Экспериментальное наблюдение интерференции света

Сентябрь 3, 2022

Главная
Алгебра
Экспериментальное наблюдение интерференции света

Содержание

2. 3.1. Экспериментальное наблюдение интерференции света.
3. 3.1.1. Интерференция в тонких плёнках. 1. При освещении тонкой мыльной плёнки белым светом можно наблюдать окрашивание
4. 3.1.2. Опыт Юнга. При освещении двух близко расположенных щелей на экране, находящемся за щелями, можно наблюдать
5. 3.2. Когерентные волны. Условия максимумов и минимумов освещённости.
6. 3.2.1. Когерентные волны. Когерентными называются волны, у которых постоянная разность фаз. Для плоских волн условием когерентности
7. 3.2.1. Когерентные волны. Когерентность – взаимная согласованность протекания во времени световых колебаний в различных точках пространства
8. 3.2.2. Получение когерентных волн. Для получения когерентных волн используется метод разделения света, идущего от источника, на
9. 3.2.2. Получение когерентных волн.
10. 3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Интерференция – перераспределение интенсивности излучения в пространстве в результате
11. 3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Мы рассматриваем волны, исходящие из одного источника, но прошедшие
12. 3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Средние величины вычисляем за время, значительно превосходящее период колебаний
13. 3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Если t0 >> T, то
14. 3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Если t0 >> T, то Поэтому
15. 3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Среднее значение квадрата напряжённости второй волны вычисляется аналогично. Осталось
16. 3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Второй интеграл равен нулю. Это было показано при вычислении
17. 3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Таким образом, среднее значение квадрата напряжённости электрического поля двух
18. 3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Величина косинуса может принимать значения от -1 до +1.
19. 3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Обозначим: Величину x будем называть геометрической длиной луча, а
20. 3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Рассмотрим условия, при выполнении которых интенсивность может достигать максимума
21. 3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. при Интерференционный минимум интенсивности наблюдается тогда, когда оптическая разность
22. 3.3. Опыт Юнга.
23. 3.3. Опыт Юнга. В опыте Юнга источниками когерентных волн являются два отверстия (щели) в непрозрачном экране,
24. 3.3. Опыт Юнга. Определим положение интерферен-ционных максимумов на экране. Пусть максимум находится в точке А. Тогда
25. 3.3. Опыт Юнга. Определим положение интерферен-ционных минимумов на экране. Пусть минимум находится в точке А. Тогда
26. 3.3. Опыт Юнга. Пользуясь условиями наблюдения интерференционных максимумов и минимумов, можно рассчитать расстояние от центра интерференционной
27. 3.3. Опыт Юнга. Для тёмных полос (минимумы) следовательно, Здесь m – номер тёмной полосы (минимума). Расчёт
29. Скачать презентацию

Слайд 2

3.1.
Экспериментальное наблюдение интерференции света.

Слайд 3

3.1.1. Интерференция в тонких плёнках.
1. При освещении тонкой мыльной плёнки

белым светом можно наблюдать окрашивание этой плёнки в радужные цвета.

2. При освещении тонкой масляной плёнки на поверхности воды белым светом также можно наблюдать окрашивание этой плёнки в радужные цвета.

3. При освещении тонкой масляной плёнки на поверхности стекла белым светом также можно наблюдать окрашивание этой плёнки в радужные цвета.

Слайд 4

3.1.2. Опыт Юнга.
При освещении двух близко расположенных щелей на экране,

находящемся за щелями, можно наблюдать картины, подобные показанным на рисунке.

При уменьшении расстояния между щелями расстояние между полосами на экране меняется.

Рассмотрим модель опыта Юнга.

Плёнки

Слайд 5

3.2.
Когерентные волны. Условия максимумов и минимумов освещённости.

Слайд 6

3.2.1. Когерентные волны.
Когерентными называются волны, у которых постоянная разность фаз.

Для плоских волн условием когерентности является равенство частот колебаний:

Однако, плоских волн, излучаемых бесконечно долго в природе не существует. Одна из моделей излучения – излучение волн цугами (порциями) .

Слайд 7

3.2.1. Когерентные волны.
Когерентность – взаимная согласованность протекания во времени световых

колебаний в различных точках пространства и (или) времени, характеризующая их способность к интерференции.

Для получения когерентных волн используется метод разделения света, идущего от источника, на два или несколько пучков с помощью щелей, зеркал преломления и т.д.

Временнáя когерентность характеризует степень монохроматичности излучения.
Пространственная когерентность характеризует геометрические особенности эксперимента.

Слайд 8

3.2.2. Получение когерентных волн.
Для получения когерентных волн используется метод разделения

света, идущего от источника, на два или несколько пучков с помощью щелей, зеркал преломления и т.д.

Слайд 9

3.2.2. Получение когерентных волн.

Слайд 10

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Интерференция – перераспределение интенсивности

излучения в пространстве в результате наложения когерентных волн.

Интенсивность излучения пропорциональна квадрату напряжённости электрического поля. Частота колебаний световых волн очень высока,

Поэтому наблюдать можно только среднее значение квадрата напряжённости, причём усреднение проводится за время, много большее периода колебаний.

Пусть в некоторую точку пространства приходят две световые волны.

В общем случае уравнения этих волн имеют вид:

Слайд 11

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Мы рассматриваем волны, исходящие

из одного источника, но прошедшие в точку наблюдения разными путями. Поэтому будем считать, что выполняются следующие условия:
1) частоты колебаний в обеих волнах равны;
2) начальные фазы колебаний равны между собой и будем считать их
равными нулю

Интенсивность результирующей волны в точке наблюдения

Слайд 12

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Средние величины вычисляем за

время, значительно превосходящее период колебаний волны, t0 >> T .

Остановимся на вычислении второго слагаемого (интеграла).

Слайд 13

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Если t0 >> T,

то

Слайд 14

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Если t0 >> T,

то

Поэтому

Слайд 15

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Среднее значение квадрата напряжённости

второй волны вычисляется аналогично.

Осталось вычислить среднее значение произведения напряжённостей первой и второй волны.

Слайд 16

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Второй интеграл равен нулю.

Это было показано при вычислении среднего значения квадрата напряжённости первой волны.

Слайд 17

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Таким образом, среднее значение

квадрата напряжённости электрического поля двух когерентных волн, за время t0 >> T

Величина результирующей интенсивности излучения определяется аргументом косинуса в последней формуле.

Наиболее наглядным результат будет для случая одинаковых амплитуд E01 = E02 = E0.

Слайд 18

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Величина косинуса может принимать

значения от -1 до +1. В зависимости от этого интенсивность излучения будет принимать значения от 0 до 4I0.

Рассмотрим подробнее величину, являющуюся аргументом косинуса. Волновое число

Если одна из волн проходит весь путь или часть пути в среде, отличающейся от той, в которой распространяется другая волна, то нужно учитывать, что скорости света в разных средах различны, а частоты одинаковы:

Слайд 19

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Обозначим:
Величину x будем называть

геометрической длиной луча, а величину L = nx будем называть оптической длиной луча.

Величину δ = L2 – L1 = n2x2 – n1x1 будем называть оптической разностью хода двух лучей. Отметим, что при определении оптической разности хода следует учитывать, что при отражении от оптически более плотной среды фаза колебаний в волне изменяется на π.

Слайд 20

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Рассмотрим условия, при выполнении

которых интенсивность может достигать максимума и минимума.

при

Интерференционный максимум интенсивности наблюдается тогда, когда оптическая разность хода равна целому числу длин волн.

Слайд 21

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
при
Интерференционный минимум интенсивности наблюдается

тогда, когда оптическая разность хода равна нечётному числу длин полуволн.

Отметим, что в обоих рассмотренных случаях в качестве длины волны рассматривается длина волны в вакууме. Изменение скорости света в среде учитывается при введении оптической длины пути.

Слайд 22

3.3.
Опыт Юнга.

Слайд 23

3.3. Опыт Юнга.
В опыте Юнга источниками когерентных волн являются два

отверстия (щели) в непрозрачном экране, на которые падает свет от одного источника. Расстояние между отверстиями d не может быть большим. иначе нарушится условие когерентности волн.

Слайд 24

3.3. Опыт Юнга.
Определим положение интерферен-ционных максимумов на экране. Пусть максимум

находится в точке А. Тогда оптическая разность хода между лучами S1A и S2A должна быть равна целому числу длин волн.

S1B – дуга окружности с центром в точке А.

L >> d, поэтому можно считать, что S1B не только дуга окружности с центром в точке А, но одновременно и хорда и касательная к этой окружности. Следовательно, S1B перпендикулярна S2A.

Из треугольника S2S1B

Слайд 25

3.3. Опыт Юнга.
Определим положение интерферен-ционных минимумов на экране. Пусть минимум

находится в точке А. Тогда оптическая разность хода между лучами S1A и S2A должна быть равна нечётному числу длин полуволн.

Итак, условия наблюдения интерференционных максимумов и минимумов в опыте Юнга:

Слайд 26

3.3. Опыт Юнга.
Пользуясь условиями наблюдения интерференционных максимумов и минимумов, можно

рассчитать расстояние от центра интерференционной картины до соответствующей полосы в опыте Юнга.

следовательно,

Для светлых полос (максимумы)

следовательно,

Здесь m – номер светлой полосы (максимума).

Слайд 27

3.3. Опыт Юнга.
Для тёмных полос (минимумы)
следовательно,
Здесь m – номер тёмной

полосы (минимума).

Расчёт интерференционной картины в экспериментах с бипризмой Френеля, двойным зеркалом Френеля и др. производится аналогично расчёту для опыта Юнга. Различие состоит только в определении расстояния между мнимыми источниками света d.

Опыт Юнга

Экспериментальное наблюдение интерференции света

Содержание

3.1. Экспериментальное наблюдение интерференции света.

3.1.1. Интерференция в тонких плёнках. 1. При освещении тонкой мыльной плёнки

3.1.2. Опыт Юнга. При освещении двух близко расположенных щелей на экране,

3.2. Когерентные волны. Условия максимумов и минимумов освещённости.

3.2.1. Когерентные волны. Когерентными называются волны, у которых постоянная разность фаз.

3.2.1. Когерентные волны. Когерентность – взаимная согласованность протекания во времени световых

3.2.2. Получение когерентных волн. Для получения когерентных волн используется метод разделения

3.2.2. Получение когерентных волн.

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Интерференция – перераспределение интенсивности

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Мы рассматриваем волны, исходящие

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Средние величины вычисляем за

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Если t0 >> T,

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Если t0 >> T,

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Среднее значение квадрата напряжённости

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Второй интеграл равен нулю.

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Таким образом, среднее значение

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Величина косинуса может принимать

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Обозначим:Величину x будем называть

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. Рассмотрим условия, при выполнении

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции. приИнтерференционный минимум интенсивности наблюдается

3.3. Опыт Юнга.

3.3. Опыт Юнга. В опыте Юнга источниками когерентных волн являются два

3.3. Опыт Юнга. Определим положение интерферен-ционных максимумов на экране. Пусть максимум

3.3. Опыт Юнга. Определим положение интерферен-ционных минимумов на экране. Пусть минимум

3.3. Опыт Юнга. Пользуясь условиями наблюдения интерференционных максимумов и минимумов, можно

3.3. Опыт Юнга. Для тёмных полос (минимумы)следовательно,Здесь m – номер тёмной

Похожие презентации

3.1.
Экспериментальное наблюдение интерференции света.

3.1.1. Интерференция в тонких плёнках.
1. При освещении тонкой мыльной плёнки

3.1.2. Опыт Юнга.
При освещении двух близко расположенных щелей на экране,

3.2.
Когерентные волны. Условия максимумов и минимумов освещённости.

3.2.1. Когерентные волны.
Когерентными называются волны, у которых постоянная разность фаз.

3.2.1. Когерентные волны.
Когерентность – взаимная согласованность протекания во времени световых

3.2.2. Получение когерентных волн.
Для получения когерентных волн используется метод разделения

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Интерференция – перераспределение интенсивности

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Мы рассматриваем волны, исходящие

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Средние величины вычисляем за

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Если t0 >> T,

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Если t0 >> T,

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Среднее значение квадрата напряжённости

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Второй интеграл равен нулю.

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Таким образом, среднее значение

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Величина косинуса может принимать

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Обозначим:
Величину x будем называть

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
Рассмотрим условия, при выполнении

3.2.2. Условия максимума и минимума при интерференции.
при
Интерференционный минимум интенсивности наблюдается

3.3.
Опыт Юнга.

3.3. Опыт Юнга.
В опыте Юнга источниками когерентных волн являются два

3.3. Опыт Юнга.
Определим положение интерферен-ционных максимумов на экране. Пусть максимум

3.3. Опыт Юнга.
Определим положение интерферен-ционных минимумов на экране. Пусть минимум

3.3. Опыт Юнга.
Пользуясь условиями наблюдения интерференционных максимумов и минимумов, можно

3.3. Опыт Юнга.
Для тёмных полос (минимумы)
следовательно,
Здесь m – номер тёмной