Інтерференція світла. Дифракція світла. Дисперсія світла План

1. Інтерференція хвиль

2. Інтерференція світла

3. Дифракція хвиль

4. Дифракція світла

5. Дифракційна решітка

6. Дисперсія світла

7. Кольори тіл

8. Спектральні апарати

9. Види спектрів.

10. Спектральний аналіз

1 ІНТЕРФЕРЕНЦІЯ ХВИЛЬ — це явище, що є результатом процесу накладання кількох когерентних хвиль і полягає в підсиленні коливань в одних ділянках простору і послабленні — в інших.

К огерентними називають хвилі, які мають однакову частоту і сталу різницю фаз.

Розглянемо схему інтерференції хвиль на поверхні води від двох когерентних джерел S₁ і S₂. Нехай обидва джерела коливаються в одній фазі, тобто гребені (суцільні кола) і западини (пунктирні кола) виходять з них одночасно. Очевидно, в тих місцях, де гребені однієї хвилі сходяться з западинами іншої, тобто куди хвилі приходять в протилежних фазах, коливання будуть послаблювати одне одного. Це відбуватиметься на лініях тт, пп. Всі точки цих ліній розміщені ближче до одного з джерел на непарне число півхвиль.

Отже, умова мінімуму: k- ціле число.

Умова максимуму:

Виникнення інтерференційної картини призводить до перерозподілу енергії у просторі при накладанні хвиль.

2 Інтерференція світла

Мала довжина та некогерентність світлових хвиль, утворених джерелами світла (за винятком лазерів), утруднює інтерференційні досліди. Оскільки випромінювання світла здійснюють окремі атоми і молекули, то воно складається з незлічених окремих порцій — фотонів (які детально буде розглянуто далі). Фотон випромінюється за час ~10^-6с, тому його протяжність у напрямі перенесення енергії (у напрямі променя) ~1-3 м і його треба уявляти собі, як певний видовжений об'єм, заповнений електромагнітною хвилею. Тоді світло (крім лазерів) — невпорядкований «натовп» фотонів з різною довжиною хвилі і різним напрямом коливань

електричного поля. Когерентні хвилі випромінюють тільки лазери. До їх створення був лише один спосіб обійти вказані вище труднощі — примусити фотон інтерферувати самому з собою, розділивши його хвилю на дві. Для цього використовували здвоєні: щілини, дзеркала, лінзи, призми; напівпрозорі дзеркала. Першим експериментальне здійснив цю ідею Т. Юнг. Через щілини проходило мало світла, для спостереження смуг інтерференції необхідна була темрява, тому результативнішими для демонстрації виявились досліди Ж. Френеля з біпризмою. Якщо джерело 5 випромінює монохроматичне світло, то у зоні екрану утворюються одноколірні світлі і темні смуги. Якщо S випромінює біле світло, то смуги — різнобарвні, як у веселки.

Інтерференційні досліди незаперечне доводили хвильову природу світла.

Інтерференційну картину легко спостерігати в тонких плівках нафти, на поверхні мильних бульбашок, у тонкому шарі повітря між лінзою і склом (кільця Ньютона).

Явище інтерференції світла використовується в перевірці якості обробки поверхонь, просвітленні оптики, створенні голограм.

3 Дифракція хвиль — це явище огинання хвилями країв різних неоднорідностей (перешкод) на шляху хвиль.

Дифракція виявляється у випадку, коли розміри таких неоднорідностей малі (співвимірні) порівняно з довжиною хвилі (а). Якщо ж неоднорідності

великі, дифракція не спостерігається (б). Але це не значить, що дифракція відсутня, вона виникає, але спостерігається тільки на великих відстанях від неоднорідностей (в).