4.4 Контрольні запитання та завдання

1. Яке явище має назву інтерференції світла і які умови її спостереження?

2. Які хвилі називаються когерентними?

3. Що таке геометрична та оптична різниця ходу?

4. Запишіть умови мінімуму та максимуму інтенсивності при інтерференції світла.

5. Назвіть способи одержання когерентних джерел світла.

6. Що таке дифракція світла? Які види дифракції ви знаєте?

7. У чому полягає відмінність дифракції Френеля від дифракції Фраунгофера?

8. Визначте умови спостереження дифракції світла.

9. У чому полягає принцип побудови зон Френеля?

10. Запишіть умови дифракційних мінімумів та максимумів для однієї щілини, для дифракційної решітки.

11. Як визначається розподіл інтенсивності світла у випадку дифракції в паралельних променях на одній щілині і на дифракційній решітці?

12. Який вигляд має дифракційний спектр видимого світла? Чим він відрізняється від призматичного спектра?

13. Що таке лінійна, кутова дисперсія і роздільна сила дифракційної решітки?

14. Запишіть формулу Вульфа-Брегга. Яке практичне застосування має ця формула?

15. Яке явище має назву дисперсії світла? Чим відрізняється нормальна дисперсія від аномальної?

16. Яке світло називається природним? Поляризованим? Частково поляризованим?

17. Що називається ступенем поляризації світла? Чому дорівнює ступінь поляризації природного, плоскополяризованого світла?

18. Сформулюйте закон Малюса.

19. Під яким кутом світло повинно падати на межу розділу двох прозорих діелектриків, щоб відбитий промінь був повністю поляризований?

20. Що називається поглинанням світла? Сформулюйте закон Бугера.

21. Який фізичний смисл поняття „коефіцієнт поглинання”? Від чого залежить цей коефіцієнт?

22. Чим відрізняються групова та фазова швидкості хвилі? Якою формулою вони пов’язані?

4.5 Приклади розв’язання задач

Задача 1. Два когерентних джерела світла ірозташовані на відстані5 мм одне від одного і на відстані6 м від екрана (рис.4.1). Довжина хвилі джерел у вакуумім. Визначити на екрані місце розташування п’ятого максимуму і відстань між сусідніми максимумами. Припустивши, що джерела мають скінченні розміри, визначити якою повинна бути допустима ширина щілин, щоб на екрані одержати виразну інтерференційну картину.

Дані: 5 ммм,

6 м, м.

–? – ?– ?

Аналіз і розв’язання

Рисунок 4.1

Хвилі від джерел і , які інтерферують в точціА, до зустрічі проходять різні геометричні шляхи і. Маючи на увазі, що показник заломлення середовища, де розповсюджуються хвилі, дорівнює одиниці, можна записати оптичну різницю ходу двох променів:

.

Умова максимуму інтенсивності

,

, 0,1,2,… (4.1)

Враховуючи це, для визначення положення максимуму треба зв’язати різницю ходу з координатою точкиА на екрані. З одержуємо:

, , (4.2)

а з одержуємо:

. (4.3)

Віднімаючи від (4.3) співвідношення (4.2), маємо:

,

. (4.4)

Маючи на увазі, що відстань між джерелами набагато менша ніж відстані від джерел випромінювання до екрана, можна вважати , тобто , тоді з (4.4) виходить:

.

Використовуючи (4.1), визначаємо положення -го максимуму:

,

.

Якщо середовище має показник заломлення , то:

.

(м) – положення п’ятого максимуму.

Відстань між сусідніми максимумами (а також і відстань між сусідніми мінімумами)

,

(м).

Таким чином, відстань не залежить від порядку інтерференції, тобто інтерференційна картина має вигляд світлих і темних смуг рівної ширини.

Якщо джерела випромінювання протяжні, то кожна точка щілини може вважатися точечним джерелом. Інтерференційна картина від крайніх точок щілини буде складатися з двох інтерференційних картин, зсунутих одна відносно іншої на відстань . Якщо ця відстань менше відстані між сусідніми світлою і темною смугами, яка дорівнює, то сумарна інтерференційна картина буде виразною. Це означає, що сумарна інтерференційна картина виразна, якщо виконується умова, тобтом.

Задача 2. На плоскопаралельну плівку з показником заломлення 1,33 падає нормально паралельний пучок білого світла. При якій найменшій товщині плівки вона буда найбільш прозорою для світла з довжиною хвилі нм? При якій найменшій товщині плівка одночасно буде найбільш прозорою для світла з довжинами хвильнм,нм?

Дані: ; нм;нм;

–? – ?