квантовой механики, атомной и ядерной физики
9 лекций
(18 аудиторных часов)
- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Электронные лекции по разделам оптики, квантовой механики, атомной и ядерной физики (9 лекций) презентация
Содержание
- 1. Электронные лекции по разделам оптики, квантовой механики, атомной и ядерной физики (9 лекций)
- 2. Лекция 1. Волновая оптика. Интерференция света План
- 3. 1.1. Основные характеристики волновых процессов.
- 4. Колеблющиеся частицы среды при волновом процессе: -
- 5. Монохроматической называется волна, - вызывающая колебания
- 6. Поперечной называется волна, вызывающая колебания частиц среды
- 7. Невозмущённая среда Продольная
- 8. Волновая поверхность – геометрическое место точек
- 9. Плоские волновые поверхности
- 10. Основные параметры волны: фазовая скорость; длина
- 11. Частота волны ν – число полных
- 12. Длина волны: – расстояние между равновесными
- 13. Волновое число: - показывает изменение фазы при
- 14. Колебания частиц, принадлежащих волновой поверхности с координатой
- 15. Уравнением волны называется уравнение, позволяющее найти смещение
- 16. Плоская волна относится к простейшим видам волн;
- 17. Графическое изображение плоской волны Т
- 18. Сферическая волна порождается точечным источником колебаний;
- 19. Уравнение волны есть решение соответствующего дифференциального уравнения,
- 20. Электромагнитные волны Открытый колебательный контур, выполненный
- 21. Для случая однородной и изотропной среды вдали
- 22. Полная энергия волны, распространяющейся в объёме V
- 23. Объёмная плотность энергии волны –
- 24. Поток энергии – энергия перенесённая волной в
- 25. Вектор плотности потока энергии направлен по скорости
- 26. Тогда модуль плотности потока энергии электромагнитной волны:
- 27. 1.3. Интерференция света Оптика – учение о
- 28. Свет – электромагнитная волна с длинами волн
- 30. Законы геометрической оптики 1. Падающий, отражённый,
- 31. Абсолютный показатель преломления среды показывает, во сколько
- 32. Полное
- 33. Интерференция волн - общее свойство
- 34. Когерентные волны усиливают друг друга, если разность
- 35. Интерференция электромагнитных волн Источники естественного света
- 36. Опыт Юнга
- 37. Волновой фронт световых волн от источника света
- 38. Способы получения когерентных источников света: деление цуга
- 39. Световые волны будут когерентны, если они имеют:
- 40. Запишем уравнения двух волн:
- 41. Сложение двух световых волн можно произвести по
- 42. Усредним косинус:
- 43. Сложение когерентных световых волн. Пусть разность
- 44. В этом случае амплитуды двух волн в
- 45. 2. Пусть разность фаз равна нечётному числу
- 46. В величинах интенсивностей световой энергии получим
- 47. Условия наблюдения max и min света
- 48. Распределение интенсивности в интерференционной картине
- 49. Из теории волн известно соотношение между разностью
- 50. Два луча до точки наблюдения проходят разные
- 51. Условия наблюдения максимумов и минимумов света
- 52. Замечание: правовинтовая система векторов в электромагнитной волне
- 53. Световые волны, пришедшие в точку сложения разными
- 54. 1.4. Интерференция света от двух когерентных источников (опыт Юнга) Опыт Юнга
- 55. Интерференционная картина
- 56. d L1 L2
- 57. Обозначим: d – расстояние между источниками; L
- 58. Вычитая из второго уравнения первое, получим
- 59. Тогда
- 60. Интерференционные картины Интерференця двух круговых когерентных волн,
- 61. 1.5. Интерференция света на тонкой плёнке Пусть
- 62. Интерференция на тонкой плёнке в отражённом свете
- 63. Условие наблюдения максимумов при интерференции света на
- 64. Интерференционные картины на тонкой плёнке
- 65. 1.6. Полосы равного наклона и равной толщины
- 66. Полосы равной толщины - интерференционные полосы, возникающие
- 67. Интерференция на клине i d1 d2 i L k k+N
- 68. Условия наблюдения максимумов для двух толщин при
- 69. 1.6. Кольца Ньютона Кольца Ньютона наблюдаются при
- 70. Интерференция возникает при сложении волн, отразившихся от
- 71. Из геометрии рисунка: 2. Оптическая
- 72. Совмещая формулы, получим условие наблюдения радиуса светлого
- 73. 1.7. Применение интерференции света 1. Интерферометры —
- 74. Просветление оптики – увеличение прошедшего через линзу
- 75. Тонирование стёкол
- 76. При отражении света от границ раздела воздух
Лекция 1. Волновая оптика. Интерференция света План лекции 1.1. Основные характеристики волновых процессов. Электромагнитные волны. 1.2. Основные энергетические величины световых пучков. 1.3. Интерференция света. 1.4. Интерференция света от двух когерентных источников
Слайд 1Омский государственный технический университет
Кафедра физики
Калистратова Л.Ф.
Электронные лекции по разделам оптики,
Слайд 2Лекция 1. Волновая оптика. Интерференция света
План лекции
1.1. Основные характеристики волновых процессов.
Электромагнитные волны.
1.2. Основные энергетические величины световых пучков.
1.3. Интерференция света.
1.4. Интерференция света от двух когерентных источников света (опыт Юнга).
1.5. Интерференция света на тонких плёнках.
1.6. Кольца Ньютона.
1.7. Применение интерференции света.
1.2. Основные энергетические величины световых пучков.
1.3. Интерференция света.
1.4. Интерференция света от двух когерентных источников света (опыт Юнга).
1.5. Интерференция света на тонких плёнках.
1.6. Кольца Ньютона.
1.7. Применение интерференции света.
Слайд 31.1. Основные характеристики волновых процессов.
Электромагнитные волны
Волной называется процесс распространения
колебания в среде.
Волна:
переносит энергию;
не переносит вещество.
Передача колебаний от одной точки среды к другой обусловлена наличием сил упругости между точками среды.
Волна:
переносит энергию;
не переносит вещество.
Передача колебаний от одной точки среды к другой обусловлена наличием сил упругости между точками среды.
Слайд 4Колеблющиеся частицы среды при волновом процессе:
- не перемещаются вместе с волной;
-
колеблются около своих положений равновесия;
- передают движение от одной частицы к другой.
Волны бывают:
механические (упругие, звуковые, сейсмические, волны на воде);
электромагнитные (радиоволны и световые волны);
ударные (Цунами).
- передают движение от одной частицы к другой.
Волны бывают:
механические (упругие, звуковые, сейсмические, волны на воде);
электромагнитные (радиоволны и световые волны);
ударные (Цунами).
Слайд 5Монохроматической называется волна,
- вызывающая колебания точек среды по гармоническому закону
(по закону синуса или косинуса) с одинаковой частотой.
Волны распространяются в среде с фазовой
скоростью v.
Скорость звуковых волн в воздухе: v = 340 м/с;
Скорость электромагнитных волн в вакууме:
С = 3 108 м/с = 300000 км/с
Волны бывают: поперечными и продольными.
Волны распространяются в среде с фазовой
скоростью v.
Скорость звуковых волн в воздухе: v = 340 м/с;
Скорость электромагнитных волн в вакууме:
С = 3 108 м/с = 300000 км/с
Волны бывают: поперечными и продольными.
Слайд 6Поперечной называется волна, вызывающая колебания частиц среды перпендикулярно к направлению распространения
волны (например, колебания струны гитары, электромагнитные волны).
Продольной называется волна, вызывающая колебания частиц среды вдоль направления распространения волны (например, звуковые волны в воздухе).
Продольной называется волна, вызывающая колебания частиц среды вдоль направления распространения волны (например, звуковые волны в воздухе).
Слайд 8 Волновая поверхность – геометрическое место точек среды, колеблющихся в одинаковых
фазах.
Волновые поверхности - неподвижны.
Фронт волны - геометрическое место точек среды, отделяющее уже возмущённую волной среду от ещё не возмущённой.
Фронт волны перемещается в пространстве со скоростью v.
В зависимости от формы волновых поверхностей волны бывают: плоские, сферические, цилиндрические, эллиптические.
Волновые поверхности - неподвижны.
Фронт волны - геометрическое место точек среды, отделяющее уже возмущённую волной среду от ещё не возмущённой.
Фронт волны перемещается в пространстве со скоростью v.
В зависимости от формы волновых поверхностей волны бывают: плоские, сферические, цилиндрические, эллиптические.
Слайд 10Основные параметры волны:
фазовая скорость;
длина волны;
частота волны;
период волны;
циклическая
частота.
Фазовая скорость:
– это скорость, с которой перемещается в пространстве данная фаза волны.
- в каждой точке среды она перпендикулярна к элементу волновой поверхности в случае однородной и изотропной среды.
- зависит от плотности среды и ее упругих свойств.
Фазовая скорость:
– это скорость, с которой перемещается в пространстве данная фаза волны.
- в каждой точке среды она перпендикулярна к элементу волновой поверхности в случае однородной и изотропной среды.
- зависит от плотности среды и ее упругих свойств.
Слайд 11Частота волны
ν – число полных колебаний частицы среды за единицу
времени.
Циклическая частота волны
– число полных колебаний, совершаемых частицей среды за 2π секунд.
Период волны
Т – время, в течение которого частица среды совершает одно полное колебание.
Циклическая частота волны
– число полных колебаний, совершаемых частицей среды за 2π секунд.
Период волны
Т – время, в течение которого частица среды совершает одно полное колебание.
Слайд 12Длина волны:
– расстояние между равновесными положениями ближайших частиц среды, колеблющихся
в одинаковых фазах;
- расстояние, на которое волна распространяется за время, равное периоду.
- расстояние, на которое волна распространяется за время, равное периоду.
Слайд 13Волновое число:
- показывает изменение фазы при прохождении волной единичного расстояния.
Волновой вектор:
указывает направление распространения энергии волны.
– единичный вектор нормали к волновой поверхности.
Слайд 14Колебания частиц, принадлежащих волновой поверхности с координатой х, начнутся несколько позже
колебаний точек, принадлежащих источнику колебаний (х = 0), так как требуется некоторое время для того, чтобы волна прошла это расстояние.
х
Х=0
Слайд 15Уравнением волны называется уравнение, позволяющее найти смещение точек среды от положения
равновесия в любой момент времени.
Уравнение волны есть периодическая функция координат равновесных положений частиц и времени:
Уравнение плоской гармонической волны, распространяющейся в направлении оси Х:
Знак минус относится к бегущей волне, знак плюс к отражённой волне.
Уравнение волны есть периодическая функция координат равновесных положений частиц и времени:
Уравнение плоской гармонической волны, распространяющейся в направлении оси Х:
Знак минус относится к бегущей волне, знак плюс к отражённой волне.
Слайд 16Плоская волна
относится к простейшим видам волн;
колебания частиц среды происходят совершенно одинаково
в плоскостях, перпендикулярных направлению распространения волны;
- амплитуда колебаний точек среды одинакова на любых расстояниях от источника волн.
Уравнение плоской гармонической волны, распространяющейся в произвольном направлении:
- амплитуда колебаний точек среды одинакова на любых расстояниях от источника волн.
Уравнение плоской гармонической волны, распространяющейся в произвольном направлении:
Слайд 18Сферическая волна
порождается точечным источником колебаний;
амплитуда сферической волны уменьшается в зависимости
от пройденного волной расстояния.
Уравнение сферической волны, распространяющейся в произвольном направлении:
Уравнение сферической волны, распространяющейся в произвольном направлении:
Слайд 19Уравнение волны есть решение соответствующего дифференциального уравнения, называемого волновым уравнением.
Волновое
уравнение для волны, распространяющейся по оси Х:
Волновое уравнение для волны, распространяющейся в произвольном направлении:
Волновое уравнение для волны, распространяющейся в произвольном направлении:
Слайд 20Электромагнитные волны
Открытый колебательный контур, выполненный в виде антенны, передаёт энергию
электромагнитных волн во всех направлениях.
Скорость распространения электромагнитных волн:
Скорость распространения электромагнитных волн:
антенна
Слайд 21Для случая однородной и изотропной среды вдали от зарядов и токов
уравнения колебаний напряжённостей электрического Е и магнитного Н полей в электромагнитной волне записываются в виде:
Волновые уравнения
Волновые уравнения
Слайд 22Полная энергия волны, распространяющейся в объёме V в среде с плотностью
равна сумме кинетической энергии колеблющихся частиц и потенциальной энергии их взаимодействия.
- скорость частиц среды; - деформация среды под действием волны в направлении оси Х.
- скорость частиц среды; - деформация среды под действием волны в направлении оси Х.
1.2. Основные энергетические величины световых пучков
Слайд 23Объёмная плотность энергии волны
– энергия, заключённая в единице объёма.
- пропорциональна
плотности среды ρ;
квадрату амплитуды волны ξО;
квадрату её частоты ω.
квадрату амплитуды волны ξО;
квадрату её частоты ω.
w
ξО
Слайд 24Поток энергии – энергия перенесённая волной в единицу времени через некоторую
площадку S:
Плотность потока энергии – энергия, перенесённая волной за единицу времени через единичную площадку:
Плотность потока энергии – энергия, перенесённая волной за единицу времени через единичную площадку:
Слайд 25Вектор плотности потока энергии
направлен по скорости распространения волны v;
был введён в
рассмотрение русским физиком
Н. А. Умовым;
называется вектором Умова:
Электромагнитные волны
Объёмная плотность энергии складывается из плотности энергии электрического и магнитного полей:
Н. А. Умовым;
называется вектором Умова:
Электромагнитные волны
Объёмная плотность энергии складывается из плотности энергии электрического и магнитного полей:
Слайд 26Тогда модуль плотности потока энергии электромагнитной волны:
Поскольку векторы Е, Н и
J в электромагнитной волне образуют правовинтовую систему, поэтому вектор плотности потока энергии записывается как:
Вектор плотности потока энергии электромагнитной волны J получил название вектора Умова - Пойнтинга.
Вектор плотности потока энергии электромагнитной волны J получил название вектора Умова - Пойнтинга.
Слайд 271.3. Интерференция света
Оптика – учение о распространении электромагнитного излучения (света) и
его взаимодействии с веществом.
Современная теория света – синтез корпускулярных и волновых представлений двойственной природы света.
Свет – одна из форм материи, которая может существовать как в виде вещества, так и в виде поля (корпускулярно-волновой дуализм света).
Современная теория света – синтез корпускулярных и волновых представлений двойственной природы света.
Свет – одна из форм материи, которая может существовать как в виде вещества, так и в виде поля (корпускулярно-волновой дуализм света).
Слайд 28Свет – электромагнитная волна с длинами волн в интервале
(0,4 -
0,76) мкм
(400 – 760) нм.
На глаз человека оказывает действие только электрическое поле электромагнитной волны.
Поэтому в дальнейшем, говоря о свете, будем подразумевать только колебания вектора напряжённости электрического поля – вектора
Иногда вектор называют световым вектором.
(400 – 760) нм.
На глаз человека оказывает действие только электрическое поле электромагнитной волны.
Поэтому в дальнейшем, говоря о свете, будем подразумевать только колебания вектора напряжённости электрического поля – вектора
Иногда вектор называют световым вектором.
Слайд 30Законы геометрической оптики
1. Падающий, отражённый, преломленный лучи и перпендикуляр к границе
раздела сред лежат в одной плоскости (плоскость падения).
2. Закон отражения: угол падения равен углу отражения.
3. Закон преломления: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная, равная относительному показателю преломления второй среды относительно первой.
2. Закон отражения: угол падения равен углу отражения.
3. Закон преломления: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная, равная относительному показателю преломления второй среды относительно первой.
Слайд 31Абсолютный показатель преломления среды показывает, во сколько раз скорость света в
веществе меньше, чем в вакууме.
Полное отражение
– явление, при котором энергия падающего света остаётся в первой среде;
состояние, при котором нет преломленного луча.
Явление полного внутреннего отражения может наступить, когда свет на границу раздела сред идёт из более плотной среды в менее плотную:
Полное отражение
– явление, при котором энергия падающего света остаётся в первой среде;
состояние, при котором нет преломленного луча.
Явление полного внутреннего отражения может наступить, когда свет на границу раздела сред идёт из более плотной среды в менее плотную:
Слайд 33Интерференция волн
- общее свойство волн любой природы.
- явление усиления колебаний
в одних точках пространства и ослабление в других в результате наложения двух когерентных волн, приходящих в эти точки.
Когерентными называются волны одинаковой частоты с постоянной разностью фаз во времени.
Когерентными называются волны одинаковой частоты с постоянной разностью фаз во времени.
Слайд 34Когерентные волны усиливают друг друга, если разность их фаз равна чётному
числу :
Когерентные волны ослабляют друг друга, если разность фаз равна нечётному числу :
k – целое число.
Когерентные волны ослабляют друг друга, если разность фаз равна нечётному числу :
k – целое число.
Слайд 35Интерференция электромагнитных волн
Источники естественного света не когерентны.
От таких источников с помощью
глаза невозможно наблюдать устойчивую интерференционную картину.
Томас Юнг предложил метод
создания двух когерентных
источника света.
Томас Юнг предложил метод
создания двух когерентных
источника света.
Слайд 37Волновой фронт световых волн от источника света (первая щель) проходит через
две щели. На экране в области перекрытия волновых фронтов будет наблюдаться интерференционная картина.
Слайд 38Способы получения когерентных источников света:
деление цуга лучей на две части;
бипризма Френеля;
зеркало
Френеля;
зеркало Ллойда.
зеркало Ллойда.
Слайд 39Световые волны будут когерентны, если они имеют:
одинаковую частоту;
постоянную разность фаз во
времени:
вектор в этих волнах колеблется в одной плоскости.
Сложение
двух некогерентных монохроматических
световых волн
Рассмотрим две распространяющиеся в одном направлении световых волны
одинаковой частоты,
с разными амплитудами,
с непостоянной разностью фаз.
вектор в этих волнах колеблется в одной плоскости.
Сложение
двух некогерентных монохроматических
световых волн
Рассмотрим две распространяющиеся в одном направлении световых волны
одинаковой частоты,
с разными амплитудами,
с непостоянной разностью фаз.
Слайд 40Запишем уравнения двух волн:
Амплитуды и начальные фазы у них будут разными.
Разность
фаз у некогерентных волн изменяется во времени случайным образом:
Слайд 41Сложение двух световых волн можно произвести по правилу параллелограмма, представив волны
в виде векторов.
Результирующая амплитуда вычисляется по теореме косинусов:
Результирующая амплитуда вычисляется по теореме косинусов:
ЕО1
ЕО2
ЕО
Слайд 42Усредним косинус:
)
Тогда результирующая амплитуда запишется как
При этом интенсивность света, которая пропорциональна квадрату амплитуды ( ) будет равна
Вывод: при наложении некогерентных световых пучков в любой точке пространства имеет место простое суммирование интенсивностей отдельных источников света (интерференции не наблюдается).
Тогда результирующая амплитуда запишется как
При этом интенсивность света, которая пропорциональна квадрату амплитуды ( ) будет равна
Вывод: при наложении некогерентных световых пучков в любой точке пространства имеет место простое суммирование интенсивностей отдельных источников света (интерференции не наблюдается).
Слайд 44В этом случае амплитуды двух волн в любой точке пространства просто
складываются:
В величинах интенсивностей световой энергии получим выражение:
По сравнению со сложением некогерентных пучков получен эффект «усиления» интенсивности света.
В величинах интенсивностей световой энергии получим выражение:
По сравнению со сложением некогерентных пучков получен эффект «усиления» интенсивности света.
Слайд 46В величинах интенсивностей световой энергии получим
По сравнению со сложением некогерентных пучков
получен эффект «ослабления» интенсивности света.
Интерференцией света называется явление перераспределения световой энергии в пространстве при наложении двух когерентных световых пучков, в результате чего образуются участки повышенной и пониженной интенсивности (max и min света).
Интерференцией света называется явление перераспределения световой энергии в пространстве при наложении двух когерентных световых пучков, в результате чего образуются участки повышенной и пониженной интенсивности (max и min света).
Слайд 47Условия наблюдения max и min света
Максимумы света наблюдаются при разности фаз,
равной чётному числу ;
минимумы – при разности фаз, равной нечётному числу .
Целое число k – называется порядком максимума или минимума.
минимумы – при разности фаз, равной нечётному числу .
Целое число k – называется порядком максимума или минимума.
Слайд 48Распределение интенсивности
в интерференционной картине
Интерференционная картина представляет собой чередования тёмных (min)
и светлых (max) полос одинаковой ширины и высоты.
Если происходит наложение красных световых пучков
( =760 нм), то все максимумы будут красного цвета.
Если происходит наложение красных световых пучков
( =760 нм), то все максимумы будут красного цвета.
Слайд 50Два луча до точки наблюдения проходят разные расстояния в разных средах
и набирают разность фаз:
Оптический путь луча равен произведению геометрического пути L на показатель преломления среды n:
Оптическая разность хода ( ) равна разности оптических путей отдельных световых волн.
Оптический путь луча равен произведению геометрического пути L на показатель преломления среды n:
Оптическая разность хода ( ) равна разности оптических путей отдельных световых волн.
Слайд 51Условия наблюдения максимумов и минимумов света
Максимумы света наблюдаются в тех точках
пространства, для которых на оптической разности хода лучей укладывается чётное число полудлин волны; минимумы света – если на оптической разности хода укладывается нечётное число полудлин волны.
Слайд 52Замечание: правовинтовая система векторов в электромагнитной волне требует, чтобы при отражении
света от более плотной среды вектор напряжённости электрического поля (вектор Е) изменил свою фазу на .
Это равносильно изменению оптического пути луча на величину, равную .
Это замечание нужно учитывать при решении конкретных задач при интерференции света.
Опыт показывает, что интерференция картина будет наблюдаться при выполнении необходимых условий.
Это равносильно изменению оптического пути луча на величину, равную .
Это замечание нужно учитывать при решении конкретных задач при интерференции света.
Опыт показывает, что интерференция картина будет наблюдаться при выполнении необходимых условий.
Слайд 53Световые волны, пришедшие в точку сложения разными путями, должны принадлежать одному
цугу волн.
Разность хода этих частей цуга должна быть достаточно малой (значительно меньше длины самого цуга), чтобы эти части были максимально когерентны.
Интерференционные полосы на экране наблюдения должны быть локализованы в одном месте.
Для этого размеры самого источника света должны быть достаточно малы (источник света должен быть практически точечным).
Разность хода этих частей цуга должна быть достаточно малой (значительно меньше длины самого цуга), чтобы эти части были максимально когерентны.
Интерференционные полосы на экране наблюдения должны быть локализованы в одном месте.
Для этого размеры самого источника света должны быть достаточно малы (источник света должен быть практически точечным).
Слайд 57Обозначим:
d – расстояние между источниками;
L – расстояние от источников до экрана
( );
- длина волны монохроматического света.
Геометрическая разность хода лучей ( она же и оптическая разность хода) равна
Из геометрии рисунка:
- длина волны монохроматического света.
Геометрическая разность хода лучей ( она же и оптическая разность хода) равна
Из геометрии рисунка:
Слайд 58Вычитая из второго уравнения первое, получим
При выполнении условия
Тогда оптическая разность хода лучей:
Максимумы света будут наблюдаться в тех точках экрана, для которых выполняется условие:
Слайд 59Тогда
или
Ширина интерференционного максимума:
- равна расстоянию между соседними максимумами;
- не зависит от номера максимума;
равна ширине интерференционного минимума:
Интерференционная полоса тем шире,
чем меньше расстояние между источниками d;
чем больше расстояние от источников света до экрана L.
Ширина интерференционного максимума:
- равна расстоянию между соседними максимумами;
- не зависит от номера максимума;
равна ширине интерференционного минимума:
Интерференционная полоса тем шире,
чем меньше расстояние между источниками d;
чем больше расстояние от источников света до экрана L.
Слайд 60Интерференционные картины
Интерференця двух круговых когерентных волн, в зависимости от длины волны
и расстояния между источниками
Слайд 611.5. Интерференция света на тонкой плёнке
Пусть из среды с показателем преломления
n1 на прозрачную плоскопараллельную плёнку с показателем преломления n2 и толщиной d под углом падает плоская монохроматическая волна.
На верхней поверхности пленки луч разделится на два: один (1) отразится от верхней поверхности плёнки, а второй (2) преломится и войдёт в другую среду.
На верхней поверхности пленки луч разделится на два: один (1) отразится от верхней поверхности плёнки, а второй (2) преломится и войдёт в другую среду.
Слайд 62Интерференция на тонкой плёнке в отражённом свете
Лучи 1 и 2 когерентны.
Интерференционная картина будет локализована на верхней плоскости плёнки.
d
1
2
n1
n2
Слайд 63Условие наблюдения максимумов при интерференции света на тонкой плёнке в отражённом
свете (без вывода):
n21 - относительный показатель преломления двух сред.
С увеличением толщины плёнки d число интерференционных полос (число k) возрастает.
Интерференция света на обычном оконном стекле не наблюдается, так как толщина стекла значительно больше длины волны света.
n21 - относительный показатель преломления двух сред.
С увеличением толщины плёнки d число интерференционных полос (число k) возрастает.
Интерференция света на обычном оконном стекле не наблюдается, так как толщина стекла значительно больше длины волны света.
Слайд 651.6. Полосы равного наклона и равной толщины
Полосы равного наклона - интерференционные
полосы, возникающие в результате наложения лучей, падающих на плоскопараллельную пластинку под одинаковыми углами.
Полосы равного наклона локализованы в бесконечности.
Полосы равного наклона локализованы в бесконечности.
Слайд 66Полосы равной толщины - интерференционные полосы, возникающие в результате интерференции от
мест одинаковой толщины.
Примерами полос равной толщины является интерференция на клине и кольца Ньютона.
Полосы равной толщины локализованы вблизи поверхности клина на его наклонной плоскости.
Примерами полос равной толщины является интерференция на клине и кольца Ньютона.
Полосы равной толщины локализованы вблизи поверхности клина на его наклонной плоскости.
Слайд 68Условия наблюдения максимумов для двух толщин при нулевом угле падения запишутся:
Угол
клина можно определить по количеству интерференционных полос N, приходящихся на расстояние L поверхности клина.
Слайд 691.6. Кольца Ньютона
Кольца Ньютона наблюдаются при отражении света от воздушного клина,
образованного пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзой с большим радиусом кривизны.
Параллельный пучок света падает нормально на плоскую поверхность линзы и частично отражается от верхней и нижней поверхностей воздушного зазора между линзой и пластинкой.
h – толщина воздушного зазора;
r – радиус кольца Ньютона;
R –радиус линзы.
Параллельный пучок света падает нормально на плоскую поверхность линзы и частично отражается от верхней и нижней поверхностей воздушного зазора между линзой и пластинкой.
h – толщина воздушного зазора;
r – радиус кольца Ньютона;
R –радиус линзы.
Слайд 70Интерференция возникает при сложении волн, отразившихся от двух сторон воздушной прослойки
лучей 1 и 2.
Кольца Ньютона
имеют вид
концентрических
окружностей.
Кольца Ньютона
имеют вид
концентрических
окружностей.
Слайд 71Из геометрии рисунка:
2. Оптическая разность хода лучей в отражённом свете
для воздушного клина:
По теории:
По теории:
Слайд 72Совмещая формулы, получим условие наблюдения радиуса светлого и аналогично тёмного k-ого
кольца Ньютона в отражённом свете:
Если установку для наблюдения колец Ньютона поместить в среду с показателем преломления n, то радиус колец уменьшится в раз.
Если установку для наблюдения колец Ньютона поместить в среду с показателем преломления n, то радиус колец уменьшится в раз.
Слайд 731.7. Применение интерференции света
1. Интерферометры — очень чувствительные оптические приборы, позволяющие
определять незначительные изменения показателя преломления прозрачных тел.
2. Спектроскопия – измерение длин волн.
3. Просветление оптики.
4. Тонирование стёкол.
2. Спектроскопия – измерение длин волн.
3. Просветление оптики.
4. Тонирование стёкол.
Слайд 74Просветление оптики – увеличение прошедшего через линзу света отражения света в
результате нанесения на неё специальной пленки.
На свободные поверхности линз наносят тонкие плёнки с показателем преломления, меньшим, чем у материала линзы.
Другой способ: поверхность стекла обрабатывают реактивами, изменяющими величину показателя преломления.
На свободные поверхности линз наносят тонкие плёнки с показателем преломления, меньшим, чем у материала линзы.
Другой способ: поверхность стекла обрабатывают реактивами, изменяющими величину показателя преломления.
Слайд 76При отражении света от границ раздела воздух - плёнка и плёнка
- стекло за счёт интерференции когерентных лучей можно добиться условия минимума, а для прошедших лучей – условия максимума.
Минимальная толщина плёнки при этом должна подчиняться условию:
n21 – относительный показатель преломления плёнки и стекла.
Минимальная толщина плёнки при этом должна подчиняться условию:
n21 – относительный показатель преломления плёнки и стекла.
