Посмотрите на яркую светящуюся лампу, находящуюся от вас на расстоянии м, через два пальца, довольно тесно прижатых друг к другу, так, чтобы между ними оставалась очень узкая щель. Что вы заметили???

Характерным проявлением волновых свойств света является дифракция света отклонение от прямолинейного распространения на резких неоднородностях среды

Дифракция была открыта Франческо Гримальди в конце XVII в. Объяснение явления дифракции света дано Томасом Юнгом и Огюстом Френелем, которые не только дали описание экспериментов по наблюдению явлений интерференции и дифракции света, но и объяснили свойство прямолинейности распространения света с позиций волновой теории

Опыт В.К. Аркадьева

Дифракция от различных препятствий: а) от тонкой проволочки; б) от круглого отверстия; в) от круглого непрозрачного экрана.

Принцип Гюйгенса Френеля Для вывода законов отражения и преломления мы использовали принцип Гюйгенса. Френель дополнил его формулировку для объяснения явления дифракции Как вы думаете, какое дополнение ввел Френель?

Принцип Гюйгенса: каждая точка волновой поверхности является источником вторичных сферических волн каждая точка волновой поверхности является источником вторичных сферических волн

Принцип Гюйгенса-Френеля: каждая точка волновой поверхности является источником вторичных сферических волн, которые интерферируют между собой

Задание: Попробуйте предположить как будет выглядеть дифракционная картина?

Дифракционная картина

Задание: Будет ли вид дифракционной картины зависеть от длины волны (цвета)? Как будет выглядеть дифракционная картина в белом свете?

Опыт Юнга

при увеличении длины волны ширина интерференционных полос увеличивается. при увеличении расстояния между щелями ширина интерференционных полос уменьшается. Вывод: при фиксированном расстоянии от щелей до экрана ширина интерференционных полос зависит от расстояния между щелями и длины волны падающего света. c/top10.htm

Препятствие – игла d=2.3

Препятствия

Интерференционные экстремумы Если разность хода от двух соседних зон равна половине длины волны, то колебания от них приходят в точку О в противоположных фазах и наблюдается интерференционный минимум, если разность хода равна длине волны, то наблюдается интерференционный максимум

Темные и светлые пятна Таким образом, если на препятствии укладывается целое число длин волн, то они гасят друг друга и в данной точке наблюдается минимум (темное пятно). Если нечетное число полуволн, то наблюдается максимум (светлое пятно)

Условия наблюдения дифракции

Дифракция происходит на предметах любых размеров, а не только соизмеримых с длиной волны

Условия наблюдения дифракции Трудности наблюдения заключаются в том, что вследствие малости длины световой волны интерференционные максимумы располагаются очень близко друг к другу, а их интенсивность быстро убывает

Границы применимости геометрической оптики Дифракция наблюдается хорошо на расстоянии Если, то дифракция невидна и получается резкая тень (d – размер предмета). Эти соотношения определяют границы применимости геометрической оптики

Границы применимости геометрической оптики Если наблюдение ведется на расстоянии, где dразмер предмета, то начинают проявляться волновые свойства света Интерференционные картины от разных точек предмета перекрываются, и изображение смазывается, поэтому прибор не выделяет отдельные детали предмета. Дифракция устанавливает предел разрешающей способности любого оптического прибора

Разрешающая способность человеческого глаза приблизительно равна одной угловой минуте: где D диаметр зрачка; Разрешающая способность глаза минимальный диаметр пятна: которое рассматривается с расстояния наилучшего зрения; и которое человеческий глаз может отличить от геометрической точки.

Дифракционная решетка Дифракционные решетки, представляющие собой точную систему штрихов некоторого профиля, нанесенную на плоскую или вогнутую оптическую поверхность, применяются в спектральном приборостроении, лазерах, метрологических мерах малой длины и т.д

Дифракционная решетка

Величина d = a + b называется постоянной (периодом) дифракционной решетки, где а ширина щели; b ширина непрозрачной части

Дифракционная решетка Угол - угол отклонения световых волн вследствие дифракции. Наша задача - определить, что будет наблюдаться в произвольном направлении - максимум или минимум

Дифракционная решетка Оптическая разность хода Из условия максимума интерференции получим:

Дифракционная решетка Следовательно: - формула дифракционной решетки. Величина k порядок дифракционного максимума ( равен 0, 1, 2 и т.д.)

Определение с помощью дифракционной решетки

Прибор

Гримальди Франческо 2.IV XII.1663 Итальянский ученый. С 1651 года - священник. Открыл дифракцию света, систематически ее изучал и сформулировал некоторые правила. Описал солнечный спектр, полученный с помощью призмы. В 1662 г. определил величину поверхности Земли.

Френель Огюст Жан (10.V VII.1827) Французский физик. Научные работы посвящены физической оптике. Дополнил известный принцип Гюйгенса, введя так называемые зоны Френеля (принцип Гюйгенса - Френеля). Разработал в 1818 году теорию дифракции света

Юнг Томас 13.IV V.1829 Английский ученый. Полиглот. Научился читать в 2 года. Объяснил аккомодацию глаза, обнаружил интерференцию звука, объяснил интерференцию света, и ввел этот термин. Измерил длины волн световых лучей. Исследовал деформацию

Решение задач В некоторую точку пространства приходят световые пучки когерентного излучения с оптической разностью хода 6 мкм. Что произойдёт – усиление или ослабление света – в этой точке, если длина волны равна 500нм? 480нм? Дано: Найти: -? -? Решение: максимальное усиление и максимальное ослабление интенсивности света зависит от того, сколько раз укладывается полуволна на расстоянии, равном оптической разности хода лучей, т. е. =24 – чётное – максимальное усиление интенсивности света =25 – нечётное – максимальное ослабление света

Решение задач Определить длину световой волны, если в дифракционном спектре её линия второго порядка совпадает с положением линии спектра третьего порядка световой волны =400нм. Дано: =2 =3 Найти: Решение: Так как максимумы третьего порядка волны 2 совпадает с максимумом второго порядка волны 1, то оптические разности хода волн одинаковы, следовательно

Спасибо! п

Вариант I 1. Определите длину волны для линии в дифракционном спектре второго порядка, совпадающей с изображением линии спектра третьего порядка, у которого длина волны равна 400 нм. А. 600 нм, Б. 800 нм. В. 200 нм. 2. Определите оптическую разность хода волн длиной 540 нм, прошедших через дифракционную решетку и образовавших максимум второго порядка. А. 2,7 * 107м. Б, 10,8 * 107м В. 5,4 * 107м. 3. При каком условии более четко происходит выраженное огибание предмета волнами? А. Длина волны гораздо меньше размеров препятствий, Б. Длина волны равна размерам предмета. В. Длина волны соизмерима с линейными размерами предмета или больше их.

4. Три дифракционные решетки имеют 150, 2100, 3150 штрихов на 1мм. Какая из них дает на экране более широкий спектр при прочих равных условиях? А1.Б. 2. В.3 5. Условие максимума в дифракционной картине, полученной с помощью решетки:. В этой формуле (k) должно быть: А. Целым числом. Б. Четным числом. В. Нечетным числом. 6. Как изменится интерференционная картина, если уменьшить расстояние между щелями? А. Не изменится. Б. Станет менее четкой. В. Станет более четкой. 7. Как изменится расстояние между максимумами дифракционной картины при удалении экрана от решетки? А. Увеличится. Б. Уменьшится. В. Не изменится.

Вариант II 1. Как изменится интерференционная картина, если увеличить расстояние между щелями? А. Станет более четкой. Б. Станет менее четкой. В. Не изменится. 2. Условие максимума в дифракционной картине, полученной с помощью решетки, В этой формуле выражение А. Разность хода волн до экрана. Б. Период решетки. В. Ширина максимума на экране. 3. Какова оптическая разность хода двух когерентных монохроматических волн в проходящем свете, падающих перпендикулярно на прозрачную пластинку, у которой абсолютный показатель равен 1,6, а геометрическая разность хода лучей равна 2 см? А. 0,8 см. Б. 3,2 см. В. 2 см.

4. Определите длину световой волны, если в дифракционном спектре максимум третьего порядка возникает при оптической разности хода волн 1,5мкм А. 4,5* 10-6м.Б.3*10-6. В. 0,5 *10-6м. 5. При помощи дифракционной решетки получили интерференционные полосы, пользуясь красным светом. Как изменится картина интерференционных полос, если воспользоваться фиолетовым светом? А. Расположение полос не изменится. Б. Полосы будут расположены ближе друг к другу. В. Полосы будут расположены дальше друг от друга. 6. Почему частицы размером 0,3 мкм в микроскопе неразличимы? А. так как увеличение микроскопа недостаточно. Б. Так как вся энергия света поглощается частицами. В. Так как свет огибает такие частицы.

Ответы: I А Б В В Б В В II Б А Б В Б В А