🗊Презентация Інтерференція та дифракція світла

Інтерференція та дифракція світла Лекція 6

Явище взаємного підсилення чи ослаблення Явище взаємного підсилення чи ослаблення хвиль називається інтерференцією. Явище інтерференції виникає при накладанні світлових хвиль однакової частоти, які приходять у дану точку простору з однаковою різницею фаз. Хвилі з такими властивостями називаються когерентними, а джерела, які їх випромінюють – когерентними джерелами. Тобто світлові когерентні хвилі інтерферують одна з одною – додаються, внаслідок чого в різних точках простору спостерігається підсилення або послаблення результуючих світлових коливань.

В результаті інтерференції на освітлюваній поверхні утворюються почергові світлі і темні області, які відповідають підсиленню чи послабленню світла. В результаті інтерференції на освітлюваній поверхні утворюються почергові світлі і темні області, які відповідають підсиленню чи послабленню світла. Для розв’язання питання, в яких фазах зустрінуться в даній точці інтерферуючі хвилі, треба врахувати різницю ходу цих хвиль. Нехай нас цікавить результат накладання хвиль в точці М), що перебуває на відстані d1 від першого джерела хвиль S2 і на відстані d2 від другого джерела S2. Відстань Δd називається геометричною різницею ходу хвиль δ. Якщо когерентні джерела хвиль коливалися в однакових фазах, то у разі різниці ходу, що дорівнює цілому числу довжин хвиль або парному числу півхвиль, в точку М хвилі надходитимуть в однакових фазах. При їх додаванні у точці М виникає підсилення коливань. Якщо ж різниця ходу дорівнюватиме непарному числу півхвиль, хвилі від S1 і S2 надійдуть у цю точку в протилежних фазах і в ній коливання ослабнуть.

Умова максимумів: максимальне підсилення результуючого коливання настає, якщо різниця ходу хвиль, що додаються, рівна парному числу півхвиль, або парному числу довжин хвиль, тобто Умова максимумів: максимальне підсилення результуючого коливання настає, якщо різниця ходу хвиль, що додаються, рівна парному числу півхвиль, або парному числу довжин хвиль, тобто δ = 2k∙(λ/2) = k∙λ. В цьому випадку світлові хвилі приходять в дану точку М інтерференційного поля в однакових фазах. Різницю ходу хвиль після ряду певних перетворень згідно малюнку можна подати у іншому виді δ = Δd = Тоді, прирівнюючи праві частини рівнянь отримаємо координати точок, в яких спостерігається максимальне підсилення світла (максимум інтерференції світла): х ≈ k∙ де k = 0, 1, 2, … .

Умова мінімумів: послаблення результуючого коливання відбувається, якщо різниця ходу хвиль, що додаються рівна непарному числу півхвиль, тобто Умова мінімумів: послаблення результуючого коливання відбувається, якщо різниця ходу хвиль, що додаються рівна непарному числу півхвиль, тобто δ = (2k + 1)∙λ/2 значення k= 1, 2, 3… називають порядком інтерференційного максимуму чи мінімуму. Взаємне послаблення інтерферуючих хвиль означає, що хвилі приходять в дану точку простору в протилежних фазах. Координати мінімумів інтерференції світла (послаблення світла): x΄ ≈ (2k + 1)

Інтерференцію світла Інтерференцію світла можна легко спостерігати в природних умовах. Забарвлення тонких прозорих плівок, кольорові розводи на тонких плівках бензину, гасу, олії, красиве забарвлення мильних бульбашок, яке безперервно змінюється — все це результат інтерференції світлових променів у цих плівках.

Різниця ходу залежить від товщини пластинки h, показника заломлення матеріалу n, кута падіння променів α і довжини хвилі падаючого світла λ. Тоді результат інтерференції в тонких плівках визначається наступними умовами, вираженими через оптичну різницю ходу. Різниця ходу залежить від товщини пластинки h, показника заломлення матеріалу n, кута падіння променів α і довжини хвилі падаючого світла λ. Тоді результат інтерференції в тонких плівках визначається наступними умовами, вираженими через оптичну різницю ходу. Умова максимуму: 2К Умова мінімуму: (2k + 1)

Дифракція світла – це оптичне явище, яке полягає в тому, що світлові хвилі відхиляються від прямолінійного поширення і огинають краї перешкод

Дифракція світла пояснюється так. Нехай світло від джерела S падає на екран А через отвір аb в екрані B. Кожну точку ділянки аb фронту світлової хвилі (яка заповнює отвір) можна розглядати як вторинне джерело світла. Ці джерела світла когерентні, тому промені (хвилі) 1 і 2, 3 і 4 і т. д., які виходять від них, інтерферуватимуть між собою. Залежно від різниці ходу променів на екрані. А в точках с, d і т. д. виникатимуть максимуми і мінімуми освітленості, створюючи дифракційну картину. Дифракція світла пояснюється так. Нехай світло від джерела S падає на екран А через отвір аb в екрані B. Кожну точку ділянки аb фронту світлової хвилі (яка заповнює отвір) можна розглядати як вторинне джерело світла. Ці джерела світла когерентні, тому промені (хвилі) 1 і 2, 3 і 4 і т. д., які виходять від них, інтерферуватимуть між собою. Залежно від різниці ходу променів на екрані. А в точках с, d і т. д. виникатимуть максимуми і мінімуми освітленості, створюючи дифракційну картину.

. Дифракційна решітка -це сукупність багатьох дуже вузьких щілин, розділених непрозорими проміжками. Решітки виготовляють у вигляді пластинок з прозорої твердої речовини, на поверхні яких алмазним різцем наносяться штрихи, паралельні один одному. Там, де пройшов різець, утворюється шорстка поверхня, яка розсіює промені, а проміжки між штрихами залишаються прозорими, тобто відіграють роль щілин. . Дифракційна решітка -це сукупність багатьох дуже вузьких щілин, розділених непрозорими проміжками. Решітки виготовляють у вигляді пластинок з прозорої твердої речовини, на поверхні яких алмазним різцем наносяться штрихи, паралельні один одному. Там, де пройшов різець, утворюється шорстка поверхня, яка розсіює промені, а проміжки між штрихами залишаються прозорими, тобто відіграють роль щілин.

Розглянемо, яким буде результат накладання вторинних хвиль, які виходять з щілин дифракційної решітки. Нехай а означає ширину щілини, b — ширину непрозорої для світла ділянки між двома щілинами. Величину d = а + b прийнято називати періодом, або сталою дифракційної решітки. Оскільки всі щілини містяться одна від одної на однаковій відстані, то різниці ходу променів, які йдуть із двох сусідніх щілин, для даного кута φ однакові для всієї дифракційної решітки і дорівнюють : Δl = d∙sin φ. Отже, різниця ходу залежить від кута φ. Зі зміною кута φ різниця ходу змінюється, відповідно змінюється і результат накладання вторинних хвиль, які йдуть від щілин дифракційної решітки.

В напрямах, де різниця ходу двох променів містить ціле число довжин хвиль, спостерігатимуться максимуми освітленості (дифракційні максимуми), тому що в цьому випадку всі вторинні хвилі, накладаючись, підсилюють одна одну. В напрямах, де різниця ходу двох променів містить ціле число довжин хвиль, спостерігатимуться максимуми освітленості (дифракційні максимуми), тому що в цьому випадку всі вторинні хвилі, накладаючись, підсилюють одна одну. Таким чином, умова дифракційного максимуму має вигляд: d∙sin φ = k∙λ, де k – ціле число. У тих напрямах, в яких різниця ходу між променями, що виходять із сусідніх щілин решітки, містить непарне число півхвиль, спостерігатимуться мінімуми. Умова дифракційного мінімуму матиме вигляд: d∙sin φ = (2k + 1)∙. Вторинні хвилі, які поширюються в цих напрямах, гаситимуть одна одну.