Билет № 25

1. Интерференция света. Условие максимумов и минимумов интерференции. Применение интерференции.

Явления увеличения или уменьшения амплитуды результирующей волны при сложении двух или нескольких волн с одинаковыми периодами колебаний, называется интерференцией. При интерференции амплитуда результирующих колебаний в разных точках пространства имеет различные значения и расположение в пространстве максимумов и минимумов не меняется. Интерферировать могут только когерентные волны, т.е. волны одинаковой частоты и постоянной во времени разности фаз. В природе нет когерентных источников света. Когерентные световые волны получают разделением одного и того же пучка света на части или с помощью лазеров.

Явление интерференции света, которое сопровождалось явлением дифракции света, изучали на опытах в начале 19 века Т. Юнг и О. Френель. Но самую первую картину интерференции получил ёще И.Ньютон, эту картину называют кольцами Ньютона. На поверхность зеркала положена плосковыпуклая линза большого радиуса кривизны. При освещении белым светом (солнечным) наблюдаются радужные и темные кольца, которые чередуются друг с другом. Интерференцией света объясняется окраска мыльных пузырей, тонких масляных пленок на поверхности воды, крыльев насекомых.

Световые волны отражаются частично от верхней поверхности пленки, частично проходят сквозь пленку и отражаются от нижней границы пленки. Световые волны, отраженные двумя поверхностями тонкой пленки, распространяются в одном направлении, но проходят разные пути, тем самым создается разность фаз.

Условие максимума интерференции: Колебания усиливают друг друга в тех точках пространства, для которых оптическая разность хода волн Δd равна целому числу длин волн ( четному числу длин полуволн), Δd=kλ=2k· λ/2 .

Условие минимумов интерференции: Колебания ослабляют друг друга в тех точках пространства, для которых оптическая разность хода волн равна нечетному числу длин полуволн, Δd = .

Когда выполняется условие максимума для одной длины волн, то оно не выполняется для других длин волн. Поэтому освещаемая белым светом тонкая бесцветная прозрачная пленка кажется окрашенной. При изменении толщины пленки или угла падения световых волн, разность хода изменяется и условие максимума выполняется для света с другой длины волны. Явление интерференции в тонких пленках применяется для контроля качества обработки поверхностей, просветления оптики.

2. Трансформатор. Его назначение. Устройство и принцип работы.

Трансформатор преобразует переменный ток одного напряже­ния в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. Он состоит из замкнутого сердечника,, изготовленного из специальной листовой трансформаторной стали, на котором рас­полагаются две катушки (их называют обмотками) с разным числом витков из медной проволоки. Одна из обмоток, назы­ваемая первичной, подключается к источнику переменного напря­жения. Устройства, потребляющие электроэнергию, подключаются ко вторичной обмотке, их может быть несколько.

Если первичную обмотку подключить к источнику перемен­ного напряжения, а вторичную оставить разомкнутой (этот режим работы называют холостым ходом трансформатора), то в первич­ной обмотке появится слабый ток, создающий в сердечнике переменный магнитный поток. Этот поток наводит, в каждом витке обмоток одинаковую ЭДС, поэтому ЭДС индукции в каждой обмотке будет прямо пропорциональна числу витков в этой обмотке.

При разомкнутой вторичной обмотке напряжение на ее зажи­мах U₂ будет равно наводимой в ней ЭДС В первичной обмотке ЭДС по числовому значению мало отличается от подводимого к этой обмотке напряжения V\, практически их можно считать равными, поэтому

где К — коэффициент трансформации. Если вторичных обмоток несколько, то коэффициент трансформации для каждой из них рассчитывается аналогично.

Если во вторичную цепь трансформатора включить нагрузку, то во вторичной обмотке возникнет ток. Этот ток создает маг­нитный поток, который, согласно правилу Ленца, должен умень­шить изменение магнитного потока в сердечнике, что, в свою очередь, приведет к уменьшению ЭДС индукции в первичной обмотке. Но эта ЭДС равна напряжению, приложенному к первичной обмотке, поэтому ток в первичной обмотке должен возрасти, восстанавливая начальное изменение магнитного пото­ка. При этом увеличивается мощность, потребляемая трансформа­тором от сети.