Дифракция света Дифракционная решетка Перечислите волновые свойства света, изученные нами. Дисперсия – зависимость показателя преломления света от частоты. - презентация

1

2 Дифракция света Дифракционная решетка

3 Перечислите волновые свойства света, изученные нами. Дисперсия – зависимость показателя преломления света от частоты колебаний. Интерференция – сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний.

4 Каково условие максимума? Δd = kλ k =0,1,2,…

5 Каково условие минимума? Δd = (2k + 1)λ/2 k =0,1,2,…

6 Какие волны называются когерентными? Источники волн имеют одинаковую частоту и постоянную разность фаз.

7 Что называется дифракцией механических волн?

8 Дифракция отклонение от прямолинейного распространения, огибание волной препятствий.

9 Дифракция была открыта Франческо Гримальди в конце XVII в. Классический опыт по дифракции света был поставлен Томасом Юнгом

10

11 Огюст Френель дал описание экспериментов по наблюдению явлений интерференции и дифракции света и объяснил свойство прямолинейности распространения света с позиций волновой теории.

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

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

14 Задание: Будет ли вид дифракционной картины зависеть от размера препятствия и от длины волны (цвета)?

15 Решите задачу Две когерентные волны фиолетового цвета λ=400нм (1 нм= м) достигают некоторой точки с разностью хода Δd =1, м. Что произойдет в этой точке: усиление или ослабление волн?

16

17

18 17 Дифракция от одной щели

19 18 Дифракция от двух щелей

20 19 Дифракция от двух щелей

21 20 Дифракционная решетка - представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками Отражательные решетки представляют собой чередующиеся участки, отражающие свет и рассеивающие его. Рассеивающие свет штрихи наносятся резцом на отшлифованной металлической пластине. Хорошую решетку изготовляют с помощью специальной делительной машины, наносящей на стеклянной пластине параллельные штрихи. Число штрихов доходит до нескольких тысяч на 1 мм; общее число штрихов превышает

22 21 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.

23 22 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.

24 23 Период дифракционной решетки φ φ Если ш ирина п розрачных щ елей ( или о тражающих п олос ) р авна а, а ш ирина н епрозрачных п ромежутков ( или р ассеивающих с вет п олос ) b, то в еличина d=a+b н азывается периодом р ешетки.

25 24 Рассмотрим элементарную теорию дифракционной решетки. Пусть на решетку падает плоская монохроматическая волна длиной. φ φ Найдем условие, при котором идущие от щелей волны усиливают друг друга. Рассмотрим для этого волны, распространяющиеся в направлении, определяемом углом. Разность хода между волнами от краев соседних щелей равна длине отрезка В 1 С 1. Если на этом отрезке укладывается целое число длин волн, то волны от всех щелей, складываясь, будут усиливать друг друга. Из треугольника А 1 В 1 С 1 можно найти длину катета В 1 С 1 В 1 С 1 = А 1 В 1 sin = d sin Максимумы будут наблюдаться под углом, определяемым условием d sin = k где k = 0, 1, 2, ….

26 25 Формула дифракционной решетки d sin = k где k = 0, 1, 2, …

27 26 Дифракционные спектры Так к ак п оложение м аксимумов ( кроме ц ентрального, соответствующего k= 0) з ависит о т д лины в олны, то р ешетка р азлагает б елый с вет в с пектр ( спектры в торого и т ретьего п орядков п ерекрываются ). Чем б ольше, т ем д альше р асполагается т от и ли и ной максимум, с оответствующий д анной д лине в олны, от ц ентрального м аксимума. К аждому з начению k с оответствует с вой с пектр. Между м аксимумами р асположены минимумы о свещенности. Чем б ольше ч исло щ елей, т ем б олее р езко о черчены максимумы и т ем б олее ш ирокими м инимумами они р азделены. С ветовая э нергия, п адающая н а р ешетку, перераспределяется е ю т ак, ч то б ольшая е е ч асть приходится н а м аксимумы, а в м инимумы п опадает н езначительная ч асть э нергии.

28 Задание Установить зависимость дифракционной картины от периода решетки и длины световой волны.

29 28 Решите задачу: Дифракционная решетка имеет период м. Под какими углами видны дифракционные максимумы первого и второго порядков монохроматического излучения с длиной волны м ?

30 29 Зависимость дифракционной картины от периода решетки Чем меньше расстояние между щелями ( период ), тем больше расстояния между линиями на экране

31 30 Зависимость дифракционной картины от длины волны света Чем меньше длина волны, тем меньше расстояния между линиями на экране

32 31 Домашнее задание: § 71,72; Упр.10 1 – 3 Спасибо за работу. Успехов!