Волновая оптика

1. Волновая поверхность—это геометрическое место точек, имеющих одинаковую фазу колебаний.

2. Волновой фронт—это поверхность, отделяющая часть среды, охваченную колебательным процессом, от той, что не охвачена колебаниями. Так, например, фронт волны, отходящий от одиночного вибратора небольших размеров, имеет вид окружности; от плоского удлинен­ного вибратора — вид прямой линии; от гром­коговорителя — форму сферы; от струны — форму цилиндра.

3. Фазовая скорость - это скорость, с которой распространяется фронт волны. На­правление скорости всегда перпендикулярно фронту волны.

4. Принцип Гюйгенса Для того чтобы найти поло­жение фронта волны в любой момент времени, используют принцип Гюйгенса, который был предложен им в 1690 г.: каждая точка среды до которой дошло возмущение, сама становиться источником вторичных волн. Фронт волны к моменту времени будет огибающей линией этих вторичных волн

5. Интерференция волн. Когда в воду брошено несколько камней, то по ее поверхности движется несколько волн. При встрече друг с другом волны не оказывают влияния на дальнейшее распространение друг друга. Но вот в тех местах, где волны встречаются, происходит их наложение друг на друга. Можно заметить, что некоторые участки поверхности не возмущены, в других же местах возмущение усилилось.

Демонстрация: ванна с водой, два шарика на стержне( шарики совершают гармонические колебания, возбуждая круговые волны)

6. Интерференцией – называется явление наложения друг на друга двух или нескольких волн, при котором в пространстве образуется устойчивая, не изменяющаяся со временем картина распределения амплитуды результирующих колебаний (чередуются их минимумы и максимумы) в различных точках пространства.

7. Условия наблюдения интерференции. Результат сложения волн, приходящих в точку М, зависит от хода между ними. Пройдя различные расстояния d₁ и d₂ волны имеют разность хода .

А). если разность хода волн равна четному числу полуволн, то в данной точке происходит усиление колебаний. В этом случае гребни (как и впадины) обеих волн совпадают

Наблюдается усиление волн (максимум интерференции)

Б). если разность хода равна нечетному числу полуволн, то в данной точке происходит ослабление колебаний. . Наблюдается гашение волн ( минимум интерференции)

А

8. Дифракция волн. Если при распространении волны на поверхности озера на ее пути появляется препятствие в виде небольшого камня, выступающего из воды, то волна его огибает, а когда размер камня велик- образуется "тень" — область пространства, куда энергия волны не попадает Отклонение волн от прямолинейного распространения или огиба­ние волнами препятствий называется дифракцией (лат. diffractus — 'разломанный").

9. Условия наблюдения дифракции. Исходя из этих наблюдений, можно прийти к выводу, что на поведение волны влияет соотношение между размерами встречающе­гося препятствия и длиной волны. Если размеры препятствия и длины волны соизмеримы, то мы можем наблюдать, как волны огибают препятствия.