Интерференция света

Расчет интерференционных картин 3. Цвета тонких пленок 4. Применение интерференции в технике

Ключевые слова: когерентные волны, интерференционная картина, просветление оптики

Мыльный пузырь, пожалуй, самое изысканное чудо природы. Марк Твен

световых волн, в результате которого в одних местах пространства возникают максимумы, а в других – минимумы интенсивности света

Волны с одинаковой частотой и постоянной разностью фаз называются когерентными

cohaereus – взаимосвязанный

на экране или фотопластинке в виде регулярного чередования областей повышенной и пониженной интенсивности света, называется интерференционной картиной

… Кто бы мог подумать, что свет слагаясь со светом, может вызвать мрак…
Араго

если разность хода ∆d двух волн, возбуждающих колебания в этой точке, равна целому числу длин волн

Амплитуда колебаний среды в данной точке минимальна, если разность хода ∆d двух волн, возбуждающих колебания в этой точке, равна нечетному числу полуволн

Условия максимума и минимума

источников излучают свет независимо друг от друга отдельными цугами синусоидальных волн, которые не согласованы друг с другом!

Традиционными современными источниками когерентного излучения являются лазеры!

два пучка и, заставив их пройти различные пути, свести вместе… Огюстен Френель

…Когерентные волны от одного источника возникают при отражении света от передней и задней поверхностей тонких пленок…
Томас Юнг

идея Френеля

идея Юнга

1

2

два пучка и, заставив их пройти различные пути, свести вместе… Огюстен Френель

С помощью разделения пучка на две части получают два мнимых источника света, дающих когерентные волны!

1

2

3

4

5

от щелей S1 и S2 (шириной около 1 мкм) оказывались когерентными, создавая на экране устойчивую интерференционную картину

Опыт Юнга

Вследствие интерференции происходит перераспределение энергии в пространстве

Энергия концентрируется в максимумах за счет того, что в минимумы не поступает совсем!

источниками S1 и S2 света, удалять их от экрана;
2) не изменяя расстояния до экрана, сближать источники света;
3) уменьшать длину волны света, используемого источниками;

Задание (компьютерный эксперимент) С помощью компьютерной модели «Интерференционный опыт Юнга» исследуйте, как изменяется расстояние между соседними максимумами освещенности на экране, если:

Вывод: 1-2 )увеличивается ; 3) уменьшается;

интерференционными полосами зависит от длины волны λ, расстояния от мнимых источников до экрана и расстояния между мнимыми источниками d

S2 испускают свет с длиной волны λ = 500нм. На каком расстоянии от точки О на экране располагается первый максимум освещенности , если расстояние между источниками d = 0,5 мм, а расстояние от каждого источника до экрана равно2 м

…При изучении наук задачи полезнее правил… Ньютон

А

Ньютон

Когерентные источники монохроматического света, расстояние между которыми 120 мкм, имеют вид узких щелей. Экран на котором наблюдается интерференция света от этих источников, находится на расстоянии 3,6 м. Расстояние между центрами соседних светлых полос равно 14,4 мм. Найдите длину волны монохроматического света

В

источников воспользоваться двумя изображениями одного и того же действительного источника света в двух плоских зеркалах

Почему в центре интерференционной картины всегда светлая полоса?

зеркал Френеля, если источник света излучает белый свет?

Расстояние между мнимыми источниками

Ньютон

В опыте с зеркалами Френеля расстояние между мнимыми изображениями источника света равно 0,5 мм, расстояние от них до экрана равно 5 м. В жёлтом свете ширина интерференционных полос равна 6 мм. Определите длину волны жёлтого света

А

Ньютон

Два плоских зеркала образуют двугранный угол β =179,5°. На одинаковых расстояниях 10 см от каждого из зеркал расположен точечный источник монохроматического света с длиной волны 600 нм. Определите расстояние между серединами соседних светлых интерференционных полос на экране, расположенном на расстоянии 3 м от линии пересечения зеркал

В

изображения одного и того же действительного источника света в результате преломления света в обеих призмах

Бипризма Френеля состоит из двух одинаковых, сложенных основаниями призм с малыми преломляющими углами (порядка нескольких минут)

если одну половину бипризмы прикрыть непрозрачным экраном?

Ньютон

С помощью бипризмы Френеля получены два мнимых источника монохроматического света с длиной волны 560 нм. Их расстояние от экрана 3,2м. Минимум второго порядка располагается на расстоянии 28 мм от главного максимума. Определите расстояние между мнимыми источниками света

А

Ньютон

На бипризму Френеля падает свет от источника S. Расстояние между соседними интерференционными полосами равно 1,5 мм. Определите длину волны монохроматического света, если расстояние от источника до призмы 1 м, а от призмы до экрана 4 м. Преломляющий угол призмы 0,002 рад. Стекло из которого изготовлена бипризма, имеет показатель преломления 1,5

В

служат сам источник и его мнимое изображение

При отражении от зеркала возникает дополнительная разность хода лучей λ/2, обусловленная изменением фазы колебаний на π при отражении от более плотной среды

Когерентные источники S и S1 являются противофазными!

Зеркало Ллойда

интерференционные картины, полученные с помощью зеркала Ллойда и зеркал Френеля?

Ньютон

Точечный источник монохроматического света находится на расстоянии 1 мм от большого плоского зеркала и на расстоянии 4 м от экрана, перпендикулярного зеркалу. Каково расстояние между соседними максимумами освещенности. Длина волны света 600 нм

А

Ньютон

В интерференционном опыте Ллойда точечный источник света S расположен на расстоянии b = 20 см от левого края плоского зеркала АВ на высоте h = 10 см над плоскостью зеркала. Длина зеркала L= 10 см. Определите вертикальный размер интерференционной картины на экране, расположенном на расстоянии 90 cм от источника

В

создают два не совпадающих мнимых изображения точечного источника, расположенного на оси линз. Интерференция наблюдается на экране за линзами

Билинза Бийе - устройство представляющее собой две половины собирающей линзы, разрезанные по диаметру

Прорезь закрывается непрозрачным экраном А, а падающие на линзу лучи проходят через действительные изображения щели S1 и S2 и дальше перекрываются, образуя интерференционное поле

Ньютон

Положительная линза с фокусным расстоянием 15 см разрезана пополам по диаметру и половинки раздвинуты на расстояние 0,5 см. Перед линзой на расстоянии 30 см находится точечный источник света с длиной волны 600 нм. Найдите расстояние между двумя ближайшими максимумами в центре интерференционной картины. Расстояние от линзы до экрана 2 м

В

Ньютон

Собирающая линза с фокусным расстоянием F = 10 см разрезана пополам и половинки раздвинуты на расстояние 0,5 мм. Оцените число интерференционных полос на экране, расположенном за линзой на расстоянии 60 см, если перед линзой имеется точечный источник монохроматического света с длиной волны λ = 500 нм, удаленный от нее на расстояние d = 15 см

В

Ньютон

Собирающая линза с фокусным расстоянием F = 10 см разрезана пополам и половинки раздвинуты на расстояние 0,5 мм. Оцените число интерференционных полос на экране, расположенном за линзой на расстоянии 60 см, если перед линзой имеется точечный источник монохроматического света с длиной волны λ= 500 нм, удаленный от нее на расстояние d = 15 см

В

отражении света от передней и задней поверхностей тонких пленок(масляные пленки и пленки жира на воде, крылья насекомых, мыльные пузыри)…
Томас Юнг

1

2

И нефть, попав из бака в водоем, Павлиний хвост внезапно распустила. Она об органическом своем Происхожденьи снова загрустила.
Л.Н. Мартынов

31

и длина световой волны уменьшается по сравнению с вакуумом в n раз

Оптическая длина волны – характеризует число длин волн, которые укладываются в данной среде на протяжении геометрического пути волны

отражении света в тонкой воздушной прослойке между плоской стеклянной пластиной и плосковыпуклой линзой большого радиуса кривизны

Интерференционная картина имеет вид концентрических колец, получивших название колец Ньютона

линзы;
2) не изменяя радиус линзы уменьшать длину волны;

Задание (компьютерный эксперимент) С помощью компьютерной модели «Кольца Ньютона» исследуйте, как изменяется расстояние между соседними максимумами освещенности на экране, если:

Вывод: 1) увеличивается; 2) уменьшается

в отраженном свете

в проходящем свете

картины находится темное пятно, а в проходящем светлое?

В интерференционной картине кольца Ньютона
радиусы колец растут пропорционально квадратному корню из порядкового номера кольца,
радиусы колец одного и того же порядкового номера увеличиваются при переходе от фиолетового конца спектра к красному

Ньютон

Установка для получения колец Ньютона освещается монохроматическим светом с длиной волны 600 нм, падающим по нормали к поверхности пластины. Найдите толщину воздушного зазора между линзой и стеклянной пластиной в том месте, где наблюдается четвертое темное кольцо в отраженном свете

А

Ньютон

Установка для получения колец Ньютона освещается монохроматическим светом, падающим по нормали к поверхности пластинки. Радиус кривизны линзы 8,6 м. Наблюдение ведется в отраженном свете. Измерениями установлено, что радиус четвертого темного кольца (считая центральное темное пятно нулевым) равен 4,5 мм. Найдите длину волны падающего света

В

наблюдаемые при освещении тонких оптически прозрачных слоев (плёнок) переменной толщины пучком параллельных лучей

Каждая из таких полос возникает в результате отражения от участков клина с одинаковой толщиной, поэтому их называют полосами равной толщины

Ньютон

Между краями двух хорошо отшлифованных плоских пластинок помещена тонкая проволока диаметром 0,05 мм, противоположные концы пластинок плотно прижаты друг к другу свет падает перпендикулярно поверхности пластинки. На пластинке длиной 10 см наблюдатель видит интерференционные полосы, расстояние между которыми равно 0,6 мм. Определите длину волны

А

правил… Ньютон

Для измерения толщины волоса его положили на стеклянную пластинку и сверху прикрыли другой пластинкой. Расстояние от волоса до линии соприкосновения пластинок, которой он параллелен, равно 20 см. При освещении пластинок красным светом длиной волны 750 нм на 1 см умещается 8 полос. Определить толщину волоса

B

или мыльных плёнках

Объясняется окраска тонких плёнок тем, что световые волны, отражённые двумя поверхностями тонкой плёнки, распространяются в одном направлении(волны 2 и 3), но проходят разные пути

пленка идеальна, однородна и плоскопараллельна, то в зависимости от ее толщины, поверхность пленки оказывается либо равномерно освещенной, либо равномерно затемненной

толщина пленки неодинакова, то наблюдается чередование светлых и темных полос, что позволяет осуществлять контроль качества поверхности

отраженном свете

полосы равного наклона

проходящем свете

полосы равного наклона

Ньютон

В

На мыльную пленку с показателем преломления 1,33 падает белый свет под углом 45°. При какой наименьшей толщине пленки отраженные лучи будут окрашены в желтый цвет. Длина волны желтого света 600 нм

Ньютон

На пленку с показателем преломления 1,4 под углом α=52° падает белый свет. При какой толщине пленка в проходящем свете будет казаться красной. Длина волны красного света 670 нм

В

линзы в результате нанесения на нее специальной пленки

Почему линза, покрытая просветляющей пленкой, кажется фиолетовой при рассмотрении ее в отраженном свете?

Ньютон

На поверхность стеклянной призмы нанесена тонкая пленка толщиной d =112,5 нм с показателем преломления меньшим, чем показатель преломления стекла. На пленку по нормали к ней падает свет с длиной волны λ =630 нм. При каком значении показателя преломления пленки она будет «просветляющей»

А

Ньютон

На поверхность пластинки из стекла с показателем преломления n1 = 1,65 нанесена пленка толщиной d =110 нм, с показателем преломления n2 = 1,55. Для какой длины волны видимого света пленка будет «просветляющей»

А

11. §68-69
Сборник задач Г.Н. Степанова № 1572, 1574, 1580, 1582, 1586 , 1589, 1590