Меню

Волновые свойства света интерференция света дифракция света дисперсия света



Презентация на тему: « Волновые свойства света: интерференция, дифракция.».

Описание презентации по отдельным слайдам:

Депобразования и молодежи Югры бюджетное учреждение профессионального образования Ханты-Мансийского автономного округа – Югры «Мегионский политехнический колледж» (БУ «Мегионский политехнический колледж») 09.02.03 «Программирование в компьютерных системах» 21.02.01 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений». Преподаватель физики: Магомедов Абдул Маграмович Мегион, 2020 Волновые свойства света: интерференция, дифракция.

Волновые свойства света: интерференция, дифракция

ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ ЭТО ЯВЛЕНИЕ СЛОЖЕНИЯ ДВУХ ВОЛН, ПРИ КОТОРОМ ОБРАЗУЕТСЯ ПОСТОЯННОЕ ВО ВРЕМЕНИ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ АМПЛИТУД РЕЗУЛЬТИРУЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ

ПРИ КАКОМ УСЛОВИИ НАБЛЮДАЕТСЯ МАКСИМУМ РЕЗУЛЬТИРУЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ? Δd = d2 — d1 = k λ, или где k = ± 1; ± 2 ..

Каково условие минимума амплитуды результирующих колебаний? Δd =d2 — d1 = (2k+1) λ/2, где k = ± 1; ± 2 .

Какие волны дают устойчивую интерференционную картину? Устойчивую интерференционную картину дают когерентные волны. Когерентные волны- это волны с одинаковой частотой и постоянной разностью фаз

Почему возникают радужные пятна на поверхности воды? Здесь возникают когерентные волны благодаря отражению от верхнего и нижнего слоя тонкой прозрачной пленки мазута

Масляная пленка на поверхности воды, освещенная солнечным светом

Интерференционная картина на мыльной пленке и на дисках

Прибор для наблюдений колец Ньютона Здесь возникают когерентные волны благодаря отражению от выпуклой поверхности линзы и от пластины на границе сред

Дифракция Это явление огибания волнами препятствия Это отклонение от прямолинейности распространения волн

Дифракция на воде Волны огибают тростинку, а за камнем образуется тень.

Прямолинейное распространение света За домом или деревом всегда тень От точечного источника за непрозрачным телом тоже тень

Опыт Т. Юнга В опыте Т. Юнга видим дифракцию, т. е.отклонение света от прямолинейного распространения Здесь две когерентные волны

Условия возникновения дифракции света Размеры препятствий должны быть сравнимы с длиной световой волны или Расстояние от препятствия до экрана должно быть порядка сотен метров или километров

Схема опыта получения интерференционной картины за непрозрачным диском

Интерференционная картина от тонкой проволоки и диска

Интерференционная картина от отверстия Пуассон (франц. ученый) предположил, что за отверстием должно быть темное пятно, и оно действительно там оказалось

Дифракционная решетка Это совокупность большого числа очень тонких темных промежутков, разделенных светлыми На школьной решетке на каждый мм приходится 100 штрихов

Теория дифракционной решетки У решетки есть период d = a+b Разность хода Δd = dsinα Sinα=tgα =y/x При этом dsinα = 2k λ/2 – max dsinα =(2k+1) λ/2 – min

Дифракционная решетка и линза Для получения четкой дифракционной картины за решеткой помещают собирающую линзу

Дифракционная картина от белого света В центре светлая белая полоса, а боковые полосы – цветные, в которых чередование цветов от фиолетового к красному

Дифракционная картина для белого света в цветном изображении В центре светлая белая полоса, а боковые полосы – цветные, в которых чередование цветов от фиолетового к красному

Дифракционная картина для красного и фиолетового света В спектрах, полученных с помощью дифракционной решетки, красные линии расположены дальше синих линий от центра дифракционной картины (от 0-максимума)

Ответь на вопрос 1.Какое из приведенных ниже выражений определяет понятие дифракция? А. Наложение когерентных волн Б. Разложение света в спектр при преломлении В. Огибание волной препятствия

Ответь на вопрос 2. Какое из наблюдаемых явлений объясняется дифракцией? А. Излучение света лампой накаливания Б. Радужная окраска компакт-дисков В. Получение изображения на киноэкране

Ответь на вопрос 3. Какое из наблюдаемых явлений объясняется дифракцией? А. Радужная окраска тонких мыльных пленок Б. Появление светлого пятна в центре тени от малого непрозрачного диска В. Отклонение световых лучей в область геометрической тени

Читайте также:  Тьма есть полное отсутствие света

Ответь на вопрос 4. Какое условие является необходимым для наблюдения дифракционной картины? А.Размеры препятствия много больше длины волны Б. Размеры препятствия сравнимы с длиной волны В. Размеры препятствия много больше амплитуды волны

Ответь на вопрос 5. Свет какого цвета располагается дальше всего от центра дифракционной картины? А. Красного Б. Зеленого В. Фиолетового

РЕШИТЕ ЗАДАЧУ 6. Дифракционная решетка имеет 50 штрихов на миллиметр. Под каким углом виден максимум второго порядка для света с длиной волны 400 нм?

Всем спасибо за работу!

Идет приём заявок

  • 16 предметов
  • Для учеников 1-11 классов и дошкольников
  • Наградные и подарки

Принять участие

Инклюзия в современном обществе и ее роль в социализации

  • Свидетельство каждому участнику

идёт регистрация Успейте записаться до 2 февраля!

Проявление волновых свойств света

Интерференция света – сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства.

Дифракция света – огибание электромагнитной волной препятствий соизмеримых с длиной волны.

Дифракционная решётка – оптический прибор, применяющийся для разложения светового излучения в спектр – это пластинка с большим числом чередующихся прозрачных и непрозрачных полос

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Мы много говорили на уроках о волновых свойствах света интерференции и дифракции. О приборах, которые используют эти свойства. Немного повторим, и начнём с интерференции света. При интерференции происходит усиление и ослабление волн при их наложении. Необходимо, чтобы волны были когерентны. Когерентность согласованность. В простейшем случае когерентными являются волны одинаковой длины, между которыми существует постоянная разность фаз. Для усиления волн необходима одинаковая фаза. Следовательно, разность хода должна быть кратной четному числу длин полуволн (формула 1).

Для ослабления волн они должны приходить в точку в противофазе. То есть для этого разность хода должна быть кратной нечетному числу длин полуволн (формула 2).

Различные цвета тонких пленок — результат интерференции двух волн, отражающихся от нижней и верхней поверхностей пленки. При отражении от верхней поверхности пленки происходит потеря полуволны. Следовательно, оптическая разность хода (формула 3)

Тогда условие максимального усиления интерферирующих лучей в отраженном свете следующее (формула 4)

Если потерю полуволны не учитывать, то (формула 5)

Проведём исследование интерференции света с помощью дифракционной решётки. Вспомним, что же такое дифракционная решётка. Дифракционная решётка – это пластинка с большим числом чередующихся прозрачных и непрозрачных полос. Проверим как зависит расстояние между интерференционными максимумами на экране от длины световой волны и периода дифракционной решётки. Увеличивая постепенно длину световой волны от 380 до 760 нм мы видим, что расстояние между максимумами интерференции увеличивается от 1,9 см до 3,8 см.

Можем сделать вывод, расстояние между интерференционными максимумами на экране прямо пропорционально длине световой волны.

Увеличивая период дифракционной решётки от 10мкм до 25мкм, мы наблюдает как уменьшается от 1,9 до 0,76см расстояние между интерференционными максимумами на экране, следовательно, можем сделать вывод, что расстояние между интерференционными максимумами на экране обратно пропорционально периоду дифракционной решётки.

Обратимся к формуле дифракционной решётки и сравним полученные нами результаты с теорией (формула 6).

Смело можем утверждать, что расстояние между интерференционными максимумами прямо пропорционально длине волны падающего света и обратно пропорционально периоду дифракционной решётки.

Читайте также:  Какие лампы свет у соляриса

Источник

Естествознание. 11 класс

Конспект урока

Естествознание, 11 класс

Урок 16. Волновые свойства света. Приборы, использующие волновые свойства света

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

  • какова роль знаний о волновых свойствах света для объяснения принципа действия световых приборов
  • где применяется интерференция и поляризация
  • какие устройства делают свет поляризованным

Глоссарий по теме:

Интерференция света – перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких световых волн.

Дифракция света – огибание электромагнитной волной препятствий соизмеримых с длиной волны.

Дифракционная решётка – оптический прибор, применяющийся для разложения светового излучения в спектр.

Поляризация света – выделение из пучка естественного света лучей с определенной ориентацией вектора напряженности электрического поля.

Полное внутреннее отражение – явление возврата светового луча в исходную среду после попадания на границу раздела двух сред при падении его из более оптически плотной среды в менее плотную.

Поляризатор – прибор, превращающий естественный свет в линейно-поляризованный.

Оптоволокно (оптические световоды) – нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Спектральный анализ – совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения.

Естественный свет – оптическое излучение с быстро и беспорядочно изменяющимися направлениями напряженности электромагнитного поля.

Линейнополяризованный свет – это электромагнитная волна, поляризованная таким образом, что направление вектора напряженности электрического поля остается неизменным

Основная и дополнительная литература по теме урока:

  • Естествознание. 11 класс: Учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2017 – §28, С. 90-93.
  • Физика. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. учреждений: базовый уровень; профильный уровень/А.В. Грачев, В.А. Погожев, А.М. Салецкий и др.- М.: Вентана-Граф, 2018. – 464 с.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Какова роль знаний о световых явлениях и волновых свойствах света для объяснения принципов функционирования и применения световых приборов?

Начнём с интерференции света.

Интерференция света принципиально не отличается от интерференции других волн. Однако наблюдение и исследование интерференции световых волн затруднено, так как свет не является строго монохроматическим. Впервые эту проблему решил английский физик Томас Юнг.

Опыт Юнга заключался в следующем: свет падает на экран, в котором имеется узкая щель. проходя через щель, волна попадает на второй экран с двумя щелями. Каждая из этих щелей создает свою волну с одинаковыми свойствами. Эти волны могут интерферировать. Результатом интерференции является появление светлых и темных полос на третьем экране. Светлая полоса свидетельствует о том, что волны на экран пришли в одной фазе и усиливают друг друга, а темная полоса является результатом ослабления двух волн. Для усиления волн необходима одинаковая фаза. Следовательно, разность расстояний (разность хода) должна быть кратной четному числу длин полуволн.

Для ослабления волн они должны приходить в точку в противофазе. То есть для этого разность расстояний должна быть кратной нечетному числу длин полуволн.

Если интерференционной картине сопоставить график интенсивности света I, то он будет иметь вид синусоиды.

Положение максимумов и минимумов синусоиды будет зависеть от длины волны света, падающего на щель.

Как мы уже говорили ранее, белый свет полихроматический, т.е. включает спектр цветов от красного до фиолетового. Поэтому при интерференции мы наблюдаем максимумы не белого цвета, а всего спектра. Положение цветной полоски зависит от длины волны каждого света, входящего в белый.

Читайте также:  Как сделать свет для мотоблока каскад

Таким образом, не только с помощью призмы, но и с помощью интерференции можно разложить свет на спектр.

Наиболее эффективно для разложения света использовать не одну, а несколько щелей. Устройство, состоящее из многих равноотстоящих щелей, стали называть дифракционной решёткой. И чем больше щелей и чем они плотнее, тем больше эффективность дифракционной решетки как спектрального прибора. С помощью дифракционной решётки можно определить длину световой волны.

k – номер рассматриваемого максимума

λ – длина световой волны

d – период дифракционной решётки

Следующее волновое свойство света, которое мы рассмотрим – это поляризация

Свет представляет собой электромагнитную волну, свойства которой таковы, что вектор напряженности электрического поля всегда перпендикулярен вектору индукции магнитного поля и оба этих вектора перпендикулярны скорости распространения волны.

В то же время в разных точках пространства и в разные моменты времени векторы E и B, оставаясь перпендикулярными друг другу и вектору скорости, могут изменять направления. Такой свет называется естественным.

При помощи специальных приборов, называемых поляризаторами, из такого естественно поляризованного света можно выделить волну, в которой направления векторов E и В будут оставаться неизменными. Такая волна называется линейно поляризованной.

Обычно поляризаторы представляют собой пластины, сделанные из прозрачного материала, например, из турмалина, герапатита, исландского шпата.

Через поляризатор проходят только те волны, вектор напряженности которых параллелен оси кристалла. В результате прохождения через поляризатор свет из естественного превращается в линейно-поляризованный.

Если же на пластину направить линейно-поляризованный свет, то интенсивность света на выходе будет зависеть от положения оси кристалла относительно направления вектора напряженности. В частности, если ось кристалла перпендикулярна вектору напряженности, то свет не пройдет через эту пластину.

Линейно-поляризованный свет можно получить также при помощи лазерных источников

Давайте вспомним из курса физики еще одно свойство света, которое широко используется человеком. Это явление полного внутреннего отражения.

Явление полного внутреннего отражения наблюдается, когда свет переходит из более плотной оптической среды в менее плотную.

Явление полного внутреннего отражения нашло применение в современных устройствах.

Допустим, нам нужно передать луч света на некоторое расстояние вдоль некоторого извилистого пути (подобно тому, как по проводу передается ток). Создают двойную стеклянную трубку из материалов с различной оптической плотностью.

Сердцевину делают из оптически более плотного вещества, а внешнюю трубку из вещества с меньшим показателем преломления. Подобная трубка называется оптическим световодом. Ее также называют оптическим волокном.

Оптические световоды применяются в настоящее время для передачи информации с очень высокой плотностью.

Компьютеры, к которым подключена оптоволоконная связь, работают гораздо эффективнее, чем, например, компьютеры, подключенные к сети при помощи телефонной линии.

Сегодня на уроке мы изучили волновые свойства света и рассмотрели приборы, использующие их свойства. Это дифракционная решётка, поляризатор, оптический световод.

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Текст задания 1:

Используя конспект урока, найдите и выделите цветом по вертикали и горизонтали понятия.

  1. Огибание волнами препятствий
  2. С помощью этого оптического прибора можно естественный свет превратить в плоско-поляризованный
  3. Волновое свойство света, применяемое в дифракционных решётках
  4. В этом приспособлении для передачи информации используется явление полного внутреннего отражения

Правильный вариант: дифракция, поляризатор, интерференция, оптоволокно.

Текст задания 2:

Вставьте пропущенные слова.

Если налить в стакан воду и поднять её выше уровня глаз, то поверхность воды при рассмотрении её снизу кажется посеребрённой вследствие __________ __________ ___________.

Правильный вариант: полного внутреннего отражения.

Источник

Adblock
detector