Хвильові властивості світла

Содержание

Слайд 2

ПЛАН 1. Основні закони геометричної оптики. 2. Монохроматичні хвилі. Інтерференція хвиль.

ПЛАН

1. Основні закони геометричної оптики.
2. Монохроматичні хвилі. Інтерференція хвиль.
3. Когерентність

як умова стійкої інтерференційної картини.
4. Розрахунок інтерференції двох хвиль.
5. Метод отримання когерентних хвиль (Юнга та Френеля).
6. Дифракція хвиль. Принцип Гюйгенса-Френеля.
7. Метод зон Френеля. Дифракція Фраунгофера на щілині.
8. Дифракційна гратка.
Слайд 3

На самостійну обробку: 1. Одержання когерентних хвиль методом поділу амплітуди. Смуги

На самостійну обробку:

1. Одержання когерентних хвиль методом поділу амплітуди. Смуги рівного

нахилу, смуги рівної товщини. Кільця Ньютона.
2. Інтерференція світла у тонких плівках. Просвітлення оптики.
3. Дифракція на просторовій кристалічній гратці. Рівняння Вульфа-Брегга.
4. Роздільна здатність оптичних приладів. Поняття про голографію.
Слайд 4

Основні закони геометричної оптики Геометрична оптика розглядає закони поширення світла в

Основні закони геометричної оптики

Геометрична оптика розглядає закони поширення світла в прозорих

середовищах на основі уявлення про світловий промінь як лінію, вздовж якої переноситься світлова енергія. Хоча світловий промінь є абстракт­ним поняттям, а геометрична оптика – граничним (окремим) випадком хвильової оптики, все ж вона являє собою простий наближе­ний метод побудови зображень в оптичних системах.
В основі геометричної оптики лежать наступні закони.
Слайд 5

1. Закон прямолінійного поширення світла. В однорідних середовищах світло поширюється прямолінійно.

1. Закон прямолінійного поширення світла. В однорідних середовищах світло поширюється прямолінійно.

Слайд 6

2. Закон відбивання світла. Промінь падаючий, промінь відбитий і нормаль, поставлена

2. Закон відбивання світла. Промінь падаючий, промінь відбитий і нормаль, поставлена

в точку падіння, лежать в одній площині, а кут падіння дорівнює куту відбивання.

Дзеркальне та дифузне розсіювання

 

Слайд 7

3. Закон заломлення світла (закон Снелліуса). Промінь падаючий, промінь заломлений і

3. Закон заломлення світла (закон Снелліуса). Промінь падаючий, промінь заломлений і

перпендикуляр, поставлений у точку падіння, лежать в одній площині. При будь-якому куті падіння відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення є величиною, сталою для двох певних середовищ, і на­зивається відносним показником заломлення другого середовища відносно першого.
Слайд 8

При переході світла з одного прозорого середовища у інше падаючий промінь

При переході світла з одного прозорого середовища у інше падаючий промінь

частково заломлюється, а частково відбивається

При переході у більш оптично густе середовище можливе явище повного внутрішнього відбивання

Слайд 9

4. Закон незалежності поширення світлових променів. Світлові про­мені, поширюючись у просторі,

4. Закон незалежності поширення світлових променів. Світлові про­мені, поширюючись у просторі,

при перетині не впливають один на од­ного.
Слайд 10

5. Закон оборотності (принцип оборотності) світлових променів. Якщо промінь падає з

5. Закон оборотності (принцип оборотності) світлових променів. Якщо промінь падає з

першого середовища на межу другого під кутом і, заломлюється на межі і переходить у друге середовище під кутом r, то промінь, пущений у зворотному напрямі з другого середовища під ку­том r, вийде в першому середовищі під кутом і. Аналогічно буде і при відбиванні. Принцип оборотності виконується при будь-якій кількості заломлень і відбивань на межах оптичних систем.
Слайд 11

Сьогодні на лекції ми розглянемо явища, які можна пояснити тільки з

Сьогодні на лекції ми розглянемо явища, які можна пояснити тільки з

точки зору того, що світло являє собою електромагнітну хвилю. З точки зору хвильової теорії світло є єдиним видом електромагнітних хвиль, які здатне помітити людське око. Різні частоти світлових хвиль сприймаються людьми як кольори веселки.
Слайд 12

Монохроматичність хвиль Монохроматична хвиля - це строго гармонічна хвиля з постійними

Монохроматичність хвиль

Монохроматична хвиля - це строго гармонічна хвиля з постійними у часі частотою,

амплітудою та початковою фазою.
Амплітуда та фаза такої хвилі можуть змінюватися від однієї точки простору до іншої, частота ж залишається сталою у всьому просторі.
Монохроматичні хвилі не обмежені ні в часі, ні у просторі, тобто не мають початку і кінця. Тому вони не можуть бути реалізовані у дійсності(ідеальні). Проте ця ідеалізація має величезне значення у вченні про хвилі.
Слайд 13

Інтерференція хвиль На рисунку зображено хвилі, що збуджуються на поверхні води

Інтерференція хвиль

На рисунку зображено хвилі, що збуджуються на поверхні води двома

поплавками-вібраторами.
Якщо гребінь однієї хвилі співпадає з гребнем іншої, то у цій точці коливання посилюють одне одного, а якщо гребінь однієї співпадає з западиною іншої – хвилі одна одну гасять.
Слайд 14

Інтерференція хвиль Отже, при додаванні у просторі двох або декількох хвиль

Інтерференція хвиль

Отже, при додаванні у просторі двох або декількох хвиль можуть

виникати у одних випадках максимуми, а в інших – мінімуми інтенсивності.
Це явище називається інтерференцією хвиль.
Утворена картина буде стійкою (зберігатиметься у часі) при накладанні когерентних хвиль (хвиль, що випромінюються когерентними джерелами).
Слайд 15

Когерентність

Когерентність

 

Слайд 16

Когерентність

Когерентність

 

 

Слайд 17

Когерентність

Когерентність

 

Слайд 18

Когерентність

Когерентність

 

Слайд 19

Когерентність

Когерентність

 

Слайд 20

Просторова когерентність

Просторова когерентність

 

Слайд 21

Розрахунок інтерференції двох хвиль

Розрахунок інтерференції двох хвиль

 

Слайд 22

Розрахунок інтерференції двох хвиль

Розрахунок інтерференції двох хвиль

 

Слайд 23

Розрахунок інтерференції двох хвиль

Розрахунок інтерференції двох хвиль

 

 

Слайд 24

Методи отримання когерентних хвиль Для отримання когерентних світлових хвиль за допомогою

Методи отримання когерентних хвиль

Для отримання когерентних світлових хвиль за допомогою звичайних

(нелазерних) джерел застосовують метод розділення світла від одного джерела на дві або декілька систем хвиль (світлових пучків). У кожній з них присутнє випромінювання одних і тих самих атомів джерела, тому ці хвилі когерентні між собою та інтерферують при накладанні.
Розділення світла на когерентні пучки можна здійснити за допомогою екранів та щілин, дзеркал та заломлюючих тіл.
Слайд 25

Метод Юнга Джерелом світла є яскраво освітлена щілина S, від якої

Метод Юнга

Джерелом світла є яскраво освітлена щілина S, від якої світлова

хвиля падає на дві вузькі щілини S1 та S2, паралельні щілині S.
Таким чином, щілини S1 и S2 відіграють роль вторинних когерентних джерел. На екрані Э спостерігається інтерференційна картина у вигляді світлих та темних смуг, що чергуються.
Слайд 26

Біпризма Френеля Складається з двох однакових призм, що складені основами. Світло

Біпризма Френеля

Складається з двох однакових призм, що складені основами. Світло від

джерела S заломлюється в обох призмах, в результаті чого за призмою поширюються промені, які ніби випромінюються уявними джерелами S1 та S2, які є когерентними. Таким чином, на екрані Э (область СD) спостеріга-ється інтерференційна картина.
Слайд 27

Дзеркала Френеля

Дзеркала Френеля

 

Слайд 28

Оптична довжина шляху та різниця ходу

Оптична довжина шляху та різниця ходу

 

Слайд 29

Оптична довжина шляху та різниця ходу

Оптична довжина шляху та різниця ходу

 

 

Слайд 30

Оптична довжина шляху та різниця ходу

Оптична довжина шляху та різниця ходу

 

Слайд 31

Утворення максимумів та мінімумів Максимум Мінімум

Утворення максимумів та мінімумів

Максимум

Мінімум

 

 

Слайд 32

Дифракція - В загальному випадку під дифракцією розуміють порушення законів геометричної

Дифракція -

В загальному випадку під дифракцією розуміють порушення законів геометричної оптики,

що супроводжується інтерференційними явищами.
Дифракція помітно проявляється тільки у тих випадках, коли розмір перешкоди порівняний з довжиною хвилі.

Це явище відхилення променів від прямолінійного поширення, коли хвиля, огинаючи перешкоду, потрапляє у область геометричної тіні.

Слайд 33

Принцип Гюйгенса-Френеля Природа та основні принципи дифракції можна встановити за допомогою

Принцип Гюйгенса-Френеля

Природа та основні принципи дифракції можна встановити за допомогою принципу

Гюйгенса-Френеля.
У 1678 р. Гюйгенс сформулював правило, назване принципом Гюйгенса: кожна точка, до якої дійшла хвиля, стає джерелом (центром) вторинної хвилі, а огинаюча вторинних хвиль задає положення хвильового фронту у наступний момент часу.
Недолік принципу Гюйгенса полягає у тому, що він не враховує явище інтерференції вторинних хвиль і як наслідок цього не дозволяє розрахувати амплітуди хвиль, які поширюються у різних напрямках.
Цей недолік усунув Френель, який у 1815 р. доповнив принцип Гюйгенса, ввівши уявлення про когерентність вторинних хвиль та про їх інтерференцію. Доповнений Френелем принцип Гюйгенса називається принципом Гюйгенса-Френеля.
Слайд 34

Слайд 35

Метод зон Френеля Розрахунок інтерференції вторинних хвиль зводиться до інтегрування, яке

Метод зон Френеля

Розрахунок інтерференції вторинних хвиль зводиться до інтегрування, яке часто

може бути дуже складним.
Для спрощення обчислень при визначенні амплітуди хвилі в заданій точці простору Френель запропонував розбити поверхню фронту хвилі на зони (зони Френеля) таким чином, щоб хвилі від сусідніх зон приходили у точку спостереження у протифазі і таким чином послаблювали одна одну.
Застосуємо метод зон Френеля для розрахунку дифракції світла.
Слайд 36

Розрізняють два випадки дифракції : 1. Дифракція Френеля або дифракція у

Розрізняють два випадки дифракції :
1. Дифракція Френеля або дифракція у променях,

що сходяться, якщо на перешкоду падає плоска або сферична хвиля, а дифракційна картина спостерігається на экрані, який знаходиться на скінченній відстані від нього.
2. Дифракція Фраунгофера або дифракція у параллельних променях, коли на перешкоду падає плоска хвиля, а дифракційна картина спостерігається на екрані, який знаходиться у фокальній площині збиральної лінзи, встановленої на шляху світла, що пройшло через перешкоду.
Слайд 37

Дифракція Френеля на круглому отворі

Дифракція Френеля на круглому отворі

 

Слайд 38

Слайд 39

Дифракція Френеля на круглому отворі

Дифракція Френеля на круглому отворі

 

Слайд 40

Дифракція Френеля на круглому отворі

Дифракція Френеля на круглому отворі

 

Слайд 41

Дифракція Френеля на круглому отворі

Дифракція Френеля на круглому отворі

 

 

Слайд 42

Дифракція Френеля на круглому отворі

Дифракція Френеля на круглому отворі

 

Слайд 43

Дифракція Френеля на круглому отворі

Дифракція Френеля на круглому отворі

 

Слайд 44

 

Слайд 45

Дифракція Френеля на невеликому диску (круглому непрозорому екрані)

Дифракція Френеля на невеликому диску (круглому непрозорому екрані)

 

Слайд 46

Дифракція Фраунгофера на одній щілині

Дифракція Фраунгофера на одній щілині

 

Слайд 47

Дифракція Фраунгофера на одній щілині

Дифракція Фраунгофера на одній щілині

 

Слайд 48

Дифракція Фраунгофера на одній щілині

Дифракція Фраунгофера на одній щілині

 

Слайд 49

Розподіл інтенсивності на екрані, отриманий внаслідок дифракції (дифракційний спектр) наведено на

Розподіл інтенсивності на екрані, отриманий внаслідок дифракції (дифракційний спектр) наведено на

рисунку. Розрахунки показують, що інтенсивність в центральному та наступних максимумах відносяться як 1:0,045:0,016:0,008…, тобто основна частина світлової енергїї припадає на центральний максимум.
Слайд 50

Кути, під якими спостерігаються максимуми усіх порядків, починаючи з першого, залежать

Кути, під якими спостерігаються максимуми усіх порядків, починаючи з першого, залежать

від довжини хвилі світла λ. Тому, якщо щілина освітлена немонохроматичним світлом, то максимуми, які відповідатимуть різним довжинам хвиль, будуть спостерігатися під різними кутами і, як наслідок цього, будуть просторово розділені на екрані. Отримаємо дифракційний спектр.
Слайд 51

Дифракційна гратка

Дифракційна гратка

 

Слайд 52

Слайд 53

Дифракційна гратка

Дифракційна гратка

 

Слайд 54

Дифракційна гратка

Дифракційна гратка

 

Слайд 55

Слайд 56

Дифракційна гратка

Дифракційна гратка

 

Слайд 57

Дифракційна гратка Зі збільшенням N – кількості штрихів гратки – зростає

Дифракційна гратка

Зі збільшенням N – кількості штрихів гратки – зростає кількість

додаткових мінімумів між головними максимумами. Туди світла потрапляє менше, отже головні максимуми будуть більш різкими та яскравими.
- Предыдущая
Виды посуды и столовых приборов
Следующая -
Искусство Древней Японии

Похожие презентации

Сети и потоки
Математическое моделирование автоматических систем регулирования
Метод координат и метод векторов при решении задач
Проценты. Обыкновенные и десятичные дроби
Арифметическая прогрессия. 9 класс
Школа Квентин – подготовка к ЕГЭ
Перпендикулярность прямых и плоскостей
Треугольник. Геометрия 7 класс. Урок решения задач
Неравенства с одной переменной
Ешение систем линейных уравнений методом крамера
Парабола, гипербола
Великий ученый древнего мира – Архимед и его закон
Взаимное расположение Прямых и Плоскостей в пространстве
Математика. Повторение. 1 класс
Основы логики. Таблица истинности. Равносильные логические выражения
Понятие, задачи корреляционно-регрессионного анализа и моделирования
Виды треугольников
Предикати та їх різновиди
Из опыта работы учителя математики ГБОУ СОШ с.Курумоч Хохловой Г.В.
Единицы измерения площадей.
МАТЕМАТИКА, 2 КЛАСС программа «Школа России» УМК «Школа России» «ПЕРЕМЕСТИТЕЛЬНОЕ СВОЙСТВО СЛОЖЕНИЯ» Автор: Рябова И.В. МОУСОШ
Задачи на построение
Методы простых средних и скользящих средних
Смежные и вертикальные углы
Национальный стандарт по библиотечной статистике: преемственность и новые подходы
Таблица умножения и деления на 2
Статистика. Основные этапы статистического анализа
Перпендикулярные прямые
Вы можете прислать нам Вашу презентацию и мы опубликуем ее на сайте.
Обратная связь
Для правообладателей
Email: Нажмите что бы посмотреть