Плоская электромагнитная волна Энергия электромагнитной волны

Содержание

Слайд 2

Слайд 3

Энергия электромагнитной волны Плотность энергии электромагнитного поля: Интенсивность электромагнитной волны –

Энергия электромагнитной волны

Плотность энергии электромагнитного поля:

Интенсивность электромагнитной волны
– это

средняя энергия, переносимая волной в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению распространения волны:

Интенсивность пропорциональна квадрату амплитуды колебаний:

Слайд 4

Спектр электромагнитных волн - диапазон видимого света, УФ - область ультрафиолетового

Спектр электромагнитных волн

- диапазон видимого света,
УФ - область ультрафиолетового излучения,


ИК - область инфракрасного излучения.
Слайд 5

Геометрическая оптика Явление полного внутреннего отражения Наблюдается при прохождении света из

Геометрическая оптика

Явление полного внутреннего отражения

Наблюдается при прохождении света из среды с

большим показателем преломления в среду с меньшим показателем преломления (n2

Абсолютный показатель преломления среды

Закон отражения света

Закон преломления света

Слайд 6

Тонкая линза Формула отрезков

Тонкая линза

Формула отрезков

Слайд 7

Дисперсия света

Дисперсия света

Слайд 8

Волновая оптика r=│SM│ - геометрический путь. Свет Для вакуума и воздуха

Волновая оптика

r=│SM│ - геометрический путь.

Свет

Для вакуума и воздуха n = 1.

-

оптический путь волны:

цуг

Слайд 9

Дисперсия света

Дисперсия света

Слайд 10

Интерференция света - оптическое явление, - возникающее при сложении двух или

Интерференция света - оптическое явление,
- возникающее при сложении двух

или нескольких когерентных световых волн;
- представляющее собой устойчивую во времени картину усиления (max) или ослабления (min) результирующих световых колебаний в различных точках пространства.

Интерференция

При интерференции волн одна волна не влияет на распространение другой.
При интерференции имеет место пространственное перераспределение энергии, не нарушающее закона ее сохранения.

Когерентные волны – волны с постоянной во времени разностью фаз (Δφ=const) и одинаковыми частотами.

Слайд 11

Когерентные световые пучки можно получить путём разделения излучения, исходящего из одного

Когерентные световые пучки можно получить путём разделения излучения, исходящего из

одного источника света.

Методы получения когерентных волн

Реальные световые волны

Излучение от отдельного источника – набор цугов с хаотически распределенными фазами и направлениями вектора E →
волны, излучаемые двумя независимыми источниками не когерентны.

Слайд 12

Интерференция света Когерентные волны Методы получения когерентных волн Опыт Юнга

Интерференция света

Когерентные волны

Методы получения когерентных волн

Опыт Юнга

Слайд 13

Методы получения когерентных волн Методы деления волнового фронта Метод Юнга Бипризма

Методы получения когерентных волн

Методы деления волнового фронта

Метод Юнга
Бипризма Френеля
Бизеркала Френеля
Зеркало Ллойда
и

др.

Картина интерференции,
наблюдаемая через бипризму Френеля

Слайд 14

Условия максимумов и минимумов интерференции оптическая разность хода волн геометрическая разность

Условия максимумов и минимумов интерференции

оптическая разность хода волн

геометрическая разность хода

волн

При распространении волн в вакууме и воздухе Δr=Δ.

Связь между разностью фаз и оптической разностью хода:

Слайд 15

Условия максимумов и минимумов интерференции

Условия максимумов и минимумов интерференции

Слайд 16

Для двухволновой интерференции

Для двухволновой интерференции

Слайд 17

Расчет картины интерференции от двух точечных когерентных источников

Расчет картины интерференции от двух
точечных когерентных источников

Слайд 18

Опыт Юнга y 0 Расчет картины интерференции от двух точечных когерентных

Опыт Юнга

y

0

Расчет картины интерференции от двух
точечных когерентных источников

Условие d <<

L

∆y = ym - ym-1
ширина интерференционной полосы

Слайд 19

Интерференция в тонких пленках

Интерференция в тонких пленках

Слайд 20

«Просветление» оптики Действие просветляющей пленки заключается в том, что она сводит

«Просветление» оптики

Действие просветляющей пленки заключается в том, что она сводит к

минимуму потери света на отражение от той поверхности, которую эта пленка покрывает.
Слайд 21

Условия гашение лучей (min): Для «просветления» оптики на поверхность линзы наносят

Условия гашение лучей (min):

Для «просветления» оптики на поверхность линзы наносят

тонкую пленку с показателем преломления 1,25. Какой должна быть минимальная толщина пленки, чтобы свет длиной волны 600 нм из воздуха полностью проходил через пленку? (Показатель преломления пленки меньше показателя преломления стекла линзы).

Оптическая разность хода лучей, отраженных от верхней и нижней границ пленки:

Слайд 22

Условия отражения на границах пленки одинаковы: Интерференция в тонких пленках Лучи

Условия отражения на границах пленки одинаковы:

Интерференция в тонких пленках

Лучи 1

и 2 гасят друг друга:

Лучи 1 и 2 усиливают друг друга:

Условия отражения на границах пленки разные:

Если свет отражается от границы среды с большим показателем преломления, то фаза световой волны скачком меняется на π, а в разности хода появляется дополнительно λ/2.

Слайд 23

Виды интерференционных картин на тонких пленках Условия: h = const, пучок

Виды интерференционных картин на тонких пленках

Условия: h = const, пучок лучей

широкий и параллельный

1. Цвета тонких пленок
– интерференция при освещении пленки широким пучком

Слайд 24

2. Линии равного наклона Условия: h = const, λ = const,

2. Линии равного наклона

Условия: h = const, λ = const, световой

пучок – расходящийся.

Полосы локализованы в бесконечности, имеют вид колец.

Свойства полос равного наклона

Слайд 25

3. Линии равной толщины Условия: толщина пленки плавно изменяется (h ≠

3. Линии равной толщины

Условия: толщина пленки плавно изменяется (h ≠

const), представляя собой клин. Пучок параллельный.

Система полос равной толщины

- максимум (светлая полоса)

- минимум (темная полоса)

Слайд 26

Пример применения - определение качества обработки поверхностей 3. Линии равной толщины

Пример применения - определение качества обработки поверхностей

3. Линии равной толщины

Слайд 27

Кольца Ньютона Картина в отраженном свете при освещении установки белым светом

Кольца Ньютона

Картина в отраженном свете при освещении установки белым светом

Картина в

отраженном свете при освещении установки монохроматическим светом

Пример применения – проверка качества шлифовки линз.

Слайд 28

Применение интерференции Для измерений: Длины волны λ Коэффициента преломления n Длин

Применение интерференции

Для измерений:
Длины волны λ
Коэффициента преломления n
Длин

эталонов
Малых перемещений
Деформаций
Качества обработки поверхностей
Слайд 29

Дифракция света Дифракция света –отклонение от прямолинейности распространения света, т.е. свет

Дифракция света

Дифракция света –отклонение от прямолинейности распространения света, т.е. свет

попадает в область геометрической тени.

Для наблюдения дифракции в лабораторных условиях необходимо, чтобы размеры препятствия были соизмеримы с длиной световой волны.

По законам геометрической оптики

Слайд 30

Метод зон Френеля - радиус m-ой зоны Френеля

Метод зон Френеля

- радиус m-ой зоны Френеля

Слайд 31

Дифракция света на круглом отверстии

Дифракция света на круглом отверстии

Слайд 32

Число открытых полуволновых зон увеличивается слева направо с 2 до 6.

Число открытых полуволновых зон увеличивается слева направо с 2 до 6.


Размер картины уменьшается, приближаясь к диаметру отверстия.

Изменение дифракционной картины при уменьшении расстояния от отверстия до экрана

Слайд 33

Дифракция на круглом экране (диске)

Дифракция на круглом экране (диске)

Слайд 34

4. Одномерная дифракция Френеля на вертикальной щели m =1 m =

4. Одномерная дифракция Френеля на вертикальной щели

m =1 m = 2

m = 3 m = 4 m = 5
Слайд 35

Дифракция Фраунгофера Способ наблюдения I - область геометрической тени(b→0, m >>1),

Дифракция Фраунгофера

Способ наблюдения

I - область геометрической тени(b→0, m >>1),
II

- область дифракции Френеля (m ≈ 1),
III – область дифракции Фраунгофера(b→∞, m < 1 )
Слайд 36

Плавный переход от геометрической оптики (1-3) через дифракцию Френеля (4-7) к

Плавный переход от геометрической оптики (1-3) через дифракцию Френеля (4-7) к

дифракции Фраунгофера (9-11).
Число открытых зон m уменьшается слева направо. Значение m = 1 (дистанция Рэлея, условная граница между дифракциями Френеля и Фраунгофера) соответствует снимку 8.

Пример: дифракция на кольце

Слайд 37

Классическая схема наблюдения дифракции Фраунгофера

Классическая схема наблюдения дифракции Фраунгофера

Слайд 38

Дифракция Фраунгофера на щели Демонстрация: «Дифракция на щели»

Дифракция Фраунгофера на щели

Демонстрация: «Дифракция на щели»

Слайд 39

Дифракция Фраунгофера на щели

Дифракция Фраунгофера на щели

Слайд 40

Дифракция Фраунгофера на квадратном отверстии

Дифракция Фраунгофера на квадратном отверстии

Слайд 41

Слайд 42

Слайд 43

5. Дифракция на прямолинейном крае Наблюдается проникновение части световой волны в

5. Дифракция на прямолинейном крае

     Наблюдается проникновение части световой волны в

область геометрической тени (влево) и формирование дифракционных полос в освещенной области.
     Ширина и контрастность полос уменьшаются по мере удаления от границы света и тени.
Слайд 44

Дифракционная решетка Уравнение дифракционной решетки

Дифракционная решетка

Уравнение дифракционной решетки

Слайд 45

Дифракционная решетка Уравнение дифракционной решетки

Дифракционная решетка

Уравнение дифракционной решетки

Слайд 46

Дифракционная картина, полученная с помощью дифракционной решетки Белый свет Монохроматический свет

Дифракционная картина, полученная с помощью дифракционной решетки

Белый свет

Монохроматический свет

Слайд 47

Примеры спектров, полученных с помощью дифракционной решетки Разложение белого света в

Примеры спектров, полученных с помощью дифракционной решетки

Разложение белого света в

спектр

Спектр ртути (m = 1)

Модель 3.14.  Дифракционная решетка

Слайд 48

Разрешающая способность Максимум для спектральной линии, соответствующей длине волны λ, расположен

Разрешающая способность

Максимум для спектральной линии,
соответствующей длине волны λ,
расположен

там же, где и минимум для линии,
соответствующей длине волны (λ+δλ)

λ+δλ

λ

b – ширина дифракционной решетки

λ+δλ

λ

Слайд 49

Голография Голографическое изображение летящей пули

Голография

Голографическое изображение летящей пули

Слайд 50

Физические основы голографической записи I ~ Em Черно-белая фотография I, ω

Физические основы голографической записи

I ~ Em

Черно-белая
фотография

I, ω

Цветная
фотография

I,

ω, φ, поляризация

Голография

Габор Деннис. В 1948—51 построил общую теорию голографии и получил первые голограммы. Лауреат Нобелевской премии по физике 1971 г. «за изобретение и развитие голографического метода»

Слайд 51

Физические основы голографической записи Схема восстановления изображения, записанного на пропускающей голограмме. Схема записи пропускающей голограммы

Физические основы голографической записи

Схема восстановления изображения,
записанного на пропускающей голограмме.


Схема записи пропускающей голограммы

Слайд 52

Голограммы объекта, состоящего из четырёх точек Объёмность голографических изображений действительное изображение мнимое изображение

Голограммы объекта, состоящего из четырёх точек

Объёмность голографических изображений

действительное изображение

мнимое

изображение
Слайд 53

Объёмность голографических изображений Фотографии мнимого голографического изображения шахматных фигур, полученные при разных направлениях наблюдения

Объёмность голографических изображений

Фотографии мнимого голографического изображения шахматных фигур, полученные при

разных направлениях наблюдения
Слайд 54

Слайд 55

Голографическая установка Ю.Н. Денисюка, 1959г., Москва, Политехнический музей Голограммы Денисюка видео

Голографическая установка Ю.Н. Денисюка, 1959г., Москва, Политехнический музей

Голограммы Денисюка

видео

Слайд 56

Импульсная голографическая установка «Green Star»

Импульсная голографическая установка «Green Star»

Слайд 57

Поляризация света

Поляризация света

Слайд 58

Направления векторов Е естественного света

Направления векторов Е естественного света

Слайд 59

Поляризаторы Действие поляризатора. П – плоскость пропускания поляризатора

Поляризаторы

Действие поляризатора. П – плоскость пропускания поляризатора

Слайд 60

Поляризационные устройства Призма Николя no nБ = 1,550; ne = 1,486; no = 1,658

Поляризационные устройства

Призма Николя

no < n′ < ne

nБ = 1,550; ne

= 1,486; no = 1,658
Слайд 61

Если имеется 8 -10 пластинок, то при падении под углом Брюстера

Если имеется 8 -10 пластинок, то при падении под углом Брюстера

и отраженный и прошедший свет оказываются практически полностью поляризованными.

Стопа Столетова

Слайд 62

Двойное лучепреломление Прохождение света через кристалл исландского шпата

Двойное лучепреломление

Прохождение света через кристалл исландского шпата

Слайд 63

Поляризаторы Действие двоякопреломляющего кристалла как поляризатора Недостатки: кристалл должен быть однородным

Поляризаторы

Действие двоякопреломляющего кристалла как поляризатора

Недостатки:
кристалл должен быть однородным и достаточной толщины,


световой пучок должен быть узким
Слайд 64

Поляризаторы Кристаллы турмалина Поляроиды

Поляризаторы

Кристаллы турмалина

Поляроиды

Слайд 65

Закон Малюса

Закон Малюса

Слайд 66

Закон Малюса Прохождение естественного света через два идеальных поляроида

Закон Малюса

Прохождение естественного света через два идеальных поляроида

Слайд 67

Закон Брюстера

Закон Брюстера

Слайд 68

Вращение плоскости поляризации Схема наблюдения оптической активности

Вращение плоскости поляризации

Схема наблюдения оптической активности