Интерференция, дифракция света. Поляризация поперечных волн. Дисперсия света. Виды спектров. Шкала электромагнитных излучений

1. Интерференция, дифракция света. Поляризация поперечных волн. Дисперсия света. Виды спектров. Шкала электромагнитных излучений

ДЗ п.19.1-19.16

2.

3.

4.

5. интерференция

явление такого наложения двух
или нескольких волн, при
котором в пространстве
возникает устойчивая во времени
картина распределения
интенсивности, в одних местах
которой происходит взаимное
усиление волны, а в других – их
ослабление.

6. Условие наблюдения интерференции:

наблюдается только при наложении
волн от когерентных источников, т.е.
таких, которые колеблются с
одинаковой частотой и постоянным
сдвигом фаз.

7. Наблюдение интерференции от естественного света

Чтобы наблюдать на опыте
интерференцию света, нужно
световой пучок от какого-либо
источника света разделить на два
пучка, а затем, заставив их пройти
различные пути, снова свести
вместе.

8. Интерференционный опыт Юнга

9.

10.

11. Условие максимума интерференционной картины:

Δd = k*λ, где k=0;1;2;3;…
Δd –разность хода волн
λ – длина волны

12. Разность хода (d2 – d1)=∆d равна четному числу полуволн или целому числу волн

13. Условие минимума интерференционной картины:

Δd = (2k + 1)λ/2.
Δd – разность хода волн
K = 0;1;2;3;4….
λ– длина волны

14. Разность хода (d2 – d1)=∆d равна нечётному числу полуволн

15. При отражении света от двух границ воздушного зазора между выпуклой поверхностью линзы и плоской пластиной возникают

интерференционные кольца –
кольца Ньютона

16.

17. Кольца Ньютона, образованные зелёным светом

18. Применение интерференции в технике:

Просветление оптики;
Интерферометры;
Контроль качества
полированных и
шлифованных поверхностей.

19. .

Несовершенство
обработки
определяют по
искривлению
интерференционных
полос,
образующиеся при
отражении от
проверяемой
поверхности.

20.

приборы, в которых явления
интерференции используются для
очень точных измерений длин
световых волн и показателя
преломления газов и других
веществ; измеряются весьма малые
концентрации примесей в газах и
жидкостях. В астрономии
интерференционные методы
позволяют оценить угловой диаметр
звёзд.

21. Просветление оптики

уменьшение
отражения света
от поверхности
линзы в
результате
нанесения на неё
специальной
плёнки.

22. Проявление интерференции в природе:

Радужные цвета тонких
плёнок;
Окраска крыльев бабочек;
Окраска перьев птиц.
Окраска морских ракушек

23.

24.

25.

26.

27. Дифракция механических волн

Дифракция – отклонение от прямолинейного
распространения и огибание волнами препятствий

28. Дифракция механических волн

Дифракция не наблюдается
(исключение: края преград)
Дифракция наблюдается
d λ
d λ
λ – длина волны
d – диаметр отверстия

29. Дифракция света

Дифракция света – отклонение от прямолинейного направления на
резких неоднородностях среды
Опыт Юнга
Из-за дифракции
от отверстий
выходят два
частично
перекрывающихся
конуса
Когерентные
волны
интерферируют
Для дифракции характерно не столько загибание за края преград,
сколько возникновение за преградой интерференционной картины

30. Дифракционная решетка

Дифракционная решетка – совокупность большого
числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными
промежутками
Условие max:
d sin k
d sin k
d a b
d - период решетки
- длина волны
- угол отклонения
световых лучей
вследствие
дифракции
k - порядок спектра

31. Дифракционные спектры

Дифракционная решетка – спектральный прибор,
служащий для разложения света и измерения длины
волны

32. Примеры дифракции света

Компакт-диск
Звезды
Венцы

33. Границы применимости геометрической оптики

Дифракция устанавливает предел разрешающей
способности любого оптического прибора
l
d
2
Дифракция не
видна, резкая тень
l
d2
Проявляются
волновые свойства,
изображение
смазывается
l – расстояние до предмета, d – размер предмета

34. ГОЛОГРАФИЯ

Голография (от греческого “полная запись“)
позволяет записать на фотопластинку (голограмму)
полную информацию (амплитуду и фазу) об объекте
и затем восстановить изображение. Для этого
необходимо иметь излучение с высокой степенью
когерентности, полученное с помощью лазера.
схема получения голограммы (а) и восстановления изображения (б)

35. Естественный свет

• Свет – поперечная волна. В падающем
от обычного источника пучке волн
присутствуют колебания
всевозможных направлений,
перпендикулярных направлению
распространения волн.
• Световая волна с колебаниями по всем
направлениям, перпендикулярным
направлению распространения,
называется естественной.

36. Поляризованный свет

• Кристалл турмалина обладает
способностью пропускать световые
волны с колебаниями, лежащими в
одной определенной плоскости.
• Такой свет называется поляризованным
или, точнее, плоскополяризованным в
отличие от естественного света,
который может быть назван также
неполяризованным.

37. Поляроид

• Представляет собой тонкую (0.1 мм) пленку
кристаллов герапатита, нанесенную на целлулоид
или стеклянную пластинку.
• Прозрачные пленки (полимерные,
монокристаллические и др.), преобразующие
неполяризованный свет в линейно поляризованный,
т.к. пропускают свет только одного направления
поляризации.
• Поляроиды изобретены американским ученым Э.
Лэндом в 1932.

38. Некоторые применения поляроидов

• Солнцезащитные и антибликовые очки;
• Поляроидные фильтры в
фотоаппаратах;
• Обнаружение дефектов в изделиях из
прозрачного материала;
• Жидкокристаллические мониторы;
• Стереомониторы и стереочки.

39. Солнцезащитные поляризационные и антибликовые очки

Безопасное вождение ночью, днем, в сумерки, туман и зимой.
Поляризованные линзы снимают блики от лобового стекла, от
мокрой дороги, от снега, защищают от фар встречных машин,
снимают усталость, улучшают видимость в любую погоду. Они
незаменимы для полярников, которым постоянно приходится
смотреть на ослепительное отражение солнечных лучей от
заледеневшего снежного поля.

40.

В 1666г. Исаак
Ньютон пришел к
выводу о сложной
структуре белого
цвета
Зависимость
показателя
преломления света
от его цвета –
дисперсия света

41. Опыт И. Ньютона

42. ДИСПЕРСИЯ

(dispersio (лат.) – рассеяние,
развеивание) - зависимость
показателя преломления
света от частоты колебаний
(или длины волны),
или зависимость показателя
преломления вещества от
длины волны.

43. ОБЪЯСНЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ДИСПЕРСИИ

• Явление дисперсии
обнаруживается в
процессе
преломления света.
• Разная «степень
преломляемости»
ф
к
связана с разной
ф
скоростью
распространения
nф
света разных
к
; nф nк
частот в данной
nк
среде.
ф
n
n
c
c
;n
c
к
ф к

44.

45.

Монохроматический свет – одноцветный свет
каждой цветности соответствует своя длина и
частота волны.
760 – 620 – 590 – 560 – 500 – 480 – 450 –
620
590
560
500
480
450
380
нм
нм
нм
нм
нм
нм
нм

46.

47. В водяной капле происходят следующие оптические явления:

• Преломление
света
• Дисперсия
света, т.е.
разложение
белого света в
спектр
• Отражение
света

48. Условия возникновения радуги: 1.Радуга появляется, только когда выглянуло из-за туч солнце и только в стороне, противоположной

Все лучи лесов зеленых,
Все болотные кувшинки,
На земле когда увянут,
Расцветают снова в небе.
Условия возникновения радуги:
1.Радуга появляется, только когда
выглянуло из-за туч солнце и
только в стороне, противоположной
солнцу.
2.Радуга возникает, когда солнце
освещает завесу дождя.
3.Радуга появляется при условии, что
угловая высота солнца над горизонтом
не превышает 42 градуса.

49. ЦВЕТА НЕПРОЗРАЧНЫХ ТЕЛ

• Многообразие цветов и оттенков
в окружающем нас мире
объясняет явление дисперсии.
• При взаимодействии с
различными телами лучи света
разного цвета по-разному
отражаются и поглощаются
этими телами.
• Тела, окрашенные в белый цвет,
отражают лучи света разных
частот одинаково хорошо.
• Тела, окрашенные в черный
цвет, поглощают лучи света
разных частот одинаково
хорошо.
• Непрозрачные тела
окрашиваются в тот цвет, лучи
света которого они хорошо
отражают.

50. ЦВЕТА ПРОЗРАЧНЫХ ТЕЛ

• Цвет
прозрачного
тела
определяется составом того
света, который проходит через
него.
• Если
прозрачное
тело
равномерно поглощает лучи
всех цветов, то в проходящем
белом свете оно бесцветно, а
при цветном освещении имеет
цвет тех лучей, которыми
освещено.
• При пропускании белого света
через окрашенное стекло оно
пропускает тот цвет, в который
окрашено.
• Это свойство используется в
различных светофильтрах.

51. Спектральный круг

52.

Дифракционный спектр
Дисперсионный спектр

53. Виды спектров

спектры поглощения:
спектры испускания:
•сплошной спектр – непрерывный
спектр от раскаленного твердого
тела;
•линейчатый спектр –
совокупность ярких линий
разделенных темными
промежутками (дает газ);
•полосатый спектр – аналогичен
линейчатому (дают молекулы
вещества)
сплошной спектр разделенный
цветными полосами,
соответствующие длинам волн,
которые тело само испускает.

54. Сплошной спектр

Это спектры, содержащие все длины волны
определенного диапазона.
Излучают нагретые твердые и жидкие
вещества, газы, нагретые под большим
давлением.
Одинаковы для разных веществ, поэтому их
нельзя использовать для определения состава
вещества

55. Линейчатый спектр

Состоит из отдельных линий разного или
одного цвета, имеющих разные расположения
Испускается газами, парами малой плотности в
атомарном состоянии
Позволяет по спектральным линиям судить о
химическом составе источника света

56. Полосатый спектр

Состоит из большого числа тесно
расположенных линий
Дают вещества, находящиеся в молекулярном
состоянии

57. Спектры поглощения

Это совокупность частот, поглощаемых данным
веществом. Вещество поглощает те линии спектра,
которые и испускает, являясь источником света
Спектры поглощения получают, пропуская свет от
источника, дающего сплошной спектр, через
вещество, атомы которого находятся в
невозбужденном состоянии

58. Спектральный анализ

Метод определения качественного и
количественного состава вещества по его
спектру называется спектральным анализом.
Спектральный анализ широко применяется при
поисках полезных ископаемых для определения
химического состава образцов руды. С его
помощью контролируют состав сплавов в
металлургической промышленности. На его
основе был определен химический состав звезд
и т.д.

59. Спектроскоп

Для получения спектра
излучения видимого
диапазона
используется прибор,
называемый
спектроскопом , в
котором детектором
излучения служит
человеческий глаз.

60.

Спектр можно наблюдать через окуляр,
используемый в качестве лупы. Если нужно
получить фотографию спектра, то фотопленку
или фотопластинку помещают в том месте, где
получается действительное изображение
спектра. Прибор для фотографирования
спектров называется спектрографом.

61. Ультрафиолетовое излучение

• Ультрафиолетовое излучение
(ультрафиолетовые лучи, УФизлучение) — электромагнитное
излучение, занимающее спектральный
диапазон между видимым и
рентгеновским излучениями. Длины
волн УФ-излучения лежат в интервале
14
от 10 до 400 нм (7,5·10—3·10 16 Гц).
Термин происходит от лат. ultra —
сверх, за пределами и фиолетовый.

62. Инфракрасное излучение

• Инфракрасное излучение
— электромагнитное
излучение, занимающее
спектральную область
между красным концом
видимого света (с длиной
волны λ = 0,74 мкм и
частотой 430 ТГц) и
микроволновым
радиоизлучением (λ ~ 1—2
мм, частота 300 ГГц).
Инфракрасное излучение также называют «тепловым» излучением, так как
инфракрасное излучение от нагретых предметов воспринимается кожей человека
как ощущение тепла. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от
температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше
интенсивность излучения.

63. Рентгеновское излучение

• Рентгеновское излучение —
электромагнитные волны, энергия
фотонов которых лежит на шкале
электромагнитных волн между
ультрафиолетовым излучением и
гамма-излучением, что соответствует
-12
-8
длинам волн от 10 до 10 м

64. Вопросы для самостоятельной работы

1. Что означает монохроматичность световых волн?
2. Что происходит при явлении интерференции света?
3. При каких условиях можно наблюдать
дифракционную картину?
4. Что
можно
наблюдать
при
освещении
дифракционной решетки белым светом?
5. У каких волн можно наблюдать явление
поляризации?
6. Что доказывает явление поляризации света?
7. Расскажите о голографии (определение, принципы,
применение)

65. Вопросы для самостоятельной работы

8. Чем
отличается
призматический
спектр
от дифракционного?
9. Какой вид имеют спектры светящегося газа и от чего они
зависят?
10. Расскажите подробно о методе спектрального анализа.
11. Какими свойствами обладает и какое биологическое
действие
на
живые
организмы
оказывает
ультрафиолетовое излучение?
12. Расскажите подробно об инфракрасном излучении, его
свойствах и применении.
13. Каковы природа и свойства рентгеновских лучей? Где
применяют эти лучи?
14. Каковы свойства гамма лучей? Где применяют эти лучи?