рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Условия интерференционного максимума и минимума

Условия интерференционного максимума и минимума - раздел Физика, Учебно-методическое пособие конспект лекций по физике Учебно-методическое пособие Если Оптическая Разность Хода D Равна Целому Числу Длин Волн L0...

Если оптическая разность хода D равна целому числу длин волн l0 , т.е.

(= 0, 1, 2,…) ,

то колебания, возбуждаемые в точке М обеими волнами, будут проис­ходить в одинаковой фазе, и в точке М будет наблюдатьсяинтерференционный максимум(m – порядок интерференционного максимума).

Если же оптическая разность хода D равна полуцелому числу длин волн l0 , т.е.

(= 0, 1, 2,…) ,

то колебания, возбуждаемые в точке М обеими волнами, будут происходить в противофазе, и в точке М будет наблюдатьсяинтерференционный минимум(m – порядок интерференционного минимума). В качестве примера наблюдения интерференции световых волнрассмотрим метод Юнга.

Метод Юнга. Для наблюдения интерференции света когерентные световые пучки получают разделением и последующим сведением световых лучей, исходящих из одного и того же источника. Практически это можно осуществить с помощью экрана и щелей.

 

Рис. 1

Источником света служит ярко освещенная щель S (рис. 1), от которой световая волна падает на две узкие равноудаленные щели S1 и S2, параллель­ные щели S. Таким образом, щели S1 и S2 играют роль когерентных источников, а

Рис. 0
интерференционная картина наблюдается на экране (Э), расположенном на некотором расстоянии l от щелей S1 и S2 (рис. 1) . Щели S1 и S2 находятся на расстоянии d друг от друга (рис. 1), причем l >> d.

Рис. 1
Интерференция рассматривается в произ­вольной точке А на экране, расположенной на расстоянии x от точки O, симметричной от­носительно щелей и принятой за начало отсчета величины x .

Интенсивность в любой точке А экрана, лежащей на расстоянии х от точки О, определяется оптической разностью хода D= s2 s1 .

Согласно рисунку 1 :

; ,

откуда

или .

Из условия l >> d следует, что s1 + s2 » 2l, тогда

.

Согласно этому соотношению и условиям наблюдения интерференционных максимумов и минимумов положения максимумов (xmax) и минимумов (xmin) интенсивности на экране в методе Юнга определяются следующим образом:

(= 0, 1, 2,…) ,

(= 0, 1, 2,…) .

Расстояние между двумя соседними максимумами (или минимумами) Dx называется шириной интерференционной полосыи равно:

.

Из этого соотношения следует, что величина Dx зависит от длины световой волны l0 . Поэтому, четкая интерференционная картина, представляющая собой чередова­ние на экране светлых и темных полос, параллельных друг другу, возможна только при использовании монохроматического света, то есть света определенной длины волны l0. Если же использовать белый свет, представляющий собой непрерыв­ный набор длин воли от 0,40мкм (фиолетовая граница видимого спектра) до 0,75мкм (красная граница видимого спектра), то интерференционные максимумы для каждой длины волны будут смещены на экране друг относительно друга, и светлые полосы будут иметь вид радужных полос. Только в середине экрана будет наблюдаться белая полоса, так как для всех длин воли в середине экрана выполняются условия интерференционных максимумов, соответствующих значению m = 0.

 

Тема 2. Дифракция света. Дифракция Френеля

Дифракцией называется огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути, или в более широком смысле – любое отклонение распространения волн вблизи препятст­вий от законов геометрической оптики. Благодаря дифракции волны могут попадать в область геометрической тени, огибать препятствия, проникать через небольшие отверстия в экранах и т. д.

Явление дифракции объясняется с помощью принципа Гюйгенса, соглас­но которому каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн задает положение волнового фронта.

Рис. 3
Френель дополнил принцип Гюйгенса идеей интерференции вторичных волн.

Согласнопринципу Гюйгенса – Френеля световая волна, возбуждаемая каким-ли­бо источником S, может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн, «излучаемых» фиктивными источниками. Такими источниками могут служить, например, бесконечно малые элементы любой замкнутой поверхности, охватывающей источник S. Если в качестве такой замкнутой поверхности выбрать одну из волновых поверх­ностей (волновой поверхностью называется геометрическое место точек, колебания в которых происходят в одинаковой фазе), то все бесконечно малые элементы этой замкнутой поверхности, как фиктивные источники, действуют синфазно. Это свойство фиктивных источников коге­рентных вторичных волн использовано в методе зон Френеля при изучении дифракции сферических волн точечного источника света.

Метод зон Френеля.Найдем в произвольной точке М амплитуду световой волны, распространяющейся от точечного источника света S (рис. 2).

Рис. 2

Френель разбил волновую поверхность Ф, являющуюся сферической поверхностью с центром в точке S, на кольцевые зоны (зоны Френеля) такого размера, чтобы расстояния от краев соседних зон до точки М отличались на l/2 (рис. 2). Так как колебания от соседних зон проходят до точки М расстояния, отличающиеся на l/2, то в точку М они приходят в противоположных фазах и при наложении взаимно ослабляют друг друга. Поэтому амплитуда А результирующего колебания в точке М определяется следующим образом:

где А1, А2, ..., Аn – амплитуды колебаний, возбуждаемых 1-ой, 2-ой, ..., n-ной зонами Френеля.

С ростом номера зоны Френеля интенсивность излучения в направлении точки М уменьшается, то есть .

Амплитуда А результирующего колебания может быть представлена в виде:

так как выражения, стоящие в скобках, близки к нулю, а амплитуда An последней n-ной зоны Френеля ничтожно мала.

Таким образом, амплитуда результирующего колебания в произвольной точке М соответствует действию только половины центральной зоны Френеля.

Правомерность деления волнового фронта на зоны Френеля подтверждена экс­периментально. Для этого использованы зонные пластинки –в простейшем случае стеклянные пластинки, состоящие из системы чередующихся прозрачных и непрозрач­ных концентрических колец, построенных по принципу расположения зон Френеля, то есть прозрачных для нечетных зон, начиная с центральной зоны Френеля, и непрозрачных для четных зон Френеля. В этом случае результирующая амплитуда А (A=A1+A3+A5+...) должна быть больше, чем при полностью открытом волновом фронте. Опыт подтверждает эти выводы: зонные пластинки увеличивают освещенность в точке М , действуя подобно собирающей линзе.

Дифракция Френеля на круглом отверстии. Сферическая волна, распространяющаяся из точечного источника S, встречает на своем пути экран с круглым отверстием (рис. 3). Дифрак­ционная картина на экране Э зависит от числа зон Френеля, открытых круглым отверстием. После разбиения открытой части волновой поверхности Ф на зоны Френеля, необходимо определить их

Рис. 3 число. Если для точки В, лежащей на линии, соединяющей источник S с центром отверстия (рис. 3), число открытых зон Френеля окажется четным, то в этой точке В будет наблюдаться темное пятно, так как колебания от каждой пары соседних зон Френеля взаимно гасят друг друга. Если же число открытых зон Френеля окажется нечетным, то в точке В будет наблюдаться светлое пятно. Причем для нечетного числа открытых зон Френеля амплитуда (интенсив­ность) в точке В будет больше, чем при свободном распространении волны.

Дифракция Френеля на диске. Сферическая волна, распространяющаяся от точечного источника S, встречает на своем пути диск (рис.4). Пусть для точки В, лежащей на линии, соединяющей источник S с центром диска, после разбиения волновой поверхности Ф на зоны Френеля окажутся закрытыми диском m первых зон Френеля. Тогда амплитуда

Рис. 4 результирующего колебания в точке В равна:

так как выражения, стоящие в скобках, обращаются в нули, а оставшаяся часть от амплитуды последней n-ной зоны ничтожно мала.

Следовательно, в точке В будет наблюдаться светлое пятно, соответствующее действию поло­вины первой открытой зоны Френеля.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Учебно-методическое пособие конспект лекций по физике Учебно-методическое пособие

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение.. высшего профессионального образования.. Ростовский государственный строительный университет..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Условия интерференционного максимума и минимума

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Кинематика поступательного движения
Положение материальной точки А в декартовой системе координат в данный момент времени определяется тремя координатами x, y и z или радиусом-вектором

Кинематика вращательного движения
Пусть некоторая точка движется по окружности радиуса r. Изменение положения точки в пространстве за промежуток времени Dt определяется углом поворота

Тема 2. Динамика поступательного движения. Законы Ньютона
Первый закон Ньютона: существуют такие системы отсчета, в которых всякая материальная точка (тело) сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор,

Тема 3. Работа. Кинетическая, потенциальная и полная энергия
Работа. Если на тело, движущееся прямолинейно, действует постоянная сила , которая составляет некоторый уг

Тема 4. Момент инерции твердого тела. Теорема Штейнера
Моментом инерции материальной точкимассой m относительно некоторой оси вращения называется физическая величина I, равная произведению массы этой материальной точки на

Тема 5. Кинетическая энергия и работа вращательного движения Уравнение динамики вращательного движения твердого тела
При вращении твердого тела относительно неподвижной оси отдельные его точки, находящиеся на различном расстоянии от оси вращения, имеют различные скорости

Тема 6. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса
Моментом импульса материальной точки,вращающейся относительно неподвижной оси OO′, называется величина L, равная произведению импульса

Тема 7. Механические колебания. Пружинный маятник
Механическими колебаниями называются движения, характеризующиеся определенной повторяемостью во времени. Колебания называютсясвободными (

Вынужденные гармонические колебания пружинного маятника
Незатухающие гармонические колебания в реальной колебательной системе можно получить с помощью внешней вынуждающей силы F(t), изменяющейся по гармоническому закону:

Тема 8. Гармонические колебания физического маятника
Физический маятник – это твердое тело, имеющее ось вращения и совершающее колебания под действием тангенциальной составляющей силы тяжести Ft (Ft =

Тема 9. Механические волны
Процесс распространения колебаний в сплошной среде называется волной. Упругими (или механическими) называются волны, распространяющиеся в упругой среде. Упругие во

Тема 10. Механика жидкости. Уравнение Бернулли
Гидростатика. Для несжимаемой жидкости ее плотность не зависит от давления. При поперечном сечении S столба жидкости плотностью r и высотой h давление ж

Тема 1. Уравнение состояния идеального газа.
Состояние системы задаетсятермодинамическими параметрами – совокупностью физических величин, характеризующих свойства термодинамической системы, например, давлением р, объем

Тема 2. Термодинамические процессы. Изопроцессы.
Любое изменение в системе, связанное с изменением ее термодинамических параметров, называетсятермодинамическим процессом. Из уравнения Клапейрона – Менделеева следует, что

Идеального газа.
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа связывает термодинамические параметры газа с параметрами, характеризующими движение его молекул. Так, давление газа, как следствие

Тема 4. Распределение молекул идеального газа по скоростям.
В газе, находящемся в состоянии равновесия при определенной температуре, устанавливается некоторое стационарное, не меняющееся со временем распределение молекул по скоростям. Максвелл установил, чт

Тема 5. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.
Барометрическая формула определяет зависимость атмосферного давления воздуха от высоты. Молекулы воздуха находятся, с одной стороны, в потенциальном поле сил тяготения Земли, а, с другой – , в сост

Тема 6. Явления переноса (диффузия, теплопроводность, вязкость).
В неравновесных системах возникают особые необратимые процессы, называемые явлениями переноса, в результате которых происходит пространственный перенос массы, энергии, импульса.

Тема 7. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Работа. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам.
Внутренней энергией газа U называется сумма кинетической энергии хаотического (теплового) движения всех молекул газа и энергии взаимодействия молекул газа между собой. Для и

Работа газа при изопроцессах.
1. Изобарный процесс (p = const). При изобарном процессе работа газа при увеличении объема от V1 до V2 равна:

Тема 8. Теплоемкость газа при изопроцессах. Уравнение Майера.
Теплоемкостьютела называется величина, равная количеству теплоты, которое нужно сообщить телу, чтобы повысить его температуру на 1 К. Удельная теплоемкость

Тема 9. Адиабатический процесс.
Адиабатическим называется процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой. При адиабатическом процессе изменяются все термодинамические параметры (

Работа газа при адиабатическом процессе.
Из первого начала термодинамики () для адиабатического процесса () следует, что

Тема 10. Обратимый и необратимый процессы. Круговой процесс. Тепловая машина и цикл Карно.
Термодинамический процесс называется обратимым, если он может проходить как в прямом, так и в обратном направлении, причем если такой процесс проходит сначала в прямом, а затем в о

ЧАСТЬ III. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО и МАГНЕТИЗМ
ЭЛЕКТРОСТАТИКА Тема 1. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля Электростатическое поле – это особый вид материи, с помощью которой происходит взаимодействие зар

Для стационарных электрического и магнитного полей
В случае стационарных (то есть неменяющихся во времени) электрического и магнитного полей, происхождение которых связано с покоящимися зарядами для электрического поля и со стационарными токами для

Тема 8. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля
Согласно теории Максвелла для электромагнитного поля в случае нестационарных (то есть, изменяющихся во времени) электрического и магнитного полей, источниками электрического поля м

Уравнение свободных незатухающих гармонических колебаний.
Для возбуждения в контуре колебаний предварительно заряжают конденсатор, сообщая его обкладкам заряд ±q. Тогда в начальный момент времени t=0 (рис. 19, а) между обкладками конд

ЧАСТЬ IV. Волновая и квантовая оптика
  Тема 1. Волновая теория света. Интерференция света Инт

Тема 3. Дифракция Фраунгофера
Фраунгофер рассмотрел дифракцию плоских световых волн,илидифракцию в параллельных лучах,которую можнонаблюдать в том случае, если источник света и точка наблюдения

Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке.
Одномерная дифракционная решетка – это система параллельных щелей равной ширины, лежащих в одной плоскости и разделенных равными по ширине непроз­рачными промежутками.

Тема 6. Корпускулярная оптика
Соглас­но квантовой гипотезе Планка-Эйнштейна свет частотой n испускается, распространяется и поглощается веществом отдельными порциями (квантами), энергия которых e

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги