Почему при наложении двух пучков естественного света не наблюдается интерференционной картины? Пучки должны быть когерентными.

При какой разности фаз складываемых колебаний наблюдается интерференционный максимум? ∆ φ =2mπ

При какой разности фаз складываемых колебаний наблюдается интерференционный минимум? ∆φ=(2m+1)π

Условие максимума. Условие максимума: cos (∆φ)= +1 при ∆φ=2mπ ∆s = (ln-l₁n) = ∆ln=(λ/2π) * ∆φ= (λ/2π)*2πm= 2m* λ/2

Условие минимума. Если на оптической разности хода двух интерферирующих волн наблюдается нечетное число полуволн, то тогда наблюдается минимум интерференционной картины. Условие минимума: cos (∆φ)= -1 при ∆φ=(2m+1)π ∆s = (l2n-l1n) = ∆ln=(λ/2π) * ∆φ= (λ/2π)*(2m+1)π= (2m+1)* λ/2

Чем объясняется разнообразие окраски крыльев бабочек, хотя красящий пигмент в них отсутствует? Как видно из следующих выражений: Условие интерференционного максимума или Условие интерференционного минимума или , условия интерференционных максимумов и минимумов для разных длин волн в отраженном свете будет выполняться на участках пленки с различной толщиной. Именно этим, а вовсе не наличием красящего пигмента, и объясняется радужная окраска крыльев бабочек.

Что называется временем когерентности? Среднее время (tк), в течение которого амплитуда, начальная фаза колебаний и частота остаются неизменными

Что называется интерференцией? Интерференция – явление наложения когерентных волн, при котором, в зависимости от соотношения фаз складываемых волн происходит их усиление или ослабление, т.е. происходит перераспределение интенсивностей налагаемых волн.

Что называют групповой скоростью? Скорость перемещения интерференционной картины, образованной группой волн различных частот, распространяющихся в одном направлении. Она не имеет отношение к переносу энергии этими волнами.

Что называют оптическим путем луча? Оптическим путем луча называется произведение геометрической длины пути (l) световой волны в среде на абсолютный показатель преломления света (n): S=nl

Что собой представляет волновой пакет? Суперпозиция волн, малоотличающихся друг от друга по частоте, занимающая в каждый момент времени ограниченную область пространства.

что такое длина когерентности? Среднее расстояние, на котором гребни волн сохраняют «шаг», называется длиной когерентности.

1.3 Дифракция волн

В чем заключается метод зон Френеля? Разбиение волновой поверхности S на зоны, границы первой (центр) зоны служат точки поверхности S находящиеся на расстоянии l+λ\2 от точки M. Точки сферы находятся на расстоянии l+2λ\2, l+3λ\2 от точки M, образ зоны Френеля. При наложении этих колебаний они взаимно ослаб друг друга A=A₁-A₂+A₃-A₄…+A_i С увеличением номера зоны, уменьшается интенсивность излучения зоны в направлении точке M, т. е. уменьшается A_i A₁>A_i>A₃…>A_i

В чем заключается принцип Гюйгенса? каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих воли дает положе¬ние волнового фронта в следующий момент времени. Напомним, что волновым фронтом называется геометрическое место точек, до которых доходят колебания к моменту времени t. Принцип Гюйгенса позволяет анализировать распространение света и вывести законы отражения и преломления.

Дайте определение дифракции Френеля и дифракции Фраунгофера. Дифра́кция Френе́ля — дифракционная картина, которая наблюдается на небольшом расстоянии от препятствия, по условиям, когда основной вклад в интерференционную картину дают границы экрана. Дифракция Френеля — это дифракция в случае, когда отверстие открывает (или препятствие закрывает) для точки наблюдения несколько зон Френеля. Если открыто много зон Френеля, то дифракцией можно пренебречь, и мы оказываемся в приближении геометрической оптики. (дифракция, в случае, если дифракционная картина наблюдается на конечном расстоянии от предмета, вызывает дифракцию и надо учитывать кривизну волнового фронта )Дифракция Фраунгофера — это дифракция на отверстии, которое для точки наблюдения открывает заметно меньше одной зоны Френеля. Это условие выполнено, если точка наблюдения и источник света находятся достаточно далеко от отверстия. Дифракция Фраунгофера — случай дифракции, при котором дифракционная картина наблюдается на значительном расстоянии от отверстия или преграды.(случай дифракции, если волновые фронты плоские, лучи параллельные, и дифракционная картина наблюдается на бесконечно большом расстоянии – для этого необходимы линзы)

Как связана разность хода с разностью фаз в световой волне? Оптической разностью хода двух лучей называется ∆s = s₁ – s₂. (s оптическая длина пути) Разность фаз ∆φ двух когерентных волн от одного источника, одна из которых проходит длину пути l₁ в среде с абсолютным показателем преломления n₁, а другая — длину пути l₂ в среде с абсолютным показателем преломления n₂: , где s₁ = n₁· l₁,

Как связаны между собой амплитуды колебаний, приходящих в рассматриваемую точку от соседних зон Френеля? А уменьшается из-за увеличения расстояния до т. М. А_м от некоторой m-ой зоны равна сред арифметическое от амплитуды примыкающих к ней зон, т.е. А_м = (А_м-1+А_м+1)/2; А=А₁/2

Объясните попадание света в область геометрической тени с помощью принципа Гюйгенса. Каждая точка, выделяемого отверстием участка волнового фронта, служит источником вторичных волн, кот огибает края отверстия. (все точки этого волнового фронта будут являться когерентными источниками сферических вторичных волн, распространяющихся в сторону движения волнового фронта)

Почему в методе зон Френеля они выбираются таким образом, чтобы расстояния от соседних зон различались на /2? /2-разность хода. Колебания, возбуждаемые в точке Р, между двумя соседними зонами, противоположны по фазе

Почему при прохождении света через дифракционную решетку естественный свет разлагается в спектр? Положение главных максимумов зависит от длины волны λ, поэтому при пропускании через решетку белого света все максимумы кроме центрального(m=0), разложится в спектр, фиолетовую область которого будет обращена к центру дифракционной картины, красная наружу.

Почему существует предел разрешающей способности оптических приборов? Из-за неточности изготовителя

При каком количестве зон Френеля в рассматриваемой точке будет наблюдаться светлое пятно? Темное пятно? При четном минимум – темное, а светлое наоборот

Сформулируйте принцип Гюйгенса-Френеля. Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн или световая волна, возбужденная каким-либо источником может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн, излучаемых вторичными источниками- бесконечно малыми элементами любой волновой поверхности, охват этот источник.

Условие главных дифракционных максимумов от дифракционной решетки. dsinφ = ±2m *λ /2

Условие дифракционного минимума от одной щели.

Что называется разрешающей способностью дифракционной решётки? Разрешающая способность решетки оказывается равной R = mN. Таким образом, разрешающая способность решетки зависит от порядка m спектра и от общего числа N штрихов рабочей части решетки, т.е. той части, через которую проходит исследуемое излучение и от которой зависит результирующая дифракционная картина. Разрешающая способностью / дифракционной решетки характеризует способность решетки разделять максимумы освещенности, для двух близких длинам волн ₁ и ₂ в данном спектре. Здесь  ₂ –₁. Если /kN, то максимумы освещенности для ₁ и ₂ не разрешаются в спектре k–го порядка.

Что собой представляет дифракционная решетка? Дифракционная решётка — оптический прибор, работающий по принципу дифракции света, представляет собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесённых на некоторую поверхность. Первое описание явления сделал Джеймс Грегори, который использовал в качестве решётки птичьи перья.

Что такое дифракция? Дифракция - явление отклонения световых волн  от прямолинейного распространения  при прохождении отверстий и вблизи краёв экранов  или ДЕФРАКЦИЯ – огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути или отклонение распространения волн вблизи препятствий от законов геометрической оптики.

Что такое период дифракционной решётки? Расстояние, через которое повторяются штрихи на решётке, называют периодом дифракционной решётки. Обозначают буквой d. Если известно число штрихов (N), приходящихся на 1 мм решётки, то период решётки находят по формуле: 0,001 / N