Презентация на тему "Интерференция света"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Саратовский Государственный Университет

  Саратов, 2014

  Презентацию выполнила

  Студентка 2 курса 211 группы

  Института химии

  Салькова Дарья Владимировна

  Преподаватель: Медведев Борис Абрамович

• 
  Слайд 2

  Цели работы:

  1) Сформировать понятия: «интерференция», «когерентные волны», «оптическая разность хода волн», «перераспределение интенсивности»;

  2) Рассмотреть способы получения когерентных волн;

  3) Научиться объяснять явление интерференции;

  4) Познакомиться с условиями минимумов и максимумов;

  5) Рассмотреть способы наблюдения интерференции;

  6) Рассмотреть применение интерференции света.

• 
  Слайд 3

  Понятие интерференции

  Интерференция – одно из ярких проявлений волновой природы света. Это интересное и красивое явление наблюдается при определенных условиях, при наложении двух или нескольких световых пучков. Интерференция света даёт картину чередующихся тёмных и светлых полос.

• 
  Слайд 4

  .

  Однако получить интерференционную картину (чередование максимумов и минимумов освещенности, о которых будет говориться далее) с помощью двух независимых источников света, например, двух электрических лампочек, невозможно. Включение еще одной лампочки лишь увеличивает освещенность поверхности, но не создаст чередования минимумов и максимумов освещенности.

• 
  Слайд 5

  .Опыт Юнга с двумя щелями

  Для образования устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы источники волн имели одинаковую частоту и постоянную разность фаз их колебаний в пространстве и во времени.

  Такие волны называются когерентными.

• 
  Слайд 6

  Опыт Юнга

  Исторически первым интерференционным опытом, получившим объяснение на основе волновой теории света, явился опыт Юнга (1802 г.).

  В опыте Юнга свет от источника, в качестве которого служила узкая щель S, падал на экран с двумя близко расположенными щелями S1 и S2.

  Проходя через каждую из щелей, световой пучок уширялся вследствие дифракции, поэтому на белом экране Э световые пучки, прошедшие через щели S1 и S2, перекрывались.

  В области перекрытия световых пучков наблюдалась интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос.

  Юнг впервые определил длины волн световых лучей разного цвета.

• 
  Слайд 7

  Способы получения когерентных волн:

  1) разделение пучка света от одного источника;

  2) падающий пучок и отраженный;

  3) падающий пучок и преломленный.

• 
  Слайд 8

  Принцип Гюйгенса-Френеля

  Проникновение световых волн в область геометрической тени может быть объяснено с помощью принципа Гюйгенса. Однако этот принцип не дает сведений об амплитуде, а следовательно и об интенсивности волн, распространяющихся в различных направлениях. Френель дополнил принцип Гюйгенса представлением об интерференции вторичных волн. Учет амплитуд и фаз вторичных волн позволяет найти амплитуду результирующей волны в любой точке пространства. Развитый таким способом принцип Гюйгенса получил название принципа Гюйгенса-Френеля.

• 
  Слайд 9

  .

  Согласно принципу Гюйгенса-Френеля каждый элемент волновой поверхности Sслужит источником вторичной сферической волны, амплитуда которой пропорциональна величине элементаdS.

  Амплитуда сферической волны убывает с расстояниемr от источника по закону 1/r . Следовательно, от каждого участкаdS волновой поверхности в точкуP, лежащую перед этой поверхностью, приходит колебание

  (*)

• 
  Слайд 10
  

  В этом выражении – фаза колебания в месте расположения волновой поверхности S,k- волновое число, r- расстояние от элемента поверхности dSдо точки P. Множитель определяется амплитудой светового колебания в том месте, где находится dS. Коэффициент Kзависит от угла φмежду нормалью nк площадке dSи направлением от dSк точкеP. При φ=0этот коэффициент максимален, приφ=π/2он обращается в нуль.

  Результирующее колебание в точке Pпредставляет собой суперпозицию колебаний (*), взятых для всей волновой поверхностиS:

  (**)

  Эта формула является аналитическим выражением принципа Гюйгенса – Френеля.

• 
  Слайд 11

  Пространственное перераспределение энергии волны

  При интерференции в одних точках наблюдается концентрация энергии (интерференционные максимумы), в других - гашение волн (интерференционные минимумы). Причиной перераспределения энергии является разность фаз колебаний в складывающихся волнах.

• 
  Слайд 12

  Условия максимумов интерференции

  1) d2 –d1 = Δd -разность хода;

  2) Δd= nλ, где n=0,1,2… - условие усиления волн (условие максимума).

  В случае, когда на оптической разности хода лучей укладывается чётное число полуволн, наблюдается максимум интерференционной полосы.

• 
  Слайд 13

  Условия минимумов интерференции

  Δ d = (2n + 1) λ /2,

  где n = 0,1,2…- условие ослабления волн (условие минимума).

• 
  Слайд 14

  Интерференция вокруг нас

  С интерференционными явлениями мы сталкиваемся довольно часто: цвета масляных пятен на асфальте, окраска замерзающих оконных стекол, причудливые цветные рисунки на крыльях некоторых бабочеки жуков – все это проявление интерференции света.

• 
  Слайд 15

  Интерференция в тонких пленках

  В тонких пленках происходит интерференция световых волн отраженных от передней и задней поверхностей тонкой пленки.

• 
  Слайд 16

  .

  Так как даже очень тонкая пленка имеет определенную толщину, эти две отраженные волны приходят в точку наблюдения разными путями, из-за чего между ними возникает некоторая разность хода. Эта разность хода зависит от толщины пленки, определяющей расстояние, пройденное отраженной волной внутри пленки.

  В тех местах пленки, где эта разность хода достигает четного числа полуволн, обе отраженные волны взаимно усиливают друг друга, что соответствует максимуму, там же, где разность хода выражается нечетным числом полуволн, имеет место взаимное ослабление волн, то есть минимум.

• 
  Слайд 17

  Кольца Ньютона

  Простая интерференционная картина возникает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на нее плоско-выпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны.

• 
  Слайд 18

  .

  В месте соприкосновения линзы и пластины темное пятно и вокруг него совокупность маленьких радужных колец. Расстояния между соседними кольцами быстро убывают с увеличением их радиуса .

  Интерференционная картина, имеющая вид концентрических колец, получила название кольца Ньютона.

• 
  Слайд 19

  Бизеркала Френеля

  Бизеркала Френеля – оптическое устройство, предложенное в 1816 году Френелем для наблюдения интерференции света.

  Устройство состоит из двух плоских зеркал, угол между которыми чуть-чуть меньше 180°. Источник S создаёт два мнимых изображения — S1 и S2 , которые очевидно являются когерентными и которые могут создавать интерференционную картину.

• 
  Слайд 20

  .

  Интерференционная

  картина,

  созданнаятонким

  слоемвоздуха

  междудвумя

  стеклянными

  пластинками.

• 
  Слайд 21

  Применение интерференции света

  Явление интерференции применяется для улучшения качества оптических приборов (просветление оптики) и получения высокоотражающих покрытий. Так как современные объективы содержат большое количество линз, то число отражений в них велико, а поэтому велики и потери светового потока. Таким образом, интенсивность прошедшего света ослабляется и светосила оптического прибора уменьшается. Кроме того, отражения от поверхностей линз приводят к возникновению бликов, что часто (например, в военной технике) демаскирует положение прибора.

• 
  Слайд 22

  .

  По виду интерференционной картины можно проводить точные измерения расстояний при известной длине волны или, наоборот, определять спектр интерферирующих волн.

  (интерференционная спектроскопия)

  Самопишущий интерференционный газоанализатор

  Резонансная и интерференционная гамма-спектроскопия перспективных материалов

• 
  Слайд 23
  

  Явление интерференции также применяется в очень точных измерительных приборах, называемых интерферометрами. Все интерферометры основаны на одном и том же принципе и различаются лишь конструкционно.

• 
  Слайд 24
  

  Интерферометр Майкельсона — двухлучевой интерферометр, изобретённый Альбертом Майкельсоном. Данный прибор позволил впервые измерить длину волны света. В опыте Майкельсона интерферометр был использован Майкельсоном для проверки гипотезы о светоносном эфире. Устройство используется и сегодня в астрономических, физических исследованиях, а также в измерительной технике.

• 
  Слайд 25
  

  Российский физик В. П. Линник (1889-1984) использовал принцип действия интерферометра Майкельсона для создания микроинтерферометра (комбинация интерферометра и микроскопа), служащего для контроля чистоты обработки поверхности.

• 
  Слайд 26
  

  Явление интерференции волн, рассеянных от некоторого объекта (или прошедших через него) с «опорной» волной, лежит в основе голографии (в том числе оптической, акустической)

• 
  Слайд 27

  Получение высокоотражающих диэлектрическихзеркал

  .

• 
  Слайд 28

  Выводы:

  1. Интерференция света может происходить только тогда, когда волны когерентны.

  2. Интерференция света даёт картину чередующихся тёмных и светлых полос.

  3. Интерференция света - красивое и удивительное явление, которое применяется в очень точных измерительных приборах.

• 
  Слайд 29

  .

  .

  Спасибо за внимание!