1.2. Интерференция волн

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

2. 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.

3. Какой свет называют монохроматическим? Монохроматические волны – строго синусоидальная волна с постоянным во времени циклической частотой (ω) и амплитудой (а) и начальной фазой (ф). Поэтому строго монохроматические волны не могут быть точно реализованы на практике.

4. 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.

5. Как выглядит интерференционная картина от красного источника? Т.к. красный свет является монохроматическим, то интерференционная картина будет представлять собой чередование светлых и темных полос.

6. Условие интерференционного максимума. Условие максимума: cos (∆φ)= +1 при ∆φ=2mπ

∆s = (ln-l₁n) = ∆ln=(λ/2π) * ∆φ= (λ/2π)*2πm= 2m* λ/2

7. Условие интерференционного 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

8. Докажите, что при интерференции двух одинаковых по интенсивности волн в максимуме наблюдается учетверение интенсивности. φ₂ – φ₁=0 cos0=1 I=I₂+I₁

(√ I₂I₁) cos (φ₂ – φ₁)= I₁ + I₁ + 2I₂ = 4I

9. Какие волны называются когерентными? Волны, у которых разность фаз возбуждаемые колебаниями, остается постоянной во времени, называются когерентными.

10. Что такое длина когерентности? Расстояние, которое волна пройдет до тех пор, пока ее фаза не изменится на π. l_к = v t_к /n

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

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

13. 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

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

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

16. Объясните, почему при наблюдении интерференции в тонких плёнках на просвет и на отражение максимумы и минимумы меняются местами. Разность хода между лучами определяется удвоенной длиной AD и участком ВС. Однако следует иметь в виду, что пленка является более плотной оптической средой, и скорость света в ней меньше. Вследствие этого время, затрачиваемое светом на прохождение пути AD, будет больше в n раз, где n – показатель преломления пленки.

17. Чем объясняется разнообразие окраски крыльев бабочек, хотя красящий пигмент в них отсутствует? 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.

18. Какое явление лежит в основе просветления оптики? Явление интерференции лежит в основе просветления оптики. Просветление (отсутствие отражения) добиваются путем нанесения на передние поверхности линз тонких прозрачных пленок, абсолютный показатель преломления которых меньше абсолютного показателя преломления материала призмы или линзы.

19. Как изменяется фаза колебаний при отражении света от оптически более плотной среды? Фаза колебаний при отражении света от оптически более плотной среды меняется на π. А оптическая длина волны увеличивается на λ/2. Т.е. происходит потеря полуволны.

.3. Дифракция волн