Слайд 1Дифракция света
Prezentacii.com
Слайд 2Характерным проявлением волновых свойств света является дифракция света —
отклонение
от прямолинейного распространения
на резких неоднородностях среды
Слайд 3Дифракция 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
Биографии
Слайд 4Принцип
Гюйгенса — Френеля
Для вывода законов отражения и
преломления мы использовали принцип Гюйгенса. Френель дополнил его формулировку для
объяснения явления дифракции
Определите, какое дополнение ввел Френель?
Слайд 5Принцип
Гюйгенса:
каждая точка волновой поверхности является источником вторичных
сферических волн
Слайд 6Принцип
Гюйгенса-Френеля:
каждая точка волновой поверхности является источником вторичных сферических
волн,
которые интерферируют между собой
Слайд 7Задание:
Попробуйте предположить как будет выглядеть дифракционная картина?
Слайд 9Задание:
Будет ли вид дифракционной картины зависеть от длины волны (цвета)?
Как
будет выглядеть дифракционная картина в белом свете?
Слайд 10Задание:
Попробуйте предложить идею опыта по наблюдению дифракции
Слайд 11Построение дифракционной картины от
круглого отверстия
и круглого непрозрачного экрана
Слайд 12Дифракция от различных препятствий:
а) от тонкой проволочки;
б) от
круглого отверстия;
в) от круглого непрозрачного экрана.
Слайд 16Зоны Френеля
Для того чтобы найти амплитуду световой
волны от точечного монохроматического источника света А в произвольной точке
О изотропной среды, надо источник света окружить сферой радиусом r=ct
Слайд 17Зоны Френеля
Интерференция волны от вторичных источников, расположенных
на этой поверхности, определяет амплитуду в рассматриваемой точке P,
т. е. необходимо произвести сложение когерентных колебаний от всех вторичных источников на волновой поверхности
Слайд 18Зоны Френеля
Так как расстояния от них до точки
О различны, то колебания будут приходить в различных фазах.
Наименьшее расстояние от точки О до волновой поверхности В равно r0
Слайд 19Зоны Френеля
Первая зона Френеля ограничивается точками волновой
поверхности, расстояния от которых до точки О равны:
где — длина световой волны
Слайд 20Зоны Френеля
Вторая зона:
Аналогично определяются границы
других зон
Слайд 22Дифракционные картины от одного препятствия
с разным числом открытых зон
Слайд 24Если 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
Слайд 25Таким 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)
Слайд 26Зонные пластинки
На этом принципе основаны т.н. зонные
пластинки
Слайд 28Получение изображения
с помощью зонной пластинки
Слайд 29Условия наблюдения дифракции
Дифракция происходит на предметах любых размеров, а не
только соизмеримых с длиной волны
Слайд 30Условия 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
Слайд 31Границы применимости
геометрической оптики
Дифракция наблюдается хорошо на расстоянии
Если
, то дифракция невидна и получается резкая тень (d - диаметр экрана).
Эти соотношения определяют границы применимости геометрической оптики
Слайд 32Границы применимости
геометрической оптики
Если наблюдение ведется на расстоянии
, где d—размер предмета, то начинают
проявляться волновые свойства света
Слайд 33Соотношения длины волны и размера препятствия
На рис. показана примерная зависимость
результатов опыта по распространению волн в зависимости от соотношения размеров
препятствия и длины волны.
Слайд 34Интерференционные картины от разных точек предмета перекрываются, и изображение смазывается,
поэтому прибор не выделяет отдельные детали предмета. Дифракция устанавливает предел
разрешающей способности любого оптического прибора
Слайд 35Разрешающая способность человеческого глаза приблизительно равна одной угловой минуте:
, где D —
диаметр зрачка; телескопа =0,02''; у микроскопа увеличение не более 2.103 раз. Можно видеть предметы, размеры которых соизмеримы с длиной световой волны
Слайд 36Дифракционная 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
Слайд 39Дифракционная решетка
Величина d = a + b называется постоянной
(периодом) дифракционной решетки, где а — ширина щели; b —
ширина непрозрачной части
Слайд 40Дифракционная решетка
Угол - угол отклонения световых волн вследствие дифракции.
Наша задача - определить, что будет наблюдаться в произвольном направлении
- максимум или минимум
Слайд 41Дифракционная решетка
Оптическая разность хода
Из условия максимума интерференции получим:
Слайд 42Дифракционная решетка
Следовательно:
- формула дифракционной решетки.
Величина k — порядок
дифракционного максимума
( равен 0, 1, 2 и
т.д.)
Слайд 43Определение с помощью дифракционной решетки
Слайд 45Гримальди Франческо
2.IV.1618 - 28.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.
Слайд 46Френель Огюст Жан (10.V.1788 - 14.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
Слайд 47Юнг Томас
13.IV.1773-10.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
Слайд 48Араго Доменик Франсуа
(26.II.1786-2.X.1853)
Французский физик и политический деятель.
Автор многих открытий по оптике и электромагнетизму: хроматическую поляризацию света,
вращение плоскости поляризации, намагничивание железных опилок вблизи проводника с током. Установил связь полярных сияний с магнитными бурями. По его указаниями А.Физо и У.Фуко измерили скорость света, а У.Леверье открыл планету Нептун
Слайд 49Фраунгофер Йозеф
(6.III.1787- 7.VI.1826)
Немецкий физик.
Научные работы относятся к физической оптике. Внёс существенный вклад
в исследование дисперсии и создание ахроматических линз. Фраунгофер изучал дифракцию в параллельных лучах (так называемая дифракция Фраунгофера).Сначала от одной щели, а потом от многих. Большой заслугой учёного является использование(с 1821 года) дифракционных решеток для исследования спектров (некоторые исследователи считают его даже изобретателем первой дифракционной решетки)
Слайд 50Пуассон Семион Дени (21.VI.1781 - 25.IV.1840)
Французский механик, математик,
физик, член Парижской академии наук (с 1812 года). Физические исследования
относятся к магнетизму, капиллярности, теории упругости, гидромеханике, теории колебаний, теории света. Член Петербургской академии наук (с 1826 года)