Волновая оптика. 11 класс

1. Волновая оптика 11 класс

2. Корпускулярно-волновой дуализм

Изучением корпускулярной теории занимался
Исаак Ньютон
Свет – это поток частиц, идущих от источника
во все стороны (поток корпускул).
Изучением волновой теории занимался Гюйгенс.
Свет – это волны, распространяющиеся в особой
гипотетической среде - эфире, заполняющем все
пространство проникающем внутрь всех тел.
2

3. Волновая оптика

Дисперсия света
Интерференция света
Дифракция света
Поляризация света
3

4.

Дисперсия света
Белый свет представляет собой
набор волн различной длины.
400 нм света 760 нм
Свет, представляющий собой набор волн
одинаковой длины (частоты)– монохроматичный.
Свет, представляющий собой набор волн
различных длин (частот) – полихроматичный.
(Белый свет является полихроматичным).
4

5.

Дисперсия света
Дисперсия – разложение света в спектр.
От латинского слова dispersio – рассеяние.
5

6.

Опыт И.Ньютона
6

7.

Дисперсия света
Причиной дисперсии является различие
показателей преломления для волн разной
длины. (сильнее всего преломляется фиолетовый
свет, слабее всего преломляется красный свет).
Исаак Ньютон наблюдал
дисперсию, пропуская свет
через призму.
э
к
р
а
н
7

8. Дисперсия света

Диспе́рсия све́та (разложение
света) — это явление зависимости
абсолютного показателя
преломления вещества от длины
волны (или частоты) света (частотная
дисперсия), или зависимость скорости
света в веществе от длины волны
(или частоты).
8

9.

Дисперсия света
Пример дисперсии света – радуга. (Разложение света
в спектр происходит из-за преломления лучей
сферическими капельками воды и отражения от их
внутренней поверхности.)
солнечный свет
капли воды
к наблюдателю
9

10.

Интерференция света
Интерференция световых волн - сложение
когерентных
волн,
вследствие
которого
наблюдается
усиление
или
ослабление
результирующих световых колебаний в различных
точках пространства.
Впервые наблюдал
Томас Юнг (1800 г.)
Опыт Юнга по
определению длины
световой волны:
10

11.

Световые волны одинаковой длины (частоты),
имеющие постоянную разность фаз, называются
когерентными.
d1 путь волны от источника О1
d2 путь волны от источника О2
∆d разность хода
11

12. Усиление и ослабление света

d 2m 1
2
d m

13. Условие максимумов интерференционной картины

Амплитуда колебаний среды в данной
точке максимальна, если разность
хода двух волн равна целому числу длин
волн.
13

14. Условие минимумов интерференционной картины

Амплитуда колебаний среды в данной
точке минимальна, если разность
хода двух волн равна нечетному числу
полуволн.
14

15. Интерференция в тонких пленках

16.

Интерференция света
Интерференция – явление
наложения волн, вследствие
которого наблюдается
устойчивое во времени
усиление или ослабление
результирующих колебаний в
различных точках
пространства.
Устойчивая во времени
интерференционная картина
может наблюдаться только
при сложении когерентных
волн.
16

17.

Дифракция света
1800 г.
Томас Юнг
Дифракция – отклонение при
распространении волн от
законов геометрической оптики.
Интерференция
Дифракция проявляется в
нарушении прямолинейности
распространения световых
лучей, огибании волнами
препятствий, например в
проникновении света в область
геометрической тени.
17

18.

Нарушение фронта волны
18

19.

Дифракция света
Теория дифракции света была разработана в 1816 году
французским ученым Огюстеном Френелем, развившем
идеи Гюйгенса.
Френель дополнил принцип Гюйгенса идеей об
интерференции вторичных волн.
Принцип Гюйгенса - Френеля:
Возмущение в любой точке пространства является
результатом интерференции когерентных вторичных волн,
излучаемых каждой точкой фронта волны.
19

20. Дифракционная решетка

Дифракционная решетка –
это совокупность большого
числа очень узких щелей,
разделенных непрозрачными
промежутками.
а – ширина прозрачных щелей
b – ширина непрозрачных
промежутков
d = a + b; где d – период
решетки
20

21.

21

22.

В дисперсионном спектре наибольшее отклонение
у
лучей фиолетового цвета, а в дифракционном – у красного.
22

23.

d·sinα = mλ

24. Применение дифракции

Исследование спектрального состава
вещества
Измерение длины волны
24

25.

25

26.

Поляризация света
Свет – электромагнитная волна – поперечная
волна.
26

27.

Поляризация света
Естественный (неполяризованный) свет – свет, в
котором присутствуют все возможные направления
вектора напряженности.
Е
Поляризованный свет – свет, в котором присутствует
только одно направление вектора напряженности,
перпендикулярное направлению распространения
волны.
Е
Е
Е
27

28.

Поляризация света
Свет поляризуется при прохождении через поляроид.
Свет не
проходит
Неполяризованный
Поляризованный
свет
свет
28

29.

Поляризация света
Поляроид – вещество, вызывающее поляризацию света.
29

30.

Поляризация света
При отражении и преломлении свет поляризуется.
Частичная поляризация
Полная поляризация
Б
Б
tg Б n
90
- угол Брюстера (угол
падения, при котором
происходит полная
поляризация).
0
30

31.

Задача №1. Узкий пучок света в результате
прохождения через стеклянную призму
расширяется, и на экране наблюдается
разноцветный спектр. Это явление объясняется тем,
что призма:
1.поглощает свет с некоторыми длинами волн;
2.окрашивает белый свет в разные цвета;
3.преломляет свет с разной длиной волн по
разному, разлагая его на составляющие;
4.изменяет частоту волн.
31

32.

Задача №2. При дисперсии света
А. сильно отклоняются красные лучи, слабо фиолетовые.
Б. сильно отклоняются фиолетовые лучи, слабо
- красные.
В. Все лучи отклоняются одинаково.
32

33.

Явления интерференции и дифракции
можно было объяснить, если свет считать волной.
Интерференция света
Дифракция света
сложение световых волн.
огибание малых препятствий.
Явления излучения и поглощения
можно было объяснить, если свет считать потоком частиц.
Излучение света -
Поглощение
процесс испускания и
распространения
энергии в виде волн
и частиц.
света уменьшение
интенсивности
излучения света.
33