Что такое findslide.org?

FindSlide.org - это сайт презентаций, докладов, шаблонов в формате PowerPoint.


Для правообладателей

Обратная связь

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Яндекс.Метрика

Презентация на тему Световая волна

Содержание

1. Световая волна. Интенсивность света Волновая оптика –это раздел оптики, в котором изучается круг явлений с точки зрения волновой природы све-та. Максвелл (1831 – 1879), обобщая законы электромагнетизма, пришел к выводу об
ВОЛНОВАЯ ОПТИКАСветовая волна. Интенсивность светаИнтерференция светаПолучение когерентных световых волнОпыт ЮнгаИнтерференция света в 1. Световая волна. Интенсивность света   Волновая оптика –это раздел оптики, световым вектором. Изменение его модуля во времени и пространстве представляет волновой процесс то- длина световой волны,   Отношение называется абсолютным показателем преломления среды.- Заметим, что получено  на  основе измерений, выполненных в быстропротекающих электриче-ских в среде, в которой фазовая скорость волны длина волны имеет значение(6) нениями световой энергии. Они регистрируют усредненный поток энергии.скольку световая волна имеет электромагнитную 2. Интерференция света   Интерференция света – это явление усиления или Можно, однако, условиться за меру интенсивно-сти света принимать квадрат оптики об аддитивности сложения интенсивностей световых пучков.   Если в (9) B bи, следовательно,(12)   Таким образом, в результате сложения когерентных световых Таким образом, в случае, если:усиление света;ослабление света. 3. Получение когерентных световых волн   Два метода получения КСВ: деление Рис. 2. Принцип Гюйгенса-Френеля  каждый элемент волновой поверхности dS служит источником Пусть точечный источник S возбуждает световую волну. Её фронт Здесь Выразим из  (15) оптическую  разность  хода 4. Опыт ЮнгаРис. 4.   На рис. 2 S1 и В опыте Юнга d Таким образом, в случае монохроматического све-та на экране возникает интерференционная карти-на, представляющая Рис. 6. Схема интерференционного опыта Юнга Рис. 7. К определению ширины интерференционных полос в опыте Юнга Ширина интерференционной полосыили   В любом случае, с учетом выражений (21)(22) 5. Интерференция света в тонкой плоскопарал-  лельной пластинке (плёнке)Пусть пластинка с Из геометрических соображений находим AB и DC И подставляем в формулу (23). (24)  Формула (24) представляет оптическую разность хода световых волн в отражённом При освещении пластинки белым светом и при выполнении условия одним и тем же углом.  С помощью собирающей линзы эти круговые Если, однако, пластинка (плёнка) не плоскопарал-лельна, если её толщина в различных местах Каждая такая полоса соответствует местам одинаковой толщины кли-на. Эти интерференционные поло-сы называют Из этого же рисунка следует, чтоПодставляя    в (25), получаем: При k = 0 Рис. 13. Зеркала Френеля Бипризма Френеля Рис. 14. Бипризма Френеля 7. Условия наблюдения интерференции в тонких плёнках   Для наблюдения интерференции (с – скорость света в вакуме).(полная интерференция)(частичная интерференция)(отсутствие интерференции)Возможно, что для При λ1 = 560 нм и λ2 = 570 нмПри α =
Слайды презентации

Слайд 2 1. Световая волна. Интенсивность света
Волновая

1. Световая волна. Интенсивность света  Волновая оптика –это раздел оптики,

оптика –это раздел оптики, в котором изучается круг явлений

с точки зрения волновой природы све-та.
Максвелл (1831 – 1879), обобщая законы электромагнетизма, пришел к выводу об электромагнитной природе света.
В электромагнитной волне колеблются векторы и . Фзиологические, фотохими-ческие, фотоэлектрические и другие действия света вызываются колебаниями электрического вектора . В дальнейшем мы будем называть его

Слайд 3 световым вектором. Изменение его модуля во времени и

световым вектором. Изменение его модуля во времени и пространстве представляет волновой

пространстве представляет волновой процесс и описывается с электромагнитной точки

зрения уравнением:

или

(1)

(2)

В (1) и (2)

- расстояние, отсчитываемое вдоль

направления распространения световой волны.


Слайд 4 то
- длина световой волны,
Отношение
называется

то- длина световой волны,  Отношение называется абсолютным показателем преломления среды.-

абсолютным показателем преломления среды.
- её фазовая
скорость.
(3)

Так как, согласно электромагнитной теории Максвелла

Для большинства прозрачных веществ

практически не отличается от единицы, поэтому

(4)


Слайд 5 Заметим, что
получено на основе измерений,

Заметим, что получено на основе измерений, выполненных в быстропротекающих электриче-ских полях,


выполненных в быстропротекающих электриче-ских полях, т.е зависит

от частоты. Следова-тельно, и показатель преломления зависит от частоты, т.е. - дисперсия света.

Диапазон видимой области спектра определяется физиологической чувствительностью глаза и нахо-дится в пределах длин волн ~ 390 ÷ 760 нм. Эти значения относятся к световым волнам в вакууме. В веществе длины волн будут иными. В случае колебаний частоты

в вакууме:

(5)


Слайд 6 в среде, в которой фазовая скорость волны
длина

в среде, в которой фазовая скорость волны длина волны имеет значение(6)

волны имеет значение
(6)
Таким образом, длина световой

волны в среде с показателем преломления связана с длиной волны в вакууме соотношением:

(7)

Диапазон частот видимой области спектра лежит в пределах (4 ÷ 7,5)·1014 Гц. Это огромная частота. Ни глаз, ни какой-либо приемник световой энергии не могут уследить за столь частыми изме-


Слайд 7 нениями световой энергии. Они регистрируют усредненный поток энергии.скольку

нениями световой энергии. Они регистрируют усредненный поток энергии.скольку световая волна имеет

световая волна имеет электромагнитную природу, то как мы уже

показали ранее:

или, учтя что

получаем:

~

(8)

В изотропной среде показатель преломления одинаков по всем направлениям. Поэтому

~


Слайд 8 2. Интерференция света
Интерференция света –

2. Интерференция света  Интерференция света – это явление усиления или

это явление усиления или ослабления света в результате сложения

когерентных световых волн. Когерентные волны – это волны, имеющие: 1) одинаковую частоту; 2) постоянную во времени в данной точке пространства разность фаз.
При сложении в некоторой точке пространства когерентных волн амплитуда результирующего колнебания находится в результате геометриче-
ского сложения амплитуд исходных колебаний:

(9)


Слайд 9 Можно, однако, условиться за меру

Можно, однако, условиться за меру интенсивно-сти света принимать квадрат

интенсивно-сти света принимать квадрат амплитуды светового вектора

т.е.:

Тогда (9) можно записать в виде:

Если разность фаз , то колебания когерентны и величина

и, следовательно,

т.е. имеет место нарушение закона геометрической

(10)


Слайд 10 оптики об аддитивности сложения интенсивностей световых пучков.

оптики об аддитивности сложения интенсивностей световых пучков.  Если в (9)

Если в (9)

то

и тогда

Пусть

тогда

или

(11)

Если в (9)

то

и тогда

Пусть

тогда


Слайд 11 B b
и, следовательно,
(12)
Таким образом, в

B bи, следовательно,(12)  Таким образом, в результате сложения когерентных световых

результате сложения когерентных световых волн интенсивность света меняется в

пределах

(13)

В случае некогерентных световых волн

<

>

= 0

и, следовательно, в этом случае наблюдается аддитивное усиление света, т.е.


Слайд 12 Таким образом, в случае, если:
усиление

Таким образом, в случае, если:усиление света;ослабление света.

света;
ослабление света.


Слайд 13 3. Получение когерентных световых волн
Два

3. Получение когерентных световых волн  Два метода получения КСВ: деление

метода получения КСВ:
деление фронта световой волны;
2) деление амплитуды

световой волны.

После деления фронта или амплитуды световой волны возникшие КСВ до их встречи в некоторой точке наблюдения Р проходят разные пути и, возможно, в средах с различными показателями преломления.

Рис. 1.


Слайд 15 Рис. 2. Принцип Гюйгенса-Френеля  каждый элемент волновой

Рис. 2. Принцип Гюйгенса-Френеля  каждый элемент волновой поверхности dS служит

поверхности dS служит источником вторичной сферической волны и эти

источники когерентны

Слайд 16 Пусть точечный источник S возбуждает

Пусть точечный источник S возбуждает световую волну. Её фронт

световую волну. Её фронт – поверхность сферы. Колебания от

когерентных источников ΔS1 и ΔS2 достигают точки Р и складываются.

Разность фаз

(14)

Рис. 3.


Слайд 17 Здесь

Здесь      - геометрическая разность хода.

- геометрическая разность хода.

Если световые волны от когерентных источни-ков ΔS1 и ΔS2 распространяются в средах с различ-ными показателями преломления, то разность фаз

где

Учтя это, имеем:

Величина

называется оптиче-

ской разностью хода. - длина световой волны в вакуме.

(15)


Слайд 18 Выразим из (15) оптическую разность

Выразим из (15) оптическую разность хода  через разность фаз (16)Тогда

хода через разность фаз
(16)
Тогда условия

усиления и ослабления света при интерференции можно представить в виде:

(17)

(18)


Слайд 19
4. Опыт Юнга
Рис. 4.
На

4. Опыт ЮнгаРис. 4.  На рис. 2 S1 и

рис. 2 S1 и S2 - когерент-ные источники света,

Э – экран, d – расстояние между щелями,
x – координата интерференци-онного максимума или миниму-ма, r1 и r2 – оптические пути

световых волн, приходящих в точку Р.

Применяя к треугольникам PMS2 и PNS1 теоре-му Пифагора и пренебрегая членами второго по-рядка малости , находим, что:

(19)


Слайд 20 В опыте Юнга d

В опыте Юнга d

r2 ≈ 2l. Учитывая также, что

- оптическая раз-
ность хода, уравнение (19) представим в виде:

Откуда координата x интерференционной полосы

(20)

Подставляя выражение для из (17) или (18) по-

лучим координаты интерференционного максиму-ма или минимума.

(21)


Слайд 21 Таким образом, в случае монохроматического све-та на экране

Таким образом, в случае монохроматического све-та на экране возникает интерференционная карти-на,

возникает интерференционная карти-на, представляющая систему темных и светлых по-
лос.

В случае белого света интерференци-онные полосы име-ют радужную окрас-ку.
Сравните рассто-яния и . Они очень разные:

<<

Рис. 5.


Слайд 22 Рис. 6. Схема интерференционного опыта Юнга

Рис. 6. Схема интерференционного опыта Юнга

Слайд 23 Рис. 7. К определению ширины интерференционных полос
в

Рис. 7. К определению ширины интерференционных полос в опыте Юнга

опыте Юнга


Слайд 24 Ширина интерференционной полосы
или
В любом случае,

Ширина интерференционной полосыили  В любом случае, с учетом выражений (21)(22)

с учетом выражений (21)
(22)


Слайд 25 5. Интерференция света в тонкой плоскопарал-
лельной

5. Интерференция света в тонкой плоскопарал- лельной пластинке (плёнке)Пусть пластинка с

пластинке (плёнке)
Пусть пластинка с пока-
pателем преломления n
находится

в воздухе. До
встречи в точке С лучи S1 и S2 проходят разные оптические пути в раз-

ных средах. Оптическая разность хода S1 и S2

- учитывает потерю полуволны при отражении луча S2 в точке С.

(23)

Рис. 8.


Слайд 26 Из геометрических соображений находим AB и DC
И

Из геометрических соображений находим AB и DC И подставляем в формулу

подставляем в формулу (23). Получаем:
Избавимся от угла β:

Подставляя значения функций угла β в формулу (24) и выполняя необходимые действия, получаем:

(24)


Слайд 27 (24)
Формула (24) представляет оптическую разность хода

(24) Формула (24) представляет оптическую разность хода световых волн в отражённом

световых волн в отражённом свете.
При освещении пластинки

монохроматическим светом и выполнения условия усиления пластинка представляется глазу, при рассмотрении её под углом α, окрашенной в данный монохроматиче-ский свет. При выполнении условия ослабления пластинка представляется глазу темной.

Слайд 28 При освещении пластинки белым светом

При освещении пластинки белым светом и при выполнении условия

и при выполнении условия усиления пластинка пред-ставляется

глазу окрашенной в последовательные спектральные цвета, если угол α, под которым эта пластинка рассматривается, постепенно изменяет-ся.



Если на плоскопараллельную пластинку падает свет под различными углами (напр., рассеянный свет или свет от точечного источника), то интерфе-ренционная картина в этом случае будет иметь вид

6. Полосы равной толщины и равного наклона


Слайд 29 одним и тем же углом. С помощью

одним и тем же углом. С помощью собирающей линзы эти круговые

собирающей линзы эти круговые полосы могут быть спроеци-рованы на

экран. Они называются полосами рав-ного наклона и локализованы в бесконечности.

чередующихся тёмных и светлых круговых полос с общим центром в точке О. Каждая из этих полос образована лучами, падающими на пластинку под

Рис. 9.


Слайд 30 Если, однако, пластинка (плёнка) не плоскопарал-лельна, если её

Если, однако, пластинка (плёнка) не плоскопарал-лельна, если её толщина в различных

толщина в различных местах разная, то и условия интерференции

в этимх местах различны. Геометрическое место точек , в которых условие интерференции одинаково, соответствует местам, в которых пластинка имеет одинаковую толщину. Например, пленка в виде

клина. При отражении (прохождении) света от такой плёнки интерференционная картина будет иметь вид чередующихся светлых и темных полос.

Рис. 10.


Слайд 31 Каждая такая полоса соответствует местам одинаковой толщины кли-на.

Каждая такая полоса соответствует местам одинаковой толщины кли-на. Эти интерференционные поло-сы

Эти интерференционные поло-сы называют полосами равной тол-щины.

Типичным примером полос рав-ной толщины являются кольца Ньютона.
Найдём оптическую разность

Рис. 11.

хода , при которой возникает k-е кольцо Ньюто-
тона. Из рис. 10 следует, что

(24)

(25)


Слайд 32 Из этого же рисунка следует, что
Подставляя

Из этого же рисунка следует, чтоПодставляя  в (25), получаем: (26)Радиусы

в (25), получаем:
(26)
Радиусы светлых колец Ньютона:

Радиусы

темных колец Ньютона:


(27)

(28)


Слайд 33 При k = 0

При k = 0    В центре

В центре интерфкренционной

картины (в месте соприкосновения линзы с плас-тиной) темное пятно. Но это в отраженном свете.

Среди других методов наблюдения интерферен-ции приведем следующие:

Рис. 12.


Слайд 35 Рис. 13. Зеркала Френеля

Рис. 13. Зеркала Френеля

Слайд 36 Бипризма Френеля

Бипризма Френеля

Слайд 37 Рис. 14. Бипризма Френеля

Рис. 14. Бипризма Френеля

Слайд 38 7. Условия наблюдения интерференции в тонких плёнках

7. Условия наблюдения интерференции в тонких плёнках  Для наблюдения интерференции

Для наблюдения интерференции необходимо перекрытие волновых цугов. Цуги

при выходе волн из точек А и В должны перекрываться. Необходимо, чтобы время запаздывания второго цуга по отно-

шению к первому не превышало времени τког, назы-ваемого временем когерентности. τког = 10-8 с (вре-мя жизни атома в возбуждённом состоянии). Необходимо так же, чтобы оптическая разность хода была меньше, чем длина когерентности lког.

Рис. 15.


Слайд 39 (с – скорость света в вакуме).
(полная интерференция)
(частичная интерференция)
(отсутствие

(с – скорость света в вакуме).(полная интерференция)(частичная интерференция)(отсутствие интерференции)Возможно, что для

интерференции)
Возможно, что для наблюдается минимум, а

для - максимум, т.е.

Рис. 16.

Рис. 17.


  • Имя файла: svetovaya-volna.pptx
  • Количество просмотров: 147
  • Количество скачиваний: 0
- Предыдущая Русь в XII веке