні бульбашки

Кільця Ньютона

Дифракція-відхилення від прямолінійного поширення хвиль.

Дифракція світлових хвиль

Теорія Френеля.

Відстань, через яку повторюються штрихи на ґратах, називають періодом дифракційної ґрат. Позначають літерою d. Якщо

• На поверхню скла наносять тонку плівку

Просвітлена оптика

Відображення світла для крайніх ділянок спектру – червоного та фіолетового – буде меншим. Об'єктив має бузковий відтінок.

• Відхилення напряму поширення хвиль від прямолінійного біля кордону перешкоди (огинання хвилями перешкод)
• Умова:розміри перешкоди мають бути порівняні з довжиною хвилі

Досвід Гримальді

• У середині 17-го століття італійський вчений Франческа Марія Гримальді спостерігав дивні тіні від невеликих предметів, поміщених у вузький пучок світла. На подив вченого, ці тіні не мали різких кордонів, а були чомусь облямовані кольоровими смугами.

Умови спостереження

• - розміри перешкоди повинні бути порівнювані з довжиною світлової хвилі
• - відстань від перешкоди до точки спостереження має бути набагато більшою за розміри перешкоди

В результаті дифракції накладаються світлові хвилі, що надходять з різних точок (когерентні хвилі), і спостерігається інтерференціяхвиль

Дифракціяпроявляється у порушенні прямолінійності поширення світла!

Принцип Гюйгенса Френеля

• Кожна точка хвильового фронту є джерелом вторинних хвиль, причому всі вторинні джерела є когерентними.

• Френель довів прямолінійність поширення світла і розглянув кількісно дифракцію на різноманітних перешкодах.

Особливості

дифракційної картини

Пояснення

Розміри зображення щілини

більше розмірів,

отриманих шляхом

геометричних

побудов

Вторинні хвилі заходять за

краю щілини

Особливості

дифракційної картини

Пояснення

У центрі картини виникає

світла смуга

Вторинні хвилі в

напрямі,

перпендикулярному щілини,

мають однакову

фазу. Тому за них

накладення амплітуда

коливань збільшується

Особливості дифракційної

Пояснення

По краях картини - чергування

світлих та темних смуг

Вторинні хвилі інтерферують

у напрямку під кутом до

перпендикуляру до щілини,

маючи деяку різницю фаз, від

якої залежить результуюча

амплітуда коливань

• Дифракція не дозволяє отримати виразні зображення дрібних предметів, оскільки світло огинає предмети.
• Зображення виходять розмитими. Це відбувається, коли лінійні розміри предметів менші за довжину світлової хвилі.

Роздільна здатність мікроскопа та телескопа

Якщо дві зірки знаходяться на малій кутовій відстані один від одного, то ці кільця накладаються один на одного, і око не може розрізнити, чи є дві крапки, що світяться, або одна.

Явище інтерференції відбувається при взаємодії двох і більше хвиль однакової частоти, що розповсюджуються у різних напрямках. При цьому воно спостерігається і у хвиль, що розповсюджуються в середовищах, і електромагнітних хвиль. Тобто інтерференція є властивістю хвиль як і не залежить ні від властивостей середовища, ні від його наявності. Інтерференція

Стійка картина чергування максимумів і мінімумів коливань точок середовища при накладенні когерентних хвиль Когерентні хвилі - це хвилі однакової частоти з постійною різницею фаз Інтерференція деяких метеликів і жуків все це прояв інтерференції світла.

Дифракція При явищі дифракції відбувається розкладання складного світла. Положення максимумів і мінімумів, що становлять дифракційну картину, залежить від довжини світлової хвилі. Тому при спостереженнях у складному світлі, наприклад, у білому, де представлені різні довжини хвиль, дифракційні максимуми для різних кольорів виявляться на різних місцях.

Дифракція Явище дифракції накладає обмеження застосування законів геометричної оптики: Закон прямолінійного поширення світла, закони відображення і заломлення світла виконуються досить точно тільки, якщо розміри перешкод набагато більше довжини світлової хвилі. Дифракція накладає межу на здатність оптичних приладів: - у мікроскопі при спостереженні дуже дрібних предметів зображення виходить розмитим - у телескопі при спостереженні зірок замість зображення точки отримуємо систему світлих і темних смуг.

Дисперосія Дісперосія хвиль - відмінність фазових швидкостей хвиль залежно від частоти. Дисперосія хвиль призводить до того, що хвильове обурення довільної негармонічної форми зазнає змін (диспергувань) у міру його поширення. Іноді під дисперсією хвилі розуміють процес розкладання широкосмугового сигналу спектр, наприклад, за допомогою дифракційних решіток.

Дисперосія Червоний захід сонця, один з результатів розкладання світла в атмосфері Землі. Причиною цього явища є залежність показника заломлення газів, що становлять земну атмосферу від довжини хвилі світла. Веселка, чиї кольори обумовлені дисперсією, один із ключових образів культури та мистецтва. Завдяки дисперсії світла, можна спостерігати кольорову гру світла на гранях діаманту та інших прозорих гранованих предметах або матеріалах. Тією чи іншою мірою райдужні ефекти виявляються досить часто при проходженні світла через будь-які прозорі предмети. У мистецтві можуть спеціально посилюватися, підкреслюватися.

Поляризованою хвилею називається така поперечна хвиля, в якій коливання всіх частинок відбуваються в одній площині. Таку хвилю можна отримати за допомогою гумового шнура, якщо на його шляху поставити перешкоду з тонкою щілиною. Щілина пропустить лише ті коливання, що відбуваються вздовж неї.

Закон Малюса Лінійно поляризоване світло можна спостерігати, наприклад, у випромінюванні лазера. Інший спосіб отримання лінійно поляризованого світла полягає у пропусканні природного світла через поляроїд (поляризаційний світлофільтр), який вільно пропускає компоненту світла, поляризовану вздовж виділеного напрямку, і повністю поглинає світло з перпендикулярною поляризацією. Якщо такий поляроїд падає лінійно поляризована хвиля, то інтенсивність I минулого світла залежатиме від кута між напрямом поляризації падаючого світла і виділеним напрямом самого поляроида так: I = I 0 cos 2 a

Еліпсометрія Еліпсометрія - сукупність методів вивчення поверхонь рідких і твердих тіл тіл за станом поляризації світлового пучка, відбитого цією поверхнею і заломленого на ній. Падаючий на поверхню плоско поляризоване світло набуває при відображенні та заломленні еліптичної поляризації внаслідок наявності тонкого перехідного шару на межі розділу середовищ. Залежність між оптичними постійними шарами та параметрами еліптично поляризованого світла встановлюється на підставі Френеля формул. На принципах еліпсометрії побудовано методи чутливих безконтактних досліджень поверхні рідини або твердих речовин, адсорбції, корозії та ін.

Слайд 2

Інтерференція світла

• Інтерференція - один із найбільш переконливих доказів хвильових властивостей.
• Інтерференція властива хвилі будь-якої природи.
• Інтерференцією світлових хвиль називається додавання двох когерентних хвиль, внаслідок якого спостерігається посилення або ослаблення результуючих світлових коливань у різних точках простору.