Томас Юнг

Інтерференція світлових хвиль

Інтерференція – це накладання двох або кількох світлових хвиль, що призводить до посилення й послаблення світла на певних ділянках.

Для спостереження інтерференції необхідне накладання когерентних хвиль, тобто таких, які мають однакові довжину й частоту. Для одержання таких хвиль використовують поділ пучка світла з одного джерела на два пучки. Після проходження світла через об’єкт, який розділяє пучок, одержуємо дві окремі когерентні електромагнітні хвилі. Різні частини цих хвиль потрапляють на екран у різних фазах. Якщо в певній точці екрану хвилі перебувають у фазі, то їхня дія підсилюється — у даній точці екрану підсилюється освітленість. Якщо хвилі приходять у певну точку екрану в протифазі, то їхня дія компенсується — у даній точці екрану світла не буде.

Амплітуда коливань буде максимальною, якщо різниця ходу двох хвиль дорівнює цілому числу довжин хвиль.

Застосування інтерференції:

• визначення довжини світлової хвилі за допомогою інтерферометра,

• контрольно-вимірювальні прилади (контроль обробки поверхні, аналіз крові у медицині, аналіз газів),

• «просвітлення» оптики.

Джерело: Інтерференція хвиль

Хрістіан Гюйгенс

Дифракція світла

Дифракція – відхилення світла від прямолінійного поширення при проходженні повз край перешкоди.

У результаті проходження світла через щілину її краї стануть джерелами вторинних когерентних хвиль, які, поширюючись, потраплять у геометричну тінь. Оскільки дані хвилі когерентні, на екрані відобразиться інтерференційна картина.

Виходячи з того, що чим більша кількість щілин, тим чіткішою є інтерференційна картина, на практиці використовують дифракційну решітку — послідовність однакових за шириною щілин, розташованих на однаковій відстані одна від одної.

Періодом решітки називають відстань, яка дорівнює сумі ширини непрозорої для світла ділянки і ширини щілини.

Умови спостереження дифракційного максимуму: добуток періоду решітки на синус кута відхилення променя дорівнює добутку довжини хвилі і цілого числа, яке характеризує порядок максимуму.

Застосування дифракції: визначення хімічного складу речовини, встановлення швидкості обертання, хімічного складу й температури зірок в астрономії.

Джжерело: Дифракція світла

Практична робота

Практична робота.

Спостереження інтерференції та дифракції світла.

Мета роботи: навчитися спостерігати і пояснювати явища інтерференції та дифракції світла . Обладнання: сірники, свічка в металевій оправі, дротяне кільце з ручкою, стакан з мильним розчином,кільця Ньютона, пластинки скляні (скла предметні) 2шт., паперова серветка для скла, світлофільтр, щілина, капронова тканина, шпильки, кольорові олівці

І. Спостереження інтерференції за допомогою кілець Ньютона або скляних пластин

1. Дві скляні пластинки ретельно протріть, складіть разом і притисніть пальцями.
2. Розгляньте пластини в відбитому світлі на темному фоні (розташувати їх треба так, щоб на поверхні скла не утворювалися яскраві відблиски від вікон).
3. В окремих місцях стику пластин спостерігайте яскраві райдужні кільцеподібні смуги.
4. Простежте і запишіть, як змінюється форма і розміщення інтерференційних смуг зі зміною натиску пальцями на пластини.
5. Спостерігайте кільця Ньютона в монохроматичному світлі через світлофільтр. Чим вони відрізняються від картини в білому світлі?
6. Замалюйте за допомогою кольорових олівців отримані інтерференційні картини. ІІ. Спостереження інтерференції в мильній плівці
7. Опустіть дротяне кільце в мильний розчин, отримаєте мильну плівку.
8. Розташуйте її вертикально і розгляньте на темному фоні.
9. Спостерігайте за освітленням темних і світлих смуг і зміною їх ширини в міру зменшення товщини плівки.
10. Замалюйте за допомогою кольорових олівців отримані інтерференційні картини. ІІІ. Спостереження дифракції світла 1.Приставляємо щілину впритул до ока вертикально і дивимося на нитку лампи розжарення.
11. Спостерігаємо по обидва боки від нитки паралельні їй райдужні смужки.
12. Змінюємо ширину щілини в межах 0,05 - 0,8 мм. Як при цьому змінюється ширина дифракційних спектрів та відстань між ними?
13. Подивіться на лампу, розташувавши голку чи тонкий дріт вертикально, близько до ока.
14. Подивіться крізь капронову тканину на лампу. Повертаючи тканину навколо осі, добийтеся чіткої дифракційної картини у вигляді двох схрещених під прямим кутом дифракції смуг.

6.Повторіть спостереження із світлофільтром. 7. Розгляньте уважно під різними кутами поверхню компакт-диска. Поясніть, чому спостерігаємо дифракцію. 8. Замалюйте за допомогою кольорових олівців отримані дифракційні картини.

Освітній проект «На Урок» для вчителів

Интерференция в тонких плёнках - YouTube