Интерференция механических волн Сложение волн на поверхности

Интерференция механических волн

Сложение волн на поверхности воды

Условие максимумов

Условие минимумов

Интерференционная картина – неизменное во времени распределение амплитуд колебаний

Явление интерференции Возникает при наложении когерентных волн Когерентные волны – это волны, имеющие одинаковые частоты и постоянную разность фаз Происходит усиление или ослабление волн в пространстве Постоянное во времени явление взаимного усиления и ослабления колебаний в разных точках среды в результате наложения когерентных волн называется интерференцией

Распределение энергии при интерференции Волны несут энергию Энергия перераспределяется Концентрируется в максимумах, не поступает в минимумы

Интерференция света

Мыльный пузырь, витая в воздухе … зажигается всеми оттенками цветов, присущими окружающим предметам. Мыльный пузырь, пожалуй, самое изысканное чудо природы» Марк Твен

Интерференция света Интерференцией световых волн называется сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства Световые волны от различных источников (кроме лазера) некогерентные Когерентность достигается разделением света от одного источника на части

Получение когерентных световых волн О. Френель Зеркала Бипризма

Томас Юнг – английский физик, врач, астроном и востоковед, один из создателей волновой теории света

Классический опыт Юнга Интерференционная картина: чередующиеся светлые и темные полосы Условие max: Волны интерферируют в области перекрытия Условие min: - разность хода волн - длина волны

Интерференция в тонких пленках Когерентные световые волны, отражающиеся от верхней и нижней поверхности, интерферируют Результат интерференции зависит от толщины пленки, угла падения лучей и длины волны света В белом свете пленка имеет радужную окраску, т. к. толщина пленки неодинакова и интерференционные максимумы для волн разной длины наблюдаются в разных местах пленки

Интерференция вокруг нас Пленка бензина на воде Цвета побежалости Крылья стрекозы

Интерференция вокруг нас

Кольца Ньютона . Волны 1 и 2 когерентны. Волна 1 отражается от границы стекло -воздух Волна 2 – от границы воздух - стекло Интерференцио нная картина возникает в прослойке воздуха между стеклянными пластинами

Кольца Ньютона Интерференционная картина возникает в прослойке воздуха между стеклянными пластинами

Кольца Ньютона Интерференционная картина: Прибор для наблюдения колец Ньютона в белом свете в монохроматическом свете

Кольца Ньютона 2 1 Волны 1 и 2 когерентны. Волна 1 отражается от границы стекловоздух Волна 2 – от границы воздух- стекло Интерференционная картина возникает в прослойке воздуха между стеклянными пластинами

Длина световой волны Картина колец Ньютона С помощью колец Ньютона можно определить длину волны света м м

Использование интерференции в технике Интерферометр – прибор, действие которого основано на явлении интерференции. Применяется для определения длины световой волны, показателей преломления, проверки качества обработки поверхности изделия Лазерный интерферометр применяется для оценки качества поверхностей оптических деталей

Использование интерференции в технике Просветление оптики – уменьшение отражения света от поверхности линзы в результате нанесения на нее специальной пленки . (условие min, гашение волны)

Дифракция механических волн Дифракция – отклонение от прямолинейного распространения и огибание волнами препятствий

Дифракция механических волн Вторичные волны, испускаемые участками среды, проникают за края препятствия, расположенного на пути распространения волн

Дифракция механических волн Дифракция Общее свойство волн любой природы Существует всегда Становится заметной, если размеры препятствия меньше длины волны Причина: вторичные волны, создаваемые точками среды, находящимися на краях отверстий или препятствий (принцип Гюйгенса), проникают за препятствие, волновая поверхность искривляется и волна огибает препятствие

Дифракция механических волн Дифракция не наблюдается (исключение: края преград) – длина волны Дифракция наблюдается – диаметр отверстия

Дифракция света – отклонение от прямолинейного направления на резких неоднородностях среды Опыт Юнга Из-за дифракции от отверстий выходят два частично перекрывающихся конуса Когерентные волны интерферируют Для дифракции характерно не столько загибание за края преград, сколько возникновение за преградой интерференционной картины

Принцип Гюйгенса-Френеля Френель Волновая поверхность в любой момент времени представляет собой не просто огибающую вторичных волн, а результат их интерференции Френель построил количественную теорию дифракции, позволяющую рассчитывать дифракционную картину, возникающую при огибании светом любых препятствий

Дифракционные картины от различных препятствий Дифракция на дисках различного диаметра. В центра тени пятно Пуассона Дифракция на прямолинейном крае Дифракция на круглом отверстии по мере приближения к экрану с отверстием

Дифракционные картины от различных препятствий

Дифракционная решетка – совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками Условие max: - длина волны - угол отклонения световых лучей вследствие дифракции - период решетки k - порядок спектра

Дифракционные спектры Дифракционная решетка – спектральный прибор, служащий для разложения света и измерения длины волны

Дифракция вокруг нас

Примеры дифракции света Компакт-диск Звезды Венцы

Естественный свет Свет источника – излучение огромного числа его атомов и молекул Основная характеристика – вектор напряженности электрического поля световой волны колеблется перпендикулярно световому лучу в любых направлениях Естественный (неполяризованный) свет

Опыты с кристаллами турмалина Кристалл турмалина преобразует естественный свет в плоскополяризованный Опыт обнаруживает поперечность световых волн

Поляризация света

Механическая модель опытов с турмалином

Механическая модель опытов с турмалином В ПОЛЯРИЗОВАННОЙ СВЕТОВОЙ ВОЛНЕ КОЛЕБАНИЯ ПРОИСХОДЯТ В СТРОГО ОПРЕДЕЛЕННОМ НАПРАВЛЕНИИ

Поляризация света Поляризация – выделение из естественного света световых колебаний с определенным направлением электрического вектора Поляризатор – устройство, выделяющее одно из всех направлений колебаний вектора

Поляроиды Поляроид – тонкая пленка (0, 1 мм) кристаллов герапатита, нанесенная на целлулоид или стекло

Применение поляризации Жидкокристаллический монитор даёт поляризованный свет. При повороте поляризатора он ослабляется, при повороте на 90 полностью гасится Поляризовано также излучение дисплея калькулятора

Применение поляризации Поляризован свет дисплея мобильного телефона Поляризован рассеянный свет голубого неба, который частично гасится при повороте поляроида

Применение поляризации Экран монитора на электроннолучевой трубке испускает неполяризованный свет. «Погасить» его можно лишь при помощи двух скрещённых поляроидов Не поляризован также свет, испускаемый телевизором с кинескопом, лампой дневного света, свечой, газовой горелкой, светодиодом.

Поляризация в природе Свет, отражённый от поверхности некоторых жуков, поляризован. Это свойство света придаёт им переливающуюся окраску Поляризацию света различает пчела, что помогает пчелиной семье ориентироваться на источник пищи. Пчелы различают направления колебаний поляризованного света, что нашим чувствам недоступно

Применение поляроидов Регулировка освещенности, гашение зеркальных бликов при фотографировании, предупреждение ослепления водителя встречным транспортом

. Применение поляроидов Поляроиды в солнечных очках или ветровом стекле убирают слепящие блики от поверхности моря или влажного шоссе, меняют цвет и освещенность неба. Отражённый свет имеет горизонтальную поляризацию и поэтому не проходит через линзы, на которые нанесён слой поляроида, имеющего вертикальную поляризацию.