- •Физика Конспект лекций (Часть 5. Волны, волновая оптика)
- •22. Волновые процессы
- •22.1 Основные понятия и определения
- •22.2 Уравнения плоской и сферической волн
- •22.3 Уравнение плоской волны, распространяющейся в произвольном направлении
- •22.4 Волновое уравнение
- •22.5 Скорость упругих волн в твердой среде
- •22.6 Энергия упругой волны
- •22.8 Вектор Умова. Интенсивность волны
- •22.1 Волновое уравнение для электромагнитных волн
- •22.2 Плоская электромагнитная волна
- •Продифференцируем первое уравнение в (22.20) по координате х и в правой части поменяем порядок дифференцирования и подставим значение из второго уравнения:
- •22.4 Энергия электромагнитной волны. Вектор Пойнтинга
- •22.5 Перенос энергии электромагнитным полем
- •22.6 Импульс электромагнитного поля
- •1. Общие сведения о свете
- •2. Законы отражения и преломления света
- •3. Приближение геометрической оптики
- •4. Принцип Гюйгенса
- •5. Законы отражения и преломления света
- •Интерференция света
- •Если же волны когерентные и , то
- •Интерференция цилиндрических волн
- •Интерференция цилиндрических волн
- •25. Когерентность
- •Временная когерентность
- •Уравнение реальных волн
- •Фаза реальной волны, как случайное блуждание
- •Длина временной когерентности
- •Влияние монохроматичности на когерентность
- •Пространственная когерентность
- •Пространственная когерентность
- •Интерференция в тонких пленках
- •И нтерференция света при отражении от тонких пластинок
- •Полосы равного наклона
- •Полосы равной толщины
- •Применение интерференции света
- •27. Дифракция света.
- •Дифракция света
- •Принцип Гюйгенса – Френеля
- •Метод зон Френеля
- •Метод графического сложения амплитуд
- •Метод графического сложения амплитуд
- •Дифракция от круглого отверстия
- •Д ифракция от круглого диска
- •Дифракция прямолинейного края полуплоскости
- •Дифракция Френеля от щели – самостоятельно.
- •Дифракция Фраунгофера от щели
- •28. Дифракционная решетка
- •Многолучевая интерференция
- •Дифракционная решетка
- •Дисперсия и разрешающая сила решетки
- •Разрешающая сила объектива
- •Дифракция рентгеновских лучей
- •29. Поляризация света
- •Естественный и поляризованный свет
- •Закон Малюса
- •Частично поляризованный и эллиптически поляризованный свет
- •Поляризация при отражении и преломлении.
- •Поляризация при двойном лучепреломлении
- •Природа двойного лучепреломления.
- •Интерференция поляризованных лучей
- •Прохождение света через кристаллическую пластинку
- •Искусственное двойное лучепреломление
- •Кристаллическая пластинка между двумя поляризаторами
- •Искусственное двойное лучепреломление
- •Вращение плоскости поляризации
Полосы равной толщины
Возьмем
пластинку в виде клина. Пусть на нее
падает параллельный пучок света.
Рассмотрим лучи, отразившиеся от верхней
и нижней граней пластинки. Если эти лучи
свести линзой в точке
,
то они будут интерферировать. При
небольшом угле
между гранями пластинки, разность хода
лучей можно вычислять по формул
е
для плоскопараллельной пластинки. Лучи
образовавшиеся от падения луча в
некоторую другую точку пластинки
соберутся линзой в точке
.
Разность их хода определится толщиной
пластинки в соответствующем месте.
Можно доказать, что все точки типа Р
лежат в одной плоскости, проходящей
через вершину клина.
Если расположить экран так, чтобы он был сопряжен с поверхностью, в которой лежат точки P, Р1 Р2 то на нем возникнет система светлых и темных полос, каждая из которых образована за счет отражений от пластинки в местах определенной толщины. Поэтому в данном случае полосы называются полосами равной толщины.
При наблюдении в белом свете полосы будут окрашенными. Локализованы полосы равной толщины вблизи поверхности пластинки. При нормальном падении света – на поверхности.
В реальных условиях, при наблюдении окрашивания мыльных и масляных пленок наблюдается полосы смешанного типа.
Применение интерференции света
Явление интерференции света широко используется в физике и в технике. Например, для определения показателя преломления газообразных веществ, для точного измерения длин и углов, контроля качества обработки поверхностей и т. п.
Интерференция при отражении от тонких пленок лежит в основе просветления оптики. Так называют технологию создания на поверхности линз оптических систем тонких прозрачных пленок, обеспечивающих гашение друг другом отраженных от поверхностей пленки световых лучей. В сложных оптических системах это позволяет избавиться от бликов и увеличить интенсивность света, поступающего в регистрирующий прибор.
С помощью специальных интерферометров осуществляют сравнение определенных длин волн с длиной нормального метра. В системе СИ принимается, что один метр – это длина, равная 1 650 763, 73 длин волн в вакууме определенной линии излучения атомов криптона – 86.
27. Дифракция света.
Дифракция света
Дифракцией называют совокупность явлений, наблюдаемых в среде с резкими оптическими неоднородностями и связанных с отклонениями в распространении света от законов геометрической оптики.
Для наблюдения дифракции на пути световой волны от некоторого источника помещают непрозрачную преграду, закрывающую часть волновой поверхности волны, испущенной источником. Возникающую дифракционную картину наблюдают на экране, расположенном на продолжении лучей.
Различают
два вида дифракции. Если лучи, идущие
от источника
и от преграды в точку наблюдения
можно считать почти параллельными, то
говорят, что наблюдается дифракция
Фраунгофера, или дифракция в параллельных
пучках. Если условия дифракции
Фраунгофера не выполняются, говорят
о дифракции Френеля.
Необходимо отчетливо представлять, что между интерференцией и дифракцией нет принципиального физического отличия. Оба явления обусловлены перераспределением энергии накладывающихся когерентных световых волн. Обычно при рассмотрении конечного числа дискретных источников света, то говорят об интерференции. Если рассматривается наложение волн от непрерывно распределенных в пространстве когерентных источников, то говорят о дифракции.
