Презентация на тему: "Интерференция света
Волновая оптика 11 класс
Цели урока: Рассмотреть физическую сущность интерференции волн; Выделить свойства и средства описания явления интерференции света; Продолжить формирование представлений о единстве электромагнитных волн и света; Уметь разъяснять условия наблюдения интерференции света; Знакомство с биографией и научной работой Томаса Юнга; Наблюдения явления интерференции в природе.
Ответить на вопросы: - Что такое свет в теории Ньютона? - Что такое свет в волновой теории? - В чём заключается корпускулярно-волновой дуализм? - Что называют дисперсией света?
Интерференция механических волн На поверхности воды, когда поблизости колеблются два поплавка. Волна в одних местах усиливается, а в других - ослабляется. Интерференция от двух источников
Условия максимума и минимума
Интерференция света Такие явления называют интерференцией волн, а саму картину- интерференционной. Для образования устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы волны, испускаемые источником, имели одинаковую частоту и разность фаз их колебаний была постоянной. Источники, удовлетворяющие этим условиям, называют когерентными. Интерференция - («inter» - между, взаимно и «ferens» - несущий, переносящий) сложение (перекрытие) двух или нескольких когерентных волн. Почему свет, идущий от двух электрических ламп не даёт интерференционную картину?
Способы получения и наблюдения интерференции света 1) разделение волны по фронту (опыт Юнга, бипризма Френеля, зеркала Ллойда); 2) разделение волны по амплитуде (по ходу волны)-интерференция в тонких плёнках (мыльные пузыри, бензиново-масляные плёнки, крылья насекомых, клин, кольца Ньютона).
Томас Юнг Томас Юнг был удивительным человеком: он был не только одним из лучших физиков своего времени, но ещё и расшифровывал египетские иероглифы, лечил людей, исследовал механизм зрения, был ловким наездником и даже … акробатом и канатоходцем! Он играл почти на всех музыкальных инструментах и ещё в юности изучил самостоятельно больше десяти языков. Его девизом было: «Если это может кто-то, то это смогу и я!»
Опыт Юнга 1802 г
Опыт Юнга В результате деления фронта волны, идущие от щелей в результате деле­ния фронта волны световые волны, идущие от щелей S1 и S2, оказывались когерентными, создавая на экране устойчивую интерференционную картину…
Расчёт интерференционной картины в опыте Юнга
Решение задач Часть А – базовый уровень В клас­си­че­ском опыте Юнга по ди­фрак­ции пучок света, про­шед­ший через узкое от­вер­стие А, осве­ща­ет от­вер­стия В и С, за ко­то­ры­ми на экра­не воз­ни­ка­ет ин­тер­фе­рен­ци­он­ная кар­ти­на (см. ри­су­нок). Если умень­шить рас­сто­я­ние l вдвое, то 1) рас­сто­я­ние между ин­тер­фе­рен­ци­он­ны­ми по­ло­са­ми умень­шит­ся 2) рас­сто­я­ние между ин­тер­фе­рен­ци­он­ны­ми по­ло­са­ми уве­ли­чит­ся 3) ин­тер­фе­рен­ци­он­ная кар­ти­на не из­ме­нит­ся 4) ин­тер­фе­рен­ци­он­ная кар­ти­на сме­стит­ся по экра­ну впра­во, со­хра­нив свой вид
Решение задач Часть А- повышенный уровень
Решение задач Часть А -базовый уровень В клас­си­че­ском опыте Юнга по ди­фрак­ции пучок света, про­шед­ший через узкое от­вер­стие А, осве­ща­ет от­вер­стия В и С, за ко­то­ры­ми на экра­не воз­ни­ка­ет ин­тер­фе­рен­ци­он­ная кар­ти­на (см. ри­су­нок). Если умень­шить рас­сто­я­ние d вдвое, то 1) ин­тер­фе­рен­ци­он­ная кар­ти­на сме­стит­ся по экра­ну впра­во, со­хра­нив свой вид 2) ин­тер­фе­рен­ци­он­ная кар­ти­на не из­ме­нит­ся 3) рас­сто­я­ние между ин­тер­фе­рен­ци­он­ны­ми по­ло­са­ми уве­ли­чит­ся 4) рас­сто­я­ние между ин­тер­фе­рен­ци­он­ны­ми по­ло­са­ми умень­шит­ся Ре­ше­ние Вид ин­тер­фе­рен­ци­он­ной кар­ти­ны за­ви­сит от рас­сто­я­ния d между то­чеч­ны­ми ис­точ­ни­ка­ми ко­ге­рент­но­го из­лу­че­ния, коими яв­ля­ют­ся точки B и C, из ко­то­рых рас­хо­дят­ся сфе­ри­че­ские волны, и от длины волны из­лу­че­ния. Мак­си­му­мы ин­тер­фе­рен­ци­он­ной кар­ти­ны опре­де­ля­ют­ся усло­ви­ем того, что оп­ти­че­ская раз­ность хода крат­на . При умень­ше­нии рас­сто­я­ния d раз­ность хода на­чи­на­ет ме­нять­ся мед­лен­нее при "дви­же­нии" вдоль экра­на точки на­блю­де­ния ин­тер­фе­рен­ции. Сле­до­ва­тель­но, рас­сто­я­ние между ин­тер­фе­рен­ци­он­ны­ми по­ло­са­ми уве­ли­чи­ва­ет­ся.
Решение задач Часть А – базовый уровень
Решение задач В некоторую точку на экране приходит два когерентного излучения с оптической разностью хода 2,0 мкм. Что происходит: усиление или ослабление света, если в неё приходят: а) красные лучи с длиной волны 760 нм; б) жёлтые лучи длиной волны 600 нм; в) фиолетовые с длиной волны 400 нм.
Решение задач В некоторую точку на экране приходит два когерентного излучения с оптической разностью хода 1,2 мкм. Длина волны этих лучей в вакууме 600 нм. Определите, что произойдёт в этой точке в результате интерференции в трёх случаях: а) свет идёт в воздухе; б) свет идёт в воде; в) свет идёт в стекле с показателем преломления 1,5.
Решение задач Два когерентных источника S1 и 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 равно 2 м.
Интерференция в тонких плёнках Причина: отражение от внешней поверхности плёнки, а другая – от внутренней. Тонкая плёнка – мыльные пузыри, бензиново-масляная плёнка на поверхности воды, крылья насекомых и т.д.
Интерференция света …Когерентные волны от одного источника возникают при отражении света от передней и задней поверхностей тонких пленок(масляные пленки и пленки жира на воде, крылья насекомых, мыльные пузыри)…
Кольца «Ньютона» Интерференционные полосы равной толщины в форме колец, расположенных концентрически вокруг точки касания двух сферических поверхностей, либо плоскости и сферы. Впервые описаны в 1675 г. И. Ньютоном. Интерференция происходит в тонком зазоре (обычно воздушном), разделяющим соприкасающиеся поверхности; этот зазор играет роль тонкой плёнки.
Кольца Ньютона Кольца Ньютона - интерференционная картина, возникающая при отражении света в тонкой воздушной прослойке между плоской стеклянной пластиной и плосковыпуклой линзой большого радиуса кривизны
Решение задач Часть А – базовый уровень
Решение задач Часть А- базовый уровень Какие из перечисленных ниже явлений объясняется интерференцией света? а) радужная окраска тонких мыльных плёнок б) кольца Ньютона в) появление светлого пятна в центре тени от непрозрачного диска г) отклонение световых лучей в область геометрической тени
Решение задач Часть А – базовый уровень
Способы получения когерентных волн
«Просветление» оптики
Применение интерференции Проверка качества обработки поверхностей. С помощью интерференции можно оценить качество обработки поверхности изделия с точностью до 1/10 длины волны, т. е. с точностью до 10-6 см. Для этого нужно создать тонкую клиновидную прослойку воздуха между поверхностью образца и очень гладкой эталонной пластиной. Тогда неровности поверхности размером до 10-6 см вызовут заметные искривления интерференционных полос, образующихся при отражении света от проверяемой поверхности и нижней грани.
Решение задач Часть А – повышенный уровень
Решение задач Часть А – базовый уровень
При изучении наук задача полезнее правил… При наблюдении интерференции света от двух когерентных источников монохроматического света с длиной волны 520 нм на экране на отрезке длиной 4 см наблюдается 8,5 полос. Определите расстояние между источниками света, если расстояние от них до экрана равно 2,75 м.
Решение задач Часть С – ключевая задача Между краями двух отшлифованных квадратных стеклянных пластинок со стороной L=16 см зажат волос. Противоположные концы пластин соприкасаются. Перпендикулярно поверхности верхней пластинки падает монохроматический пучок света с длиной волны λ=0,7мкм. Чему равен диаметр D волоса, если при наблюдении сверху на пластине видны интерференционные полосы, расстояние между которыми s = 0,8 мм? Дано: Анализ: L= 16 см Интерференционная картина возникает вследствие сложения λ=0,7мкм волн, отражённых от поверхностей , ограничивающих s=0,8мм воздушный клин переменной толщины. D=?
Решение задач Разность хода волн, отражённых в точках А и А₁, равна kλ. Волна, отражённая в точке А₁, дважды проходят расстояние М АА₁( от точки А к А₁ и обратно). о D 2АА₁=kλ,откуда АА₁=k К ВВ₁=(k+1) ВВ₁-АА₁= СВ₁=; ∆А₁СВ₁ подобна ∆ОМК. Мы получим = D= = 7·10 ⁻⁵ м. Ответ: D=0,07 мм.
Подведём итоги Что называют интерференцией волн? При каких условиях происходит это явление? Какие волны называют когерентными? Что называют разностью хода волн? Сформулируйте и запишите условия образования максимумов при наложении когерентных волн. Сформулируйте и запишите условия образования минимумов при наложении когерентных волн. Опишите опыт Юнга. Сделав рисунок, объясните интерференцию света в тонких плёнках. Приведите примеры практического применения интерференции света.
Используемая литература: 1.Физика 11 кл. Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н.Сотский, - М.: Просвещение, 2012г. 2. Сборник задач по физике. /Сост. Г.Н. Степонова. – М.: Просвещение, 1998г. 3. Физика в 11 классе: Модели уроков. / Ю.А. Сауров. – М.: Просвещение, 2005г. 4. Волновая оптика. Н. А. Кормаков. г. Москва, «Физика», №30/99. 5. Физика 11 кл. Л.Э Генденштейн, Ю.И.Дик, М.: Мнемозина, 2013 г. 5. school.xvatit.com 6. allforchildren.ru «Сто тысяч «Почему» why.107.php.
Благодарю за внимание! Презентация выполнена учителем физики высшей квалификационной категории МОБУ СОШ д. Казмашево Республика Башкортостан Абзелиловский район Зайнуллиной Ф. Ф.
