Бизеркала Френеля

Содержание

Слайд 2

Слайд 3

Бизеркала Френеля – два плоских зеркала располагаются так, что их отражающие

Бизеркала Френеля – два плоских зеркала располагаются так, что их отражающие

поверхности образуют угол близкий к π
Слайд 4

Бипризма Френеля - изготовленные из одного куска стекла две призмы с

Бипризма Френеля - изготовленные из одного куска стекла две призмы

с малым преломляющим углом θ имеющие общее основание.
Слайд 5

Кольца Ньютона

Кольца Ньютона

Слайд 6

где R – радиус плосковыпуклой линзы. Четным m соответствуют радиусы светлых

где R – радиус плосковыпуклой линзы.
Четным m соответствуют радиусы светлых

колец, нечетным радиусы темных колец (наблюдение в отраженном свете).
В проходящем свете – наоборот.
Слайд 7

Полосы равной толщины Кольца Ньютона Полосы на поверхности клина с углом

Полосы равной толщины

Кольца Ньютона

Полосы на поверхности клина с углом наклона меньшим

или равным нескольким угловым минутам
Слайд 8

Стоячие волны Стоячие волны образуются в результате интерференции двух встречных плоских

Стоячие волны

Стоячие волны образуются в результате интерференции двух встречных плоских волн

(например, бегущей и отраженной волны).

.

Слайд 9

Стоячие волны в струне в воздушном столбе

Стоячие волны

в струне в воздушном столбе

Слайд 10

При интерференции встречных волн Ψ1 и Ψ2 образуется результирующая волна: .

При интерференции встречных волн Ψ1 и Ψ2 образуется результирующая волна:

.

Если разность

фаз ϕ = 0, то

Если разность фаз ϕ = π, то

.

Слайд 11

Амплитуда стоячей волны В точках пространства, определяемых условием располагаются так называемые

Амплитуда стоячей волны

В точках пространства, определяемых условием

располагаются так называемые узлы

волны, в которых амплитуда В всегда равна нулю
Слайд 12

В точках пространства, определяемых условием располагаются так называемые пучности волны, в

В точках пространства, определяемых условием

располагаются так называемые пучности волны, в которых

амплитуда В может быть максимальной, то есть В = 2А, в моменты времени, определяемые условием

.

Слайд 13

В остальных точках пространства амплитуда волны может изменяться в пределах: 0

В остальных точках пространства амплитуда волны может изменяться в пределах:
0 < B < 2A.

Образовавшаяся в

результате интерференции волна является стоячей – через узлы энергия не переносится.
Слайд 14

Стоячие волны в ограниченных средах Краевые условия: в точках закрепления струны

Стоячие волны в ограниченных средах

Краевые условия:
в точках закрепления струны или стержня,

а также на заглушках труб, всегда возникают узлы стоячей волны (в этих местах волна отражается от более плотной среды);
на свободных концах стержня и на открытых концах труб всегда возникают пучности стоячей волны (в этих местах волна отражается от менее плотной среды).
Слайд 15

Труба закрыта с обоих концов (струна или стержень закреплены на обоих концах)

Труба закрыта с обоих концов (струна или стержень закреплены на обоих

концах)
Слайд 16

Труба открыта с обоих концов

Труба открыта с обоих концов

Слайд 17

Стержень закреплен в средней точке

Стержень закреплен в средней точке

Слайд 18

Стержень закреплен консольно (труба открыта с одного конца)

Стержень закреплен консольно (труба открыта с одного конца)

Слайд 19

Наименьшие возможные частоты стоячих волн (при m = 1) называются основными, более высокие частоты называются обертонами.

Наименьшие возможные частоты стоячих волн (при m = 1) называются основными, более

высокие частоты называются обертонами.
Слайд 20

Дифракция света

Дифракция света

Слайд 21

Дифракцией света называется отклонение светового луча от прямолинейного распространения на резких неоднородностях среды

Дифракцией света называется отклонение светового луча от прямолинейного распространения на резких

неоднородностях среды
Слайд 22

Дифракция была открыта Франческо Гримальди в конце XVII в. Объяснение явления

Дифракция была открыта Франческо Гримальди в конце XVII в. Объяснение явления

дифракции света дано Томасом Юнгом и Огюстом Френелем, которые не только дали описание экспериментов по наблюдению явлений интерференции и дифракции света, но и объяснили свойство прямолинейности распространения света с позиций волновой теории
Слайд 23

Гримальди Франческо 2.IV.1618 - 28.XII.1663 Итальянский ученый. С 1651 года -

Гримальди Франческо 2.IV.1618 - 28.XII.1663

Итальянский ученый. С 1651 года - священник.
Открыл дифракцию

света, систематически ее изучал и сформулировал некоторые правила. Описал солнечный спектр, полученный с помощью призмы. В 1662 г. определил величину поверхности Земли.
Слайд 24

Френель Огюст Жан (10.V.1788 - 14.VII.1827) Французский физик. Научные работы посвящены

Френель Огюст Жан (10.V.1788 - 14.VII.1827)

Французский физик. Научные работы посвящены физической

оптике.
Дополнил известный принцип Гюйгенса, введя так называемые зоны Френеля (принцип Гюйгенса - Френеля). Разработал в 1818 году теорию дифракции света
Слайд 25

Принцип Гюйгенса-Френеля: Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать, как центр вторичного

Принцип Гюйгенса-Френеля:

Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать, как центр вторичного возмущения, порождающего

вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.
Слайд 26

Слайд 27

Дифракция Френеля. Круглое отверстие

Дифракция Френеля. Круглое отверстие

Слайд 28

Разобьем поверхность волнового фронта, падающего на отверстие, на зоны Френеля по

Разобьем поверхность волнового фронта, падающего на отверстие, на зоны Френеля по

отношению к точке наблюдения P. Будем называть открытыми такие зоны Френеля, которые располагаются внутри отверстия. Соответственно зоны Френеля, попадающие на поверхность непрозрачного экрана, называются закрытыми.
Слайд 29

Если размер отверстия во много раз меньше расстояний от экрана до

Если размер отверстия во много раз меньше расстояний от экрана до

источника a и от экрана до точки наблюдения b, то можно найти число m открытых отверстием зон Френеля:
Слайд 30

Суммарная амплитуда в точке наблюдения есть A = A1 – A2

Суммарная амплитуда в точке наблюдения есть

A = A1 – A2 + A3 – A4 + ... ±Am = 0.5(A1±Am)

Амплитуды волн зон Френеля при

их небольшом числе можно считать примерно одинаковыми.
Слайд 31

По этой причине в точке Р будет либо максимум, либо минимум

По этой причине в точке Р будет либо максимум, либо минимум

интенсивности в зависимости от нечётности или чётности числа открытых зон Френеля.

max
min

Слайд 32

m – нечетное m – четное

m – нечетное

m – четное

Слайд 33

Интенсивность света в максимумах по мере удаления от центральной точки будет

Интенсивность света в максимумах по мере удаления от центральной точки будет

убывать:
- при смещении точки наблюдения P из центра на периферию открытые из точки P центральные зоны Френеля частично закрываются;
- кроме того, частично открываются новые зоны Френеля, ослабляющие интенсивность света в точке наблюдения.
Слайд 34

Размер диска r0 во много раз меньше расстояний от диска до

Размер диска r0
во много раз меньше расстояний от диска до источника

a и от диска до точки наблюдения b.

Дифракция Френеля. Круглый диск

Слайд 35

Диск из точки наблюдения P закрывает m зон Френеля. Тогда амплитуда

Диск из точки наблюдения P закрывает m зон Френеля.
Тогда амплитуда

света A в точке наблюдения будет равна алгебраической сумме амплитуд волн
открытых зон Френеля:
Слайд 36

Учитывая, что амплитуды соседних зон Френеля примерно равны друг другу, однотипные

Учитывая, что амплитуды соседних зон Френеля примерно равны друг другу, однотипные

выражение в скобках можно положить равными нулю, и тогда получим:

Отсюда следует, что в центре дифракционной картины, создаваемой диском, ВСЕГДА наблюдается светлое пятно, независимо от размеров диска.

Слайд 37

Дифракционная картина от диска, наблюдаемая на экране, имеет характер чередующихся тёмных

Дифракционная картина от диска, наблюдаемая на экране, имеет характер чередующихся тёмных

и светлых колец, в центре которых находится светлое пятно.

Структура дифракционной картины света от непрозрачного диска имеет общие черты с дифракционной картиной света от отверстия того же диаметра в непрозрачном экране.

Слайд 38

Препятствия

Препятствия

Слайд 39

Зоны Френеля Чтобы найти амплитуду световой волны от точечного монохроматического источника

Зоны Френеля

Чтобы найти амплитуду световой волны от точечного монохроматического источника

света А в произвольной точке О изотропной среды, надо источник света окружить сферой радиусом r=ct
Слайд 40

Слайд 41

Интерференция волны от вторичных источников, расположенных на этой поверхности, определяет амплитуду

Интерференция волны от вторичных источников, расположенных на этой поверхности, определяет амплитуду

в рассматриваемой точке P:
необходимо произвести сложение когерентных колебаний от всех вторичных источников на волновой поверхности
Слайд 42

Первая зона Френеля ограничивается точками волновой поверхности, расстояния от которых до

Первая зона Френеля ограничивается точками волновой поверхности, расстояния от которых до

точки О равны:
где λ — длина световой волны
Слайд 43

Вторая зона: Аналогично определяются границы других зон

Вторая зона:
Аналогично определяются границы других зон

Слайд 44

Дифракционные картины от одного препятствия с разным числом открытых зон

Дифракционные картины

от одного препятствия с разным числом открытых зон

Слайд 45

Если на препятствии укладывается целое число длин волн, то они гасят

Если на препятствии укладывается целое число длин волн, то они гасят

друг друга и в данной точке наблюдается минимум (темное пятно). Если нечетное число полуволн, то наблюдается максимум (светлое пятно)
Слайд 46

Слайд 47

Зонные пластинки На этом принципе основаны т.н. зонные пластинки

Зонные пластинки

На этом принципе основаны т.н. зонные пластинки

Слайд 48

Решите задачу: Найти длину волны падающего света, если расстояние между источниками

Решите задачу:
Найти длину волны падающего света, если
расстояние между источниками равно 0,4

мм,
расстояние до экрана равно 4 м, а расстояние
между интерференционными максимумами
равно 5 мм.