Содержание
-
Дифракция света
pptcloud.ru
-
Характерным проявлением волновых свойств света является дифракция света —
отклонениеот прямолинейного распространения на резких неоднородностях среды
-
Дифракция была открыта Франческо Гримальди в конце XVII в. Объяснение явления дифракции
света дано Томасом Юнгом и Огюстом Френелем, которые не только дали описание экспериментов по наблюдению явлений интерференции и дифракции света, но и объяснили свойство прямолинейности распространения света с позиций волновой теории
Биографии
-
Принцип Гюйгенса — Френеля
Для вывода законов отражения и преломления мы использовали принцип Гюйгенса. Френель дополнил его формулировку для объяснения явления дифракции
Определите, какое дополнение ввел Френель?
-
Принцип Гюйгенса:
каждая точка волновой поверхности является источником вторичных сферических волн
-
Принцип Гюйгенса-Френеля:
каждая точка волновой поверхности является источником вторичных сферических волн, которые интерферируют между собой
-
Задание:
Попробуйте предположить как будет выглядеть дифракционная картина?
-
-
Задание:
- Будет ли вид дифракционной картины зависеть от длины волны (цвета)?
- Как будет выглядеть дифракционная картина в белом свете?
-
Попробуйте предложить идею опыта по наблюдению дифракции
-
Построение дифракционной картины откруглого отверстияи круглого непрозрачного экрана
-
Дифракция от различных препятствий:а) от тонкой проволочки; б) от круглого отверстия; в) от
круглого непрозрачного экрана.
-
-
-
-
Зоны Френеля
Для того чтобы найти амплитуду световой волны от точечногомонохроматического источника света А в произвольной точке О изотропной среды, надо источник света окружить сферой радиусом r=ct
-
Интерференция волны от вторичных источников, расположенных на этой поверхности, определяет амплитуду в рассматриваемой точке P, т. е. необходимо произвести сложение когерентных колебаний от всех вторичных источников на волновойповерхности
-
Так как расстояния от них до точки О различны, то колебания будут приходить в различных фазах.
Наименьшее расстояние от точки О до волновой поверхности В равно r0
-
Первая зона Френеля ограничивается точками волновой поверхности, расстояния от которых до точки О равны: где — длинасветовой волны
-
Вторая зона: Аналогично определяются границы других зон
-
-
Дифракционные картины от одного препятствия с разным числом открытых зон
-
-
Если разность хода от двух соседних зон равна половине длины волны, то колебания от них
приходят в точку О в противоположных фазах и наблюдается интерференционный минимум, если разность ходаравна длине волны, то наблюдается интерференционный максимум
-
Таким образом, если на препятствии укладывается целое число длин волн, то они гасят друг друга и
в данной точке наблюдается минимум (темное пятно). Если нечетное число полуволн, то наблюдается максимум (светлое пятно)
-
Зонные пластинки
На этом принципе основаны т.н. зонные пластинки
-
-
Получение изображения с помощью зонной пластинки
-
Условия наблюдения дифракции
Дифракция происходит на предметах любых размеров, а не только соизмеримых с длиной волны
-
Трудности наблюдения заключаются в том, что вследствие малости длины световой волны интерференционные максимумы располагаются очень близко друг к другу, а их интенсивность быстро убывает
-
Границы применимости геометрической оптики
- Дифракция наблюдается хорошо на расстоянии
- Если , то дифракция невидна и получается резкая тень (d - диаметр экрана).
- Эти соотношения определяют границы применимости геометрической оптики
-
Если наблюдение ведется на расстоянии , гдеd—размер предмета, то начинают проявляться волновые свойства света
-
Соотношения длины волны и размера препятствия
На рис. показана примерная зависимость результатов опыта по распространению волн в зависимости от соотношения размеров препятствия и длины волны.
-
Интерференционные картины от разных точек предмета перекрываются, и изображение смазывается
, поэтому прибор не выделяет отдельные детали предмета. Дифракция устанавливает предел разрешающей способности любого оптического прибора
-
Разрешающая способность человеческого глаза приблизительно равна одной угловой минуте: , гдеD — диаметр зрачка; телескопа =0,02''; у микроскопа увеличение не более 2.103раз. Можно видеть предметы, размеры которых соизмеримы с длиной световой волны
-
Дифракционная решетка
Дифракционные решетки, представляющие собой точную систему штрихов некоторого профиля, нанесенную на плоскую или вогнутую оптическую поверхность, применяются в спектральном приборостроении, лазерах, метрологических мерах малой длины и т.д
-
-
-
Величинаd = a + b называется постоянной (периодом) дифракционной решетки, где а — ширина щели;b — ширина непрозрачной части
-
Угол -угол отклонения световых волн вследствие дифракции.
Наша задача - определить, что будет наблюдаться в произвольном направлении - максимум или минимум
-
- Оптическая разность хода
- Из условия максимума интерференции получим:
-
Следовательно:
- формула дифракционной решетки.
Величина k— порядок дифракционного максимума ( равен 0, 1, 2 и т.д.)
-
Определение с помощью дифракционной решетки
-
-
Гримальди Франческо2.IV.1618 - 28.XII.1663
Итальянский ученый. С 1651 года - священник.
Открыл дифракцию света, систематически ее изучал и сформулировал некоторые правила. Описал солнечный спектр, полученный с помощью призмы. В 1662 г. определил величину поверхности Земли.
-
Френель Огюст Жан (10.V.1788 - 14.VII.1827)
Французский физик. Научные работы посвящены физической оптике.
Дополнил известный принцип Гюйгенса, введя так называемые зоны Френеля (принцип Гюйгенса - Френеля). Разработал в 1818 году теорию дифракции света
-
Юнг Томас13.IV.1773-10.V.1829
Английский ученый. Полиглот. Научился читать в 2 года. Объяснил аккомодацию глаза, обнаружил интерференцию звука, объяснил интерференцию света, и ввел этот термин. Измерил длины волн световых лучей. Исследовал деформацию
-
Араго Доменик Франсуа(26.II.1786-2.X.1853)
Французский физик и политический деятель. Автор многих открытий по оптике и электромагнетизму: хроматическую поляризацию света, вращение плоскости поляризации, намагничивание железных опилок вблизи проводника с током. Установил связь полярных сияний с магнитными бурями. По его указаниями А.Физо и У.Фуко измерили скорость света, а У.Леверье открыл планету Нептун
-
Фраунгофер Йозеф (6.III.1787- 7.VI.1826)
Немецкий физик.
Научные работы относятся к физической оптике. Внёс существенный вклад в исследование дисперсии и создание ахроматических линз. Фраунгофер изучал дифракцию в параллельных лучах (так называемая дифракция Фраунгофера).Сначала от одной щели, а потом от многих. Большой заслугой учёного является использование(с 1821 года) дифракционных решеток для исследования спектров (некоторые исследователи считают его даже изобретателем первой дифракционной решетки)
-
Пуассон Семион Дени (21.VI.1781 - 25.IV.1840)
Французский механик, математик, физик, член Парижской академии наук (с 1812 года). Физические исследования относятся к магнетизму, капиллярности, теории упругости, гидромеханике, теории колебаний, теории света. Член Петербургской академии наук (с 1826 года)
-
КОНЕЦ
Нет комментариев для данной презентации
Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.