Презентация на тему Волновая оптика

ВОЛНОВАЯ ОПТИКАЕГЭ. ФИЗИКАРЕПЕТИЦИЯ ПО ФИЗИКЕВладимир Петрович Сафроновг. Ростов-на-Дону, 2015 Звоните:  т. 8 928 111 Свет — это электромагнитная волна. В качестве световой волны будем рассматривать плоскую электромагнитную волну, в Соотношение частот и длин волн.В любой среде скорость света и длина его волны уменьшаются, при СПЕКТРЫВодород, ртуть, неонСветодиодТепловое излучениеВ.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru Интерференция светаКогерентные волны Когерентными называются волны (источники), имеющие равные частоты и постоянную разность фаз. Интерференция Геометрическая разность хода волн max k = 2max k = 1max k = 0max k Условие максимума интерференции MAX Если в разности хода помещается целое число длин волн, наблюдаетсяmax интерференцииk Когерентные источники волн можно получитьпри помощи дифракционной решетки, В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru Тонкие пленки. Оптический ход волны. Рассмотрим случай распространения волны в двух средах, например, воздух и Исследование качества поверхности, просветление оптики, измерение расстояний, получение спектров атомов и молекул. Интерферометры — приборы Дифракция светаДифракцией называется огибание волнами препятствий. Принцип Гюйгенса ‑ Френеля. Каждая точка фронта волны становится Дифракционная решеткаУстройство для создания системы когерентных источников света.Состоит из одинаковых параллельных щелей на пластине, разделенных дифракционная решетка1. Из геометрии рисунка разность хода соседних лучей 2. По условию max3. Сравнивая, получаем СПЕКТРЫВ.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru Дифракция рентгеновских лучей на кристаллеТак рентгеновское излучение имеет длину волны λ ~ 1÷2 Å (1Å Формула Вульфа – Брэггаиспользуется в рентгеноструктурном анализе для определения межатомных расстояний и типа кристаллической решетки Поляризация светаЕстественным называется свет, в котором колебания вектора напряженности E осуществляются вдоль всевозможных направлений, перпендикулярных ПоляризацияВ.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru КОНЕЦ ВОЛНОВАЯ ОПТИКАВ.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru
Свет — это электромагнитная волна. В качестве световой волны будем рассматривать плоскую электромагнитную волну, в которой напряженность электрического поля амплитуда напряженности электрического поля волны; — волновое число; — длина волны. меняется во времени и пространстве по гармоническому закону: или— циклическая частота;

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

ВОЛНОВАЯ ОПТИКАЕГЭ. ФИЗИКАРЕПЕТИЦИЯ ПО ФИЗИКЕВладимир Петрович Сафроновг. Ростов-на-Дону, 2015 Звоните: т. 8 928 111 7884Пишите: safron-47@mail.ru

ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

ЕГЭ. ФИЗИКА
РЕПЕТИЦИЯ ПО ФИЗИКЕ
Владимир Петрович Сафронов
г. Ростов-на-Дону, 2015
Звоните: т. 8 928 111 7884
Пишите: safron-47@mail.ru


Слайд 2

Свет — это электромагнитная волна. В качестве световой волны будем рассматривать плоскую электромагнитную волну, в

Свет — это электромагнитная волна.








В качестве световой волны будем рассматривать плоскую
электромагнитную волну, в которой напряженность электрического поля



амплитуда напряженности
электрического поля волны;

— волновое число;

— длина волны.


меняется во времени и пространстве по гармоническому закону:

или

— циклическая частота;

— период и частота;

, где

Скорость распространения волны v связана с частотой ν и длиной волны λ:

для всех частот одинакова и равна максимальной скорости передачи сигнала:

Световые волны занимают диапазон

Скорость света в вакууме

В любой среде скорость света и длина его волны уменьшается,
при этом, частота света не меняется.

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru




Слайд 3

Соотношение частот и длин волн.В любой среде скорость света и длина его волны уменьшаются, при

Соотношение частот и длин волн.

В любой среде скорость света и длина его волны уменьшаются,
при этом, частота света не меняется.

Обозначим , с — длина волны и скорость света в вакууме,
1, v1 — длина волны и скорость света в оптической среде ⇒


Дисперсия света

это зависимость скорости v
распространения световой волны
в среде от частоты света ν.







Опыт показывает, что с увеличением
частоты скорость света в среде
уменьшается и, следовательно,
показатель преломления возрастает
(нормальная дисперсия).

Поэтому световые волны различных частот
преломляются стеклянной призмой под разными углами.

Белый свет, содержащий волны с частотами от красного
до фиолетового цвета, проходя сквозь призму, разлагается в спектр.

Дисперсия света используется в спектральном анализе
для получения спектров атомов и молекул.

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


Слайд 4

СПЕКТРЫВодород, ртуть, неонСветодиодТепловое излучениеВ.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru

СПЕКТРЫ

Водород, ртуть, неон

Светодиод

Тепловое излучение

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


Слайд 5

Интерференция светаКогерентные волны Когерентными называются волны (источники), имеющие равные частоты и постоянную разность фаз. Интерференция

Интерференция света

Когерентные волны

Когерентными называются волны (источники), имеющие равные частоты
и постоянную разность фаз.

Интерференция света

— сложение двух и более когерентных волн, при котором
происходит их взаимное усиление в одних точках пространства
и ослабление в других
(на экране появляются максимумы и минимумы освещенности).

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


Слайд 6

Геометрическая разность хода волн max k = 2max k = 1max k = 0max k

Геометрическая разность хода волн


max k = 2

max k = 1

max k = 0

max k = -1

max k= -2

экран







— когерентные источники волн;

геометрическая длина пути (ход) первой и второй волны;

— геометрическая разность хода волн

Основной параметр интерференции


В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru



Слайд 7

Условие максимума интерференции MAX Если в разности хода помещается целое число длин волн, наблюдаетсяmax интерференцииk



Условие максимума интерференции





MAX











Если в разности хода
помещается целое число
длин волн, наблюдается
max интерференции



k — номер интерференционного максимума.

Условие минимума интерференции





MIN












Если в разности хода
помещается нечетное число
полудлин волн, наблюдается
min интерференции


k — номер интерференционного минимума.

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


Слайд 8

Когерентные источники волн можно получитьпри помощи дифракционной решетки, В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru

Когерентные источники волн можно получить

при помощи дифракционной решетки,

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


Слайд 9

Тонкие пленки. Оптический ход волны. Рассмотрим случай распространения волны в двух средах, например, воздух и

Тонкие пленки. Оптический ход волны.

Рассмотрим случай распространения
волны в двух средах, например,
воздух и тонкий слой (~λ) керосина
на поверхности воды.

Длина световой волны в керосине λ
меньше, чем в воздухе λ0:



Чтобы всегда измерять ход волны в λ0 вводят оптический ход волны l


это произведение геометрической длины r пути световой волны
в данной среде на абсолютный показатель преломления n
этой среды (для воздуха n = 1):

Оптическая разность хода

двух лучей, отразившихся от верхней (2 луч) и нижней (1 луч) поверхности керосина:


Если

, то наблюдается максимум для этой длины волны λ0.


Замечание: при отражении от более плотной среды ход волны уменьшается на λ0/2.

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


Слайд 10

Исследование качества поверхности, просветление оптики, измерение расстояний, получение спектров атомов и молекул. Интерферометры — приборы

Исследование качества поверхности,
просветление оптики,
измерение расстояний,
получение спектров атомов и молекул.
Интерферометры — приборы для точного измерения расстояний,
голография — получение трехмерных изображений.

Применение интерференции.

Так как условие максимума зависит от длины волны,
то в белом свете тонкие пленки
(керосин, бензин на поверхности воды, мыльные шары)
будут выглядеть цветными.

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


Слайд 11

Дифракция светаДифракцией называется огибание волнами препятствий. Принцип Гюйгенса ‑ Френеля. Каждая точка фронта волны становится

Дифракция света

Дифракцией

называется огибание волнами препятствий.

Принцип Гюйгенса ‑ Френеля.

Каждая точка фронта волны становится источником
вторичных когерентных волн.
Следующее положение и форма фронта волны —
результат интерференции вторичных волн.




В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


Слайд 12

Дифракционная решеткаУстройство для создания системы когерентных источников света.Состоит из одинаковых параллельных щелей на пластине, разделенных

Дифракционная решетка

Устройство для создания системы когерентных источников света.

Состоит из одинаковых параллельных щелей на пластине, разделенных равными по ширине непрозрачными промежутками.

— постоянная (период) решетки;


ϕ — угол, определяющий направление наблюдения;

— разность хода соседних лучей.

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


Слайд 13

дифракционная решетка1. Из геометрии рисунка разность хода соседних лучей 2. По условию max3. Сравнивая, получаем

дифракционная решетка

1. Из геометрии рисунка разность хода соседних лучей


2. По условию max


3. Сравнивая, получаем



— порядок максимума.

Зная ϕ и d с помощью дифракционной решетки можно определять длину λ световой волны.

Дифракционные решетки используются для спектрального анализа света.


Для малых углов ϕ (L >> lk) sin ϕ = tan ϕ , поэтому (см. рис)

Вывод условия максимума для дифракционной решетки.

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


Слайд 14

СПЕКТРЫВ.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru

СПЕКТРЫ

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


Слайд 15

Дифракция рентгеновских лучей на кристаллеТак рентгеновское излучение имеет длину волны λ ~ 1÷2 Å (1Å

Дифракция рентгеновских лучей на кристалле

Так рентгеновское излучение имеет длину волны λ ~ 1÷2 Å

(1Å = 10-10м — ангстрем), а размер атомов d ~ 1Å.

Поэтому на кристаллической решетке наблюдается
дифракция рентгеновских лучей.





Условие максимума интерференции


— условие Вульфа – Брэгга.

Формула позволяет определять d — межатомные расстояния в кристаллах.

Здесь Θ — угол наблюдения максимума, λ — длина рентгеновской волны,

номер дифракционного максимума.



В качестве дифракционной решетки можно использовать
любые периодически расположенные элементы,
лишь бы их периодичность d была соизмерима с длиной волны λ.

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru



Слайд 16

Формула Вульфа – Брэггаиспользуется в рентгеноструктурном анализе для определения межатомных расстояний и типа кристаллической решетки

Формула Вульфа – Брэгга

используется в рентгеноструктурном анализе
для определения межатомных расстояний и типа кристаллической решетки
кристаллов.

Рентгенограмма топаза

Кристаллическая решетка топаза

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


Слайд 17

Поляризация светаЕстественным называется свет, в котором колебания вектора напряженности E осуществляются вдоль всевозможных направлений, перпендикулярных

Поляризация света

Естественным называется свет,

в котором колебания вектора напряженности E осуществляются вдоль
всевозможных направлений,
перпендикулярных скорости распространения луча.

Плоско поляризованным называется свет,

вектор напряженности которого совершает колебания в одной плоскости

Луч света перпендикулярен плоскости рисунка.

(плоскость поляризации).

Поляризаторы — устройства, преобразующие естественный свет в поляризованный.

Идеальный поляризатор пропускает половину интенсивности естественного света.

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


Слайд 18

ПоляризацияВ.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru

Поляризация

В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


Слайд 19

КОНЕЦ ВОЛНОВАЯ ОПТИКАВ.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru

КОНЕЦ ВОЛНОВАЯ ОПТИКА


В.П. Сафронов 2015 safron-47@mail.ru


  • Имя файла: volnovaya-optika.pptx
  • Количество просмотров: 7
  • Количество скачиваний: 0