Дисперсия, дифракция, интерференция света: в чем заключается, где встречается в быту (природе, искусстве)

11 класс

Физика

Пройдите тест по явлению ЭМИ!

Пройдите тест по природе света!

Электродинамика       

             Магнитное поле

                        Взаимодействие токов. Магнитное поле. Магнитная индукция. Вихревое поле.

                        Сила Ампера. Электроизмерительные приборы. Громкоговоритель. Сила Лоренца.

                        Электромагнитная индукция. Открытие ЭМИ. Магнитный поток.

                        Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля.

                        Магнитные свойства вещества.

                         Уравнения Максвелла*

             Механические колебания

                        Свободные и вынужденные колебания. Условия возникновения колебаний.

Обратите внимание

                        Динамика колебательного движения. Энергия колебательного движения.

                        Сложение гармонических колебаний. Резонанс. Автоколебания.

             Электромагнитные колебания

                        Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Колебательный контур.

                        Переменный электрический ток. Активное, ёмкостное, индуктивное сопротивление в цепи переменного тока.

                        Электрический резонанс. Мощность в цепи с активным сопротивлением. 

                        Генерирование электрической энергии. Трансформаторы. Производство, передача и использование электрической энергии.

             Механические волны

                        Механические волны.  Длина волны. Скорость волны. Свойства волн.

                        Звуковые волны. Звук. Эффект Допплера.

             Электромагнитные волны

                        Электромагнитные волны. Экспериментальное обнаружение и свойства электромагнитных волн.

                        Изобретение радио А.С. Поповым. Принцип радиосвязи. Модуляция и детектирование. Простейший детекторный приёмник.

Важно

                        Распространение радиоволн. Радиолокация. Телевидение. Развитие средств связи.

Оптика           

             Геометрическая оптика

                        Развитие взглядов на природу света.

                        Основные понятия геометрической оптики. Фотометрия.

                        Принцип Гюйгенса и Ферма. Закон отражения. Закон преломления света. Полное отражение.

                         Плоское зеркало. Сферическое зеркало.

             Линза 

                        Линза. Формула тонкой линзы

                        Построение изображений, даваемой линзой.

                        Оптические приборы

             Волновая оптика

                        Скорость света

                        Дисперсия света. Интерференция света

                        Дифракция света. Дифракционная решётка

                        Поляризация света

Основы теории относительности  

                        Законы электродинамики и принцип относительности

                        Постулаты теории относительности. Релятивисткой закон сложения скоростей

                        Зависимость массы тела от скорости его движения. Связь между массой и энергией

Основы квантовой физики

             Излучения и спектры

                        Виды излучений. Источники света

                        Спектры и спектральный анализ

                        Инфракрасное, ультрафиолетовое и рентгеновское излучение

                        Шкала электромагнитных излучений

             Световые кванты

                        Физические истоки квантовой теории

                        Теория фотоэффекта. Применение фотоэффекта

                        Фотоны. Давление света. Гипотеза де Бройля

             Атомная физика

                        Опыт Резерфорда. Ядерная модель атома

                        Квантовые постулаты Бора. Модель атома водорода по Бору

                        Атом водорода в квантовой механике

                        Вынужденное излучение света. Лазеры

                        Открытие радиоактивности. Альфа-, Бета-, гамма- излучения

                         Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений

                        Радиоактивные превращения

                        Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Изотопы

             Ядерная физика

                        Открытие нейтрона. Состав ядра атома

                        Ядерные силы. Энергия связи атомных ядер. Ядерные спектры

                        Ядерные реакции. Энергетический выход ядерных реакций

                        Деление ядер урана. Цепные ядерные реакции. Ядерный реактор

                        Термоядерные реакции. Применение ядерной энергии

                        Получение радиоактивных изотопов и их применение. Биологическое действие радиоактивных излучений

             Физика элементарных частиц

                        Этапы развития физики элементарных частиц

                        Открытие позитрона. Античастицы

             Современная физическая картина мира

                        Современная физическая картина мира

Строение Вселенной

             Строение Вселенной

                        Солнечная система

                        Звёзды и источники их энергии. Современные представления о происхождении и эволюции Солнца и звёзд

                        Наша галактика и другие галактики

                        Пространственные масштабы наблюдаемой Вселенной

                        Применимость законов физики для объяснения природы космических объектов

                        «Красное смещение» в спектрах галактик

                        Современные взгляды на строение и эволюцию Вселенной

                        Наблюдение солнечных пятен, звёздных скоплений, туманностей и галактик

Медиаматериалы

Магнитное поле

Дисперсия света

Виды излучений и спектры

Загадки спектра

Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение

Источник: http://light-fizika.ru/index.php/11-klass?layout=edit&id=151

Дифракция, дисперсия, интерференция света – Служебный Дом

Условие интерференционных максимумов дифракционной решётки имеет вид dsinα=kλ. Чем больше длина волны,тем шире расположены полосы дифракционной картины. d – период решётки.

С увеличением периода дифракционной решётки в два раза, расстояние между нулевым и первым максимумами уменьшается примерно в два раза.

Нулевой максимум находится напротив дифракционной решётки, луч проходит её без преломления.

Условие первого максимума имеет вид dsinα=λ.

Чем выше частота излучения, тем меньше угол преломления луча при переходе из воздуха в воду (из менее оптически плотной среды в более плотную).

Совет

Угол преломления – угол между преломлённым лучом и нормалью к поверхности преломления.

Поверхность преломления – граница раздела двух сред.

Угол падения – угол между лучом и нормалью к поверхности.

При переходе из среды в среду, часть света отражается. В фототехнике для уменьшения рассеиваемого в объективе света, а значит, для увеличения яркости изображения на матрице, используется технология просветления объективов, основанная на использовании явления интерференции.

Совет

Угол преломления – угол между преломлённым лучом и нормалью к поверхности преломления.

В современных оптических приборах, в том числе фото- и видеокамерах в объективах используется большое количество линз. Как известно, при прохождении границы двух сред, часть света отражается обратно, в сторону источника.

Проходя множество линз, яркость света становится меньше, а за одно, появляется потеря чёткости за счёт многократных отражений света между линзами объектива. Чтобы избежать этих проблем, используют технологию просветления объективов. Эта технология основана на использовании явления интерференции света.

Линзы покрываются тонкой плёнкой, которая предотвращает отражение света в сторону.

Дифракционная решётка

При прохождении когерентных световых волн через дифракционную решётку, за ней образуется дифракционная картина, состоящая из светлых и тёмных полос. Максимумы находятся в светлых полосах, минимуму – в тёмных.

Период дифракционной решётки – это наименьшее возможное расстояние между сходными участками дифракционной решётки (например, между центрами двух соседних штрихов).

С увеличением периода дифракционной решётки в два раза, расстояние между нулевым и первым максимумами уменьшается примерно в два раза.

dsinα=kλ, k – целое число, номер максимума

в – период решётки

α – угол отклонения максимума

λ – длина волны света

Условие первого максимума: dsinα=λ

Центральный максимум обозначается номером 0.

Нулевой максимум находится напротив дифракционной решётки, луч проходит её без преломления. При увеличении длины волны расстояние между первыми дифракционными максимумами увеличивается примерно на столько же, на сколько увеличилась длина волны.

При увеличении частоты излучения расстояние между интерференционными полосами уменьшается.

Для формирования устойчивой интерференционной картины необходимо наложение когерентных световых волн.

Когерентными называются монохроматические волны с одинаковой частотой и постоянной разностью фаз.

Разность хода волн для двух когерентных источников света с одинаковыми фазами равна Δr=kλ, где k – целое число. Разность хода волн кратна их длине. Если изменить расстояние от источника света до дифракционной решётки, то интерференционная картина не изменится. Если же изменить расстояние от дифракционной решётки до экрана, то максимумы сместятся.

Условие интерференционных минимумов имеет вид:

Δ=(2k+1)λ/2, k – целое число

Если разность хода равна полуцелому числу длин волн, то в таких точках находятся минимумы, так как волны накладываются в противофазе, и освещённость равна 0. Если разность фаз равна целому числу длин волн, то волны накладываются в одинаковой фазе и в данных точках свет становится ярким.

Доказательством поперечности световых волн является поляризация света.

Обратите внимание

Чтобы найти длину света, если известно количество максимумов и период решётки, необходимо из уравнения дифракционной решётки выразить длину волны.

Дифракция – явление огибания светом препятствий за счёт волновых качеств световых волн., отклонение света от прямолинейного направления движения вблизи препятствий.

Явление дифракции происходит на краях любых отверстий и экранов.

Интерференция – явление наложения волн когерентных источников друг на друга.

Дисперсия – явление разложения белого луча на составляющие цвета.

Разноцветные полосы на поверхности мыльной плёнки при освещении белым светом появляются за счёт интерференции при отражении волн от обоих поверхностей плёнки , при чём волны накладываются друг на друга в пространстве.

Аномальная дисперсия – дисперсия, при которой белый свет раскладывается на составляющие цвет в обратном порядке, нежели при обычной дисперсии. В основном наблюдается в непрозрачных средах.

Чтобы наблюдать дифракцию с помощью дифракционной решётки, необходимо, чтобы эта решётка давала хотя бы максимумы первого порядка помимо нулевого максимума, расположенного прямо за ней. Чтобы максимум попадал на экран, необходимо, чтобы выполнялось условие sinφ=λ/d

Источник: https://www.sites.google.com/site/sluzebnyjdom/fizika/podgotovka-k-ekzamenam/zadanie-13-elektrizacia-elektromagnitnaa-indukcia-interferencia-difrakcia-dispersia/difrakcia-dispersia-interferencia-sveta

Дифракция света

Определение 1

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий.

В классической физике, явление дифракции описывается как интерференция волны в соответствии с принципом Гюйгенса-Френеля. Эти характерные модели поведения проявляются, когда волна встречает препятствие или щель, которая сравнима по размерам с ее длиной волны.

Подобные эффекты возникают, когда световая волна проходит через среду с изменяющимся показателем преломления, или когда звуковая волна проходит через среду с изменением акустического импеданса.

Дифракция происходит со всеми видами волн, в том числе звуковыми волнами, ветровыми волнами и электромагнитными волнами, а также с видимым светом, рентгеновскими лучами и радиоволнами.

Поскольку физические объекты имеют волновые свойства (на атомном уровне), дифракция происходит также с веществами и может быть изучена в соответствии с принципами квантовой механики.

Читайте также:  Требования к оформлению перевода текста: требования, советы

Примеры

Эффекты дифракции часто встречаются в повседневной жизни. Наиболее яркими примерами дифракции являются те, которые связаны со светом; например, близко расположенные дорожки на CD или DVD дисках выступают в качестве дифракционной решетки.

Дифракция в атмосфере мелких частиц может привести к яркому кольцу, которое видно возле яркого источника света, такого как солнце или луна. Спекл, который наблюдается, когда лазерный луч падает на оптически неровную поверхность, также является дифракцией.

Все эти эффекты являются следствием того факта, что свет распространяется в виде волны.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Замечание 1

Дифракция может произойти с любым видом волны.

Океанские волны рассеивают вокруг пристаней и других препятствий. Звуковые волны могут преломляться вокруг объектов, поэтому можно услышать, что кто-то зовет, даже когда он прячется за деревом.

История

Эффекты дифракции света были хорошо известны во времена Гримальди Франческо Марии, который также ввел термин дифракции. Результаты, полученные, Гримальди были опубликованы посмертно в $1665 $году.

Томас Юнг провел знаменитый эксперимент в $1803$ году, демонстрируя интерференцию от двух близко расположенных щелей. Объясняя свои результаты с помощью интерференции волн, исходящих от двух разных щелей, он сделал вывод, что свет должен распространяться в виде волн.

Френель сделал более точные исследования и расчеты дифракции, которые были опубликованы в $1815$ г. В основу своей теории Френель использует определение света, разработанное Христианом Гюйгенсом, дополнив его идеей об интерференции вторичных волн.

Важно

Экспериментальное подтверждение теории Френеля стало одним из главных доказательств волновой природы света. В настоящее время эта теория известна как принцип Гюйгенса-Френеля.

Дифракция на щели

Длинная щель бесконечно малой ширины, которая освещается светом, преломляет свет в серию круговых волн и в волновой фронт, который выходит из щели и является цилиндрической волной однородной интенсивности. Щель, которая шире, чем длина волны производит эффекты интерференции в пространстве на выходе из щели.

Их можно объяснить тем, что щель ведет себя так, как будто она имеет большое количество точечных источников, которые распределены равномерно по всей ширине щели. Анализ этой системы упрощается, если рассматривать свет одной длины волны.

Если падающий свет является когерентным, эти все источники имеют одинаковую фазу.

Дифракционная решетка

Дифракционная решетка представляет собой оптический компонент с периодической структурой, который расщепляет и дифрагирует свет на несколько лучей, распространяющихся в разных направлениях.

Свет, дифрагированный на решетке определяется путем суммирования света, дифрагированного от каждого из элементов, и по существу является сверткой дифракционных и интерференционных картин.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/difrakciya_sveta/

Волновые свойства света: интерференция и дифракция в природе и технике ГОУ ЦО 133 учитель Е.В. Шаркова. – презентация

1 Волновые свойства света: интерференция и дифракция в природе и технике ГОУ ЦО 133 учитель Е.В. Шаркова<\p>

2 Интерференция света. Примеры интерференции<\p>

3 Интерференция света явление взаимного усиления или ослабления света при сложении когерентных волн. Интерференция возникает, когда два когерентных источника света (т. е. испускающие полностью согласованные лучи света с постоянной разностью фаз) расположены очень близко друг от друга. У двух независимых источников света никогда не сохраняется постоянная разность фаз волн, поэтому их лучи не интерферируют. Тем не менее интерференционные картины возникают за счет разделения одного светового луча, идущего от источника, на два ( они будут заведомо когерентны как части одного светового луча).<\p>

4 Опыт Юнга по интерференции света Световой луч, распространяющийся от отверстия S, проходя через отверстия S 1 и S 2, расположенные на малом расстоянии d друг от друга, делится на 2 когерентных луча, которые накладываются друг на друга и дают на экране интерференционную картину.<\p>

5 Другие опыты по интерференции света зеркала Френеля бипризма Френеля<\p>

6 Интерференция света в тонких плёнках<\p>

7 Один из примеров интерференции – КОЛЬЦА НЬЮТОНА Представляют собой 2 соприкасающиеся пластины: одна – идеально плоская, другая – выпуклая линза с очень большим радиусом кривизны. Вблизи места их соприкосновения образуется воздушный клин (см. ход лучей на рисунке). Положение колец можно изменять, меняя положение точки соприкосновения пластин. Кольца НЬЮТОНА в монохроматическом свете<\p>

8 Применение интерференции Просветление оптики Современные оптические приборы могут иметь десятки отражающих поверхностей. На каждой из них теряется 5 – 10% световой энергии. Вид интерференционных полос при различных дефектах обработки поверхностей Для уменьшения потерь энергии при прохождении света через сложные объективы оптических приборов и улучшения качества изображения поверхности объективов покрывают специальной прозрачной пленкой с показателем преломления большим, чем у стекла. Толщина пленки (и разность хода) такова, что падающая и отраженная волны, складываясь, гасят друг друга.<\p>

9 Просветление оптики Все волны одновременно погасить невозможно, поскольку результат интерференции зависит от длины волны света, а белый свет является полихромным. Поэтому гасят обычно волны центральной, желто-зеленой области спектра. ПОДУМАЙТЕ: почему объективы оптических приборов кажутся нам сиреневатыми?<\p>

10 Дифракция света. Примеры дифракционных явлений. «Размытое» изображение источников света (см. картинку) объясняется явлением дифракции<\p>

11 Дифракция света – это явление огибания световыми волнами препятствий (при этом свет проникает в область геометрической тени). Размеры препятствий при наблюдении дифракции должны быть соизмеримы с длиной световой волны. опыт В.К. Аркадьева<\p>

12 ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА<\p>

13 здоровый глаз с катарактой Так видит яркие источники света человек больной катарактой Дифракционные явления при катаракте<\p>

Источник: http://www.myshared.ru/slide/1184913/

Интерференция и дифракция, с примерами решений

Или немного иначе: Интерференцией называют сложение в пространстве волн, при этом возникает неизменное во времени амплитудное распределение суммарных колебаний.

Интерференцией волн света называют сложение волн, при котором можно наблюдать устойчивую во времени картину усиления или ослабления суммарных колебаний света в разных пространственных точках. Термин интерференция в науку ввел Т. Юнг.

Условия возникновения интерференции

Для того чтобы при наложении волн образовывалась устойчивая интерференционная картина необходимо, чтобы источники волн обладали одинаковой частотой и постоянной разностью фаз. Подобные источники называют когерентными (согласованными). Когерентными называют волны, которые созданы когерентными источниками.

Так, исключительно при наложении когерентных волн возникает устойчивая интерференционная картина.

В оптике для создания интерференционной картины когерентные волны получают:

  1. делением амплитуды волны;
  2. делением фронта волны.

Условие минимумов интерференции

Амплитуда колебаний интерферирующих волн в рассматриваемой точке будет минимальной, если разность хода () волн в этой точке содержит нечетное число длин полуволн ():

Допустим, что на отрезкеукладывается, тогда получается, одна волна отстает от другой на половину периода. Разность фаз этих волн оказывается равна , что означает – колебания происходят в противофазе. При сложении таких колебаний, амплитуда суммарной волны получится равной нулю.

Условие максимумов интерференции

Амплитуда колебаний интерферирующих волн в рассматриваемой точке будет максимальной, если разность хода () волн в этой точке содержит целое число длин волн ():

Определение дифракции

Слово дифракция с латинского языка означает разломанный.

Явление дифракции объясняют при помощи принципа Гюйгенса. Вторичные волны, которые испускаются участками вещества (среды), попадают за края препятствия, которое находится на пути движения волны. Согласно теории Френеля поверхность волны в любой произвольный момент времени – это не только огибающая вторичных волн, а результат их интерференции.

Условия, при которых наблюдается дифракция

Особенно явно дифракция проявляется тогда, когда размеры препятствия меньше или сравнимы с длиной волны.

Дифрагировать могут волны любой природы, как и интерферировать.

Условие минимумов интенсивности

При дифракции световой волны на одной щели при нормальном падении лучей условие минимума интенсивности записывается как:

где a – ширина щели;– угол дифракции; k – номер минимума;– длина волны.

Условие максимумов интенсивности

При дифракции световой волны на одной щели при нормальном падении лучей условие максимума интенсивности записывается как:

где– приближенная величина угла дифракции.

Условие главных максимумов интенсивности при дифракции на дифракционной решетке

Условие главных максимумов интенсивности дифракция света на дифракционной решетке при нормальном падении лучей записывают:

где d – период (постоянная) решетки; k – номер главного максимума;– угол между нормалью к плоскости решетки и направлением дифрагированных волн.

Значение дифракции

Дифракция не дает возможности получать четкие изображения мелких предметов, так как не всегда можно считать, что свет распространяется строго по прямой.

Вследствие этого, изображения могут быть размытыми, при этом увеличение не помогает увидеть детали предмета, если его размер сравним с длиной волны света.

Явление дифракции накладывает границы на применимость законов геометрической оптики и определяет предел разрешающей способности оптических приборов.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/fizika/interferenciya-i-difrakciya/

Пути света

Предмет: Физика

Класс: 11 классы.

Тема: Дифракция света

Основной вопрос: Может ли свет огибать препятствия и как это будет происходить.

Гипотеза:

Свет распространяется прямолинейно и следовательно, обходить препятствия не может.

Цели: 

Изучение световых явлений на примере дифракции и выявление условий её возникновения и ограничения , которые она накладывает на применение законов геометрической оптики.

Задачи: 

  1. Изучить из теории явление дифракции, условия её возникновения и условия при которых она накладывает ограничение на применение законов геометрической оптики .
  2. Провести опыты наглядно показывающие/объясняющие явление дифракции.

Этапы:

  1. Ознакомиться с теорией и информацией в сети интернет.
  2. Провести консультацию у учителей физики и проанализировать видео ранее найденных опытов в сети интернет.
  3. Провести собственные  эксперименты  (опыты с бумагой, с булавкой и CD-диском).
  4. Проанализировать полученные результаты.
  5. Сделать выводы.

Результаты изучения научной литературы

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий.

Как показывает опыт, свет при определенных условиях может заходить в область геометрической тени.

Если на пути параллельного светового пучка расположено круглое препятствие (круглый диск, шарик или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране, расположенном на достаточно большом расстоянии от препятствия, появляется дифракционная картина – система чередующихся светлых и темных колец.

Совет

Если препятствие имеет линейный характер (щель, нить, край экрана), то на экране возникает система параллельных дифракционных полос.

Дифракционные явления были хорошо известны еще во времена Ньютона, но объяснить их на основе корпускулярной теории света оказалось невозможным. Первое качественное объяснение явления дифракции на основе волновых представлений было дано английским ученым Т. Юнгом.

Читайте также:  Как снять стресс студенту или реже подвергаться стрессу?

Явление дифракции накладывает ограничения на применение законов геометрической оптики:

Закон прямолинейного распространения света, законы отражения и преломления света выполняются достаточно точно только , если размеры препятствий много больше длины световой волны.

Дифракция накладывает предел на разрешающую способность оптических приборов:

— в микроскопе при наблюдении очень мелких предметов изображение получается размытым
— в телескопе при наблюдении звезд вместо изображения точки получаем систему светлых и темных полос.

Постановка опытов:
ОПЫТ С БУМАГОЙ

Можно  увидеть дифракцию света и на круглом отверстии в листе черной бумаги.
Сделайте большое отверстие, например, при помощи дырокола. Тогда под лупой будет видна легкая цветная кайма по его краям снаружи.

У луча света, выходящего из большого отверстия, дифракционная картина почти незаметна. В большинстве случаев ее можно вообще не учитывать, полагая, что свет распространяется исключительно прямолинейно.

Дифракционная картина крохотного отверстия, проколотого в бумаге иглой, гораздо больше, чем оно само, и  выглядит как система колец.

В этом случае  отверстие  выступает  как источник света с малыми угловыми размерами. Его можно заменить светящейся точкой любого происхождения.

Взяв, например, отражение солнца в шарике от подшипника, лежащем на черном фоне, можно увидеть отчетливую картину, состоящую из колец, как дифракция на отверстии.

Отражение солнца в шарике — не что иное, как его оптически уменьшенное изображение! Так, например, в шарике диаметром 3 мм мы видим солнце таким, каким бы оно виделось с очень далекой планеты. Поэтому звезды, находящиеся от нас гораздо дальше, предстают перед окуляром обычного телескопа как крохотные светящиеся точки, при увеличении которых можно видеть лишь их дифракционные картины.

ОПЫТ С БУЛАВКОЙ

Обычная булавка с колечком укреплена на кусочке дерева и освещена лампой карманного фонари с расстояния 1 — 1,5 м. Если на булавку посмотреть через лупу, то станет отчетливо видна дифракционная картина.

Точно так же рассмотрение мелких предметов через микроскоп с очень большим увеличением позволяет отчетливо видеть их дифракционные картины, и  их нередко принимают за реальные детали,  иногда приводило  к ложным открытиям.

Примеры дифракции в природе и в быту:

Обратите внимание

Тонкий слой облаков из водяных капелек, закрывающий солнце или месяц, действует как дифракционная решетка. Светило кажется окруженным разноцветным венцом (радужным ореолом) . В случае игольчатых, ледяных облаков получается другое явление: узкое кольцо большого радиуса вокруг солнца или луны. Оно возникает вследствие преломления света.

Если рассматривать пламя свечи через запотевшее стекло, посыпанное очень мелким порошком, то пламя кажется окруженным радужным ореолом.

Радуга возникает в основном вследствие преломления и полного отражения солнечных лучей в шарообразных каплях дождя.

Радуга состоит из спектра, расположенного таким образом, что внешняя сторона радуги окрашена в красный цвет, а внутренний край – в фиолетовый цвет; от внешнего края до фиолетового располагаются все остальные цвета спектра.

Радиус полукруга виден под углом зрения в 42,5º. Побочная радуга имеет внутренний радиус, видный под углом в 51º, и окрашена изнутри в красный цвет, а снаружи в фиолетовый.

Выводы: 

  1. Изучив теорию и проведя опыты, мы сделали вывод, что в средах, в которых скорость волны плавно (по сравнению с длиной волны) меняется от точки к точке, распространение волнового пучка является криволинейным.
  2. При этом световая волна также может огибать препятствие, но размеры препятствия должны быть сравнимы с длинной её волны, следовательно наша гипотеза была не верна.
  3. Мы выяснили, что явление дифракции накладывает ограничения на применение законов геометрической оптики: закон прямолинейного распространения света, законы отражения и преломления света выполняются достаточно точно только , если размеры препятствий много больше длины световой волны.
  4.  

    Дифракция накладывает предел на разрешающую способность оптических приборов: в микроскопе при наблюдении очень мелких предметов изображение получается размытым; в телескопе при наблюдении звезд вместо изображения точки получаем систему светлых и темных полос.

Ссылки на ресурсы:

http://www.physics.ru Информационный портал о физике «ФИЗИКОН»

https://ru.wikipedia.org/wiki/Дифракция «Википедия» – Энциклопедия.

http://class-fizika.spb.ru/ «Класс!ная физика – занятные страницы»

http://www.scienceforum.ru/ Научный форум

Презентация

Дифракция

Источник: http://iteach.vspu.ru/07-2015/7324/

Презентация по теме: “Интерференция, дифракция и дисперсия света”

Преподаватель физики: Думаева М.В.,

ГБПОУ «Тольяттинский мед.колледж»

Интерференция света — явление взаимного усиления или ослабления света при наложении когерентных волн.

Интерференция возникает, когда два когерентных источника света, т. е. испускающие полностью однородные лучи света с постоянной разностью фаз, расположены очень близко друг от друга. У двух разных источников света никогда не сохраняется постоянная разность фаз волн, поэтому их лучи не интерферируют

Закон сохранения энергии не нарушается , происходит перераспределение энергии,

Опыт Юнга по интерференции света

При сложении световых волн в максимумах наблюдаются светлые полосы большой яркости, в минимумах – темные полосы

Распределение интенсивности в интерференционной картине. Целое число m – порядок интерференционного максимума.

Другие опыты по интерференции света

Зеркала Френеля

Бипризма Френеля

Интерференция света в тонких плёнках

Наблюдение колец Ньютона

  • Интерференция возникает при сложении волн, отразившихся от двух сторон воздушной прослойки. «Лучи» 1 и 2 – направления распространения волн; h – толщина воздушного зазора.

Применение интерференции

Просветление оптики

Просветление оптики

Интерференция света вокруг нас

Дифракция света это явление огибания световыми волнами препятствий и проникновения света в область геометрической тени.

опыт В.К. Аркадьева

Нарезка компакт-диска

может считаться дифракционной решёткой.

Хорошие решётки требуют очень высокой точности изготовления. Если хоть одна щель из множества будет нанесена с ошибкой, то решётка будет бракована. Машина для изготовления решёток прочно и глубоко встраивается в специальный фундамент.

Перед началом непосредственного изготовления решёток, машина работает 5-20 часов на холостом ходу для стабилизации всех своих узлов.

Нарезание решётки длится до 7 суток, хотя время нанесения штриха составляет 2-3 секунды.

Наши ресницы

с промежутками между ними

представляют собой грубую

дифракционную решетку.

Поэтому если посмотреть,

прищурившись,

на яркий источник света,

то можно обнаружить

радужные цвета.

Белый свет разлагается

в спектр при дифракции

вокруг ресниц.

Если ширина прозрачных щелей

(или отражающих полос) равна а ,

а ширина непрозрачных промежутков

(или рассеивающих свет полос) b,

то величина d=a+b называется

периодом решетки.

Дифракционный предел разрешения оптических инструментов

Для объектива телескопа дифракционный предел разрешения:

Для объектива микроскопа :

здоровый глаз

глаз с катарактой

Так видит яркие источники света человек больной катарактой

Исаак Ньютон

Дисперсия

Слайд 4

  • Явление дисперсии было открыто Исааком Ньютоном и считается одной из важнейших его заслуг.
  • В 1666 году Ньютон пропустил солнечный луч через кусок стекла, называемый призмой.
  • Свет, который прошел через призму, распался на все цвета радуги. Так Ньютон открыл, что обычный белый цвет состоит из многих цветов, смешанных друг с другом.

С П Е К Т Р

Слайд 11

Исаак Ньютон условно выделил

в спектре семь основных цветов:

КРАСНЫЙ

ОРАНЖЕВЫЙ

ЖЁЛТЫЙ

ЗЕЛЁНЫЙ

ГОЛУБОЙ

СИНИЙ

ФИОЛЕТОВЫЙ

Порядок расположения цветов можно запомнить по аббревиатуре слов:

«каждый охотник желает знать, где сидит фазан».

Слайд 14

Монохроматический свет – одноцветный свет

Каждой цветности соответствует своя длина и частота волны.

760 –

620

нм

620 –

590

нм

590 –

560

нм

560 –

500

нм

500 –

480

нм

480 –

450

нм

450 –

380

нм

Слайд 15

  • Спектральным разложением называется разложение несинусоидальной волны (белого света) на синусоидальные компоненты (монохроматические волны).
  • Дисперсией называется зависимость скорости света в веществе от частоты волны .
  • За счёт дисперсии происходит разложение белого света (но это происходит и при интерференции, дифракции, поляризации). В веществе же скорость света есть функция частоты и показатель преломления.
  • Различным цветам соответствуют волны различной длины. Никакой определенной длины волны белому свету не соответствует.
  • Механизм дисперсии объясняется следующим образом
  • Электромагнитная волна возбуждает в веществе вынужденные колебания электронов в атомах и молекулах.
  • Колеблющиеся электроны становятся вторичными источниками электромагнитных волн с такой же частотой , но со сдвигом фазы.
  • Поскольку первичные и вторичные волны когерентны, они интерферируют, и результирующая волна распространяется со скоростью, отличной от скорости света в вакууме.
  • Так как дисперсия возникает вследствие взаимодействия частиц вещества со световой волной, то это явление связано с поглощением света – превращением энергии электромагнитной волны во внутреннюю энергию вещества. Максимальное поглощение энергии возникает при резонансе, когда частота падающего излучения равна частоте колебаний атомов.
  • П ри переходе волны из одной среды в другую изменяются и скорость, и длина волны, а частота колебаний остается неизменной.

Томас Юнг

Красный

+

Зеленый

+

Голубой

=

Белый свет

1807 год

Слайд 20

  • При наложении друг на друга получаем всевозможные оттенки по нассыщенности и цвету.

Слайд 21

  • Трёх основных цветов достаточно для полного

цветового восприятия: красного, синего, зелёного.

Источник: https://videouroki.net/razrabotki/priezientatsiia-po-tiemie-intierfierientsiia-difraktsiia-i-dispiersiia-svieta.html

Что такое интерференция и дифракция? – Сайт для Всезнаек и Почемучек

Разглядывая сияющее голографическое изображение, большинство из нас вряд ли вспоминает физические термины «дифракция» и «интерференция световых волн».

Но именно благодаря изучению этих понятий появилась возможность создавать голограммы.

Что такое дифракция света?

Слово «дифракция» образовано от латинского «diffractus», что означает в дословном переводе «огибание волнами препятствия».

Как известно, свет имеет волновую природу, и его лучи подчиняются волновым законам.

Дифракцией в физике называют оптические явления, возникающие, когда световые волны распространяются в оптически неоднородной среде с непрозрачными включениями.

Волновая природа света определяет его поведение при огибании препятствий. Если препятствие во много раз больше длины световой волны, свет не огибает его, образуя зону тени. Но в случаях, когда размеры препятствий соразмерны с длиной волны, возникает явление дифракции. В принципе, любое отклонение от геометрических оптических законов можно отнести к дифракции.

Интерференция волн

Если мы установим перед источником света непрозрачный экран и проделаем в нём точечное отверстие, то проникающие через эту точку лучи света на следующем экране, расположенном параллельно первому, отобразятся в виде концентрических колец с чередованием светлых и тёмных окружностей. Это явление в физике называют дифракцией Френеля, по имени учёного, который впервые обнаружил его и описал.

Изменив форму отверстия и сделав его щелеобразным, мы получим на втором экране другую картину. Световые лучи расположатся в виде ряда светлых и тёмных полосок, как на магазинном штрих-коде.

Дифракцию света на щелеобразном отверстии впервые описал немецкий физик Фраунгофер, именем которого она называется до сих пор.

Объяснить разложение световой волны на светлые и тёмные участки учёные смогли при помощи понятия интерференции.

Несколько источников волновых колебаний, если частоты их колебаний когерентны (одинаковы либо кратны друг другу), могут усиливать излучение друг друга, но могут и ослаблять, в зависимости от совпадения фаз колебаний. При огибании препятствий и возникновении вторичных волн вступает в действие их интерференция.

Читайте также:  Снова учим физику: энергия и работа в классической механике

На участках, где фазы волн совпадают, наблюдается повышенная освещённость (яркие светлые полоски либо окружности), а там, где не совпадают – освещённость снижена (тёмные участки).

Важно

Если взять прозрачную пластинку и нанести на неё ряд параллельных непрозрачных чёрточек на одинаковом расстоянии друг от друга, то мы получим дифракционную решётку.

При пропускании через неё плоского светового фронта образуется дифракция на непрозрачных штрихах.

Вторичные волны, взаимно ослабляясь и усиливаясь, образуют дифракционные минимумы и максимумы, что легко обнаружить на экране, поставленном за решёткой.

При этом происходит не только отклонение световых лучей, но и разложение белого света на цветовые спектральные составляющие. В природе нужная для маскировки окраска крыльев бабочек, оперения птиц, змеиной чешуи часто образуется благодаря использованию дифракционных и интерференционных оптических явлений, а не из-за пигментов.

Голограммы

Принцип голограммы был изобретён в 1947 году физиком Д. Габором, который впоследствии получил за его изобретение Нобелевскую премию. Трёхмерное, т.е. объёмное изображение объекта можно снять и записать, а затем воспроизвести, если использовать лазерные лучи. Одна из световых волн называется опорной и испускается источником, а вторая – объектной и отражается от записываемого объекта.

На фотопластинке либо другом материале, предназначенном для записи, фиксируется сочетание светлых и тёмных полос и пятен, которые отображают интерференцию электромагнитных волн в этой зоне пространства.

Если на фотопластинку направляют свет с длиной волны, соответствующей характеристикам опорной волны, то происходит его преобразование в световую волну, по характеристикам близкую к объектной.

Таким образом, в световом потоке получается объёмное изображение зафиксированного объекта.

Сегодня неподвижные голограммы можно записывать и воспроизводить даже в домашних условиях.

Для этого нужен лазерный луч, фотопластина и каркас, который надёжно удерживает в неподвижности эти приспособления, а также объект записи. Для домашней голограммы отлично подойдёт луч лазерной указки со снятой фокусирующей линзой.

Источник: http://www.vseznaika.org/fizika/chto-takoe-interferenciya-i-difrakciya/

Волновые свойства света интерференция дифракция поляризация Световые волны

Волновые свойства света: интерференция, дифракция, поляризация Световые волны рассматриваются по своей природе как электромагнитные волны, обладающие всеми их свойствами. Волновая оптика – раздел оптики, объясняющий оптические явления на основе волновой природы света. Волновая оптика описывает такие оптические явления, как интерференция, дифракция, поляризация, дисперсия.

Интерференция света Электромагнитные волны, как и механические волны, обладают принципом суперпозиции, то есть, если в среде одновременно распространяются несколько волн, то они распространяются независимо друг от друга.

Однако, в тех местах, где одни колебания накладываются на другие колебания, их амплитуды векторно складываются. При этом может наблюдаться как увеличение интенсивности света (когда накладываются волны с одинаковыми фазами), так и ослабление интенсивности (при сложении волн с противоположными фазами).

Совет

Это явление получило название интерференции света. Интерференция света – это сложение двух и более волн, вследствие которого наблюдается устойчивая картина усиления и ослабления световых колебаний в разных точках пространства. Интерферировать могут лишь когерентные волны, т. е.

волны имеющие одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз. Когерентные источники в природе отсутствуют, но они могут быть получены разными способами. Один из них показан на рисунке.

Здесь показано, как с помощью экрана Э 1 с двумя узкими щелями получают из одного источника света S два когерентных. Интерференционную картину в виде чередующихся светлых и темных полос наблюдают на экране Э 2.

Интерференционные картины можно наблюдать на тонких масляных пленках на поверхности воды, мыльных пузырях, крыльях стрекоз, цвета побежалости на поверхности металла после нагрева.

Явление интерференции в тонких пленках находит применение для определения длин волн излучения источников света, для контроля качества обработки полированной поверхности, определения коэффициента расширения тел при нагревании и т. д.

Существуют специальные приборы – интерферометры, предназначенные для измерения длин тел, показателей преломления с большой точностью.

Дифракция света Дифракция – это способность волн огибать встречающиеся на их пути препятствия, отклоняться от прямолинейного распространения. Чтобы наблюдать дифракцию световых волн, необходимы определённые условия: либо размеры препятствий (или отверстий) должны быть очень малыми, либо расстояние от препятствия до наблюдаемой картины должно быть велико. Возьмем на пути лучей от точечного источника света S поставим преграду с очень маленьким отверстием диаметра d, тогда на экране Э увидим систему чередующихся светлых и тёмных колец (при условии, что d<\p>

Источник: http://present5.com/volnovye-svojstva-sveta-interferenciya-difrakciya-polyarizaciya-svetovye-volny/

Задачи на тему Дисперсия света. Интерференция, дифракция, поляризация света

Задачи по физике ( СВЕТОВЫЕ ВОЛНЫ ), на тему
Дисперсия света. Интерференция, дифракция, поляризация света
Из пособия: ГДЗ к задачнику Рымкевич для 10-11 классов по физике, 10-е издание, 2006 г.

Какие частоты колебаний соответствуют крайним красным (λ= 0,76 мкм) и крайним фиолетовым (λ = 0,4 мкм) лучам видимой части спектра
РЕШЕНИЕСколько длин волн монохроматического излучения с частотой 600 ТГц укладывается на отрезке 1 м

РЕШЕНИЕ

Вода освещена красным светом, для которого длина волны в воздухе 0,7 мкм. Какой будет длина волны в воде? Какой цвет видит человек, открывший глаза под водой

РЕШЕНИЕ

Для данного света длина волны в воде 0,46 мкм. Какова длина волны в воздухе

РЕШЕНИЕ

Показатель преломления для красного света в стекле (тяжелый флинт) равен 1,6444, а для фиолетового 1,6852. Найти разницу углов преломления в стекле данного сорта, если угол падения равен 80°

РЕШЕНИЕ

Какими будут казаться красные буквы, если их рассматривать через зеленое стекло

РЕШЕНИЕ

Через призму смотрят на большую белую стену. Будет ли эта стена окрашена в цвета спектра

РЕШЕНИЕ

На черную классную доску наклеили горизонтальную полоску белой бумаги. Как окрасятся верхний и нижний края этой полоски, если на нее смотреть сквозь призму, обращенную преломляющим ребром вверх

РЕШЕНИЕ

Для получения на экране MN (рис. 120) интерференционной картины поместили источник света S над поверхностью плоского зеркала А на малом расстоянии от него. Объяснить причину возникновения системы когерентных световых волн

РЕШЕНИЕ

Две когерентные световые волны приходят в некоторую точку пространства с разностью хода 2,25 мкм. Каков результат интерференции в этой точке, если свет: а) красный (λ = 750 нм); б) зеленый (λ = 500 нм)

РЕШЕНИЕ

Два когерентных источника S1 и S2 освещают экран АВ, плоскость которого параллельна направлению S1S2 (рис. 121) . Доказать, что на экране в точке О, лежащей на перпендикуляре, опущенном на экран из середины отрезка S1s2, соединяющего источники, будет максимум освещенности

РЕШЕНИЕ

Экран АВ освещен когерентными монохроматическими источниками света S1 и S2(рис. 121) . Усиление или ослабление будет на экране в точке С, если: а) от источника S2 свет приходит позже на 2,5 периода; б) от источника S2 приходит с запозданием по фазе на Зπ в) расстояние S2C больше расстояния S1C на 1,5 длины волны

РЕШЕНИЕ

Расстояние S2C (рис. 121) больше расстояния S1C на 900 нм. Что будет в точке С, если источники имеют одинаковую интенсивность и излучают свет с частотой 5 * 10 Гц

РЕШЕНИЕ

Два когерентных источника S1 и S2 (рис. 121) излучают монохроматический свет с длиной волны 600 нм. Определить, на каком расстоянии от точки О на экране будет первый максимум освещенности, если OD = 4 м и S1S2 = 1 мм

РЕШЕНИЕ

Как изменяется интерференционная картина на экране АВ (рис. 121), если: а) не изменяя расстояния между источниками света, удалять их от экрана; б) не изменяя расстояния до экрана, сближать источники света; в) источники света будут испускать свет с меньшей длиной волны

РЕШЕНИЕ

В установке для наблюдения колец Ньютона используется плосковыпуклая линза с радиусом кривизны 8,6 м. При освещении установки монохроматическим светом, падающим нормально на плоскую поверхность линзы, радиус четвертого темного кольца был равен 4,5 мм. Определить длину волны света, если наблюдение велось в отраженном свете

РЕШЕНИЕ

Обратите внимание

Между двумя шлифованными стеклянными пластинами попал волос, вследствие чего образовался воздушный клин. Почему в отраженном свете можно наблюдать интерференционную картину

РЕШЕНИЕ

Почему при наблюдении на экране интерференционной картины от тонкой мыльной пленки, полученной на вертикально расположенном каркасе, в отраженном монохроматическом свете расстояние между интерференционными полосами в верхней части меньше, чем в нижней

РЕШЕНИЕ

Почему в центральной части спектра, полученного на экране при освещении дифракционной решетки белым светом, всегда наблюдается белая полоса

РЕШЕНИЕ

В школе есть дифракционные решетки, имеющие 50 и 100 штрихов на 1 мм. Какая из них даст на экране более широкий спектр при прочих равных условиях

РЕШЕНИЕ

Как изменяется картина дифракционного спектра при удалении экрана от решетки

РЕШЕНИЕ

Дифракционная решетка содержит 120 штрихов на 1 мм. Найти длину волны монохроматического света, падающего на решетку, если угол между двумя спектрами первого порядка равен 8°

РЕШЕНИЕ

Определить угол отклонения лучей зеленого света (λ = 0,55 мкм) в спектре первого порядка, полученном с помощью дифракционной решетки, период которой равен 0,02 мм

РЕШЕНИЕ

ЛИНИЯ С длиной волны λ1= 426 нм, полученная при помощи дифракционной решетки в спектре второго порядка, видна под углом φ1 = 4,9°. Найти, под каким углом φ2 видна линия с длиной волны λ2 = 713 нм в спектре первого порядка

РЕШЕНИЕ

Для определения периода решетки на нее направили световой пучок через красный светофильтр, пропускающий лучи с длиной волны 0,76 мкм. Каков период решетки, если на экране, отстоящем от решетки на 1 м, расстояние между спектрами первого порядка равно 15,2 см

РЕШЕНИЕ

Важно

Какова ширина всего спектра первого порядка (длины волн заключены в пределах от 0,38 до 0,76 мкм), полученного на экране, отстоящем на 3 м от дифракционной решетки с периодом 0,01 мм

РЕШЕНИЕ

Свет, отраженный от поверхности воды, частично поляризован. Как убедиться в этом, имея поляроид

РЕШЕНИЕ

Если смотреть на спокойную поверхность неглубокого водоема через поляроид и постепенно поворачивать его, то при некотором положении поляроида дно водоема будет лучше видно. Объяснить явление

РЕШЕНИЕ

На рисунке 122 представлен график зависимости проекции напряженности электрического поля электромагнитной волны от времени для данной точки пространства (луча). Найти частоту и длину волны

РЕШЕНИЕ

На рисунке 123 представлен график распределения проекции напряженности электрического поля электромагнитной волны по заданному направлению (лучу) в данный момент времени. Найти частоту колебаний

РЕШЕНИЕ

Источник: https://famiredo.ru/i/113

Ссылка на основную публикацию