фізика 8.21

 16.02.2023

Уроки 62, 63

Тема. Інтерференція і дифракція світлових хвиль. Розв'язування задач

Завдання:

1. Опрацювати теоретичний матеріал
2. Записати конспект в зошит
3. Переглянути відео, нище за посиланням
4. Записати розв'язок задач з відео в зошит

https://www.youtube.com/watch?v=62psqpOMmGU

https://www.youtube.com/watch?v=_kf7guE1AMw

https://www.youtube.com/watch?v=WCdeV2nWKTU

З курсу фізики 9 класу відомо, що світло – це електромагнітне випромінювання з короткою довжиною хвилі. І як будь-який хвильовий процес, світлу властиві хвильові явища, зокрема інтерференція і дифракція. Поговоримо коротко про явище інтерференції і дифракції світла.

Інтерференція світла

Інтерференція – це додавання в просторі двох хвиль, при якому утворюється постійне в часі розподіл амплітуд коливань середовища.

Таке постійне в часі розподіл можливо лише тільки в тому випадку, якщо складаються хвилі матимуть однакову довжину хвилі, і різниця фаз джерел буде постійною (тобто хвилі будуть когерентними). У цьому випадку в різних точках простору умови складання хвиль будуть різні, але постійні. Це призведе до того, що в одному місці хвилі будуть складатися, а в іншому — відніматися. У разі світла виникне інтерференційна картина: чергування темних і світлих областей. Яка саме область буде в даній точці, залежить від того, яку відстань пройшла від джерела кожна хвиля.

У точці буде спостерігатися максимум інтерференційної картини, якщо різниця ходу двох хвиль буде дорівнює цілому числу довжин хвиль. Мінімум інтерференційної картини буде спостерігатися, якщо різниця ходу складе непарне число напівхвиль.

Найлегше спостерігати інтерференцію світла на тонких плівках (наприклад, на плівці мильного міхура або масла на воді). Світлова хвиля, частково відбиваючись від різних сторін плівки, складається і віднімається відповідно до зазначених формулами. В результаті ми можемо бачити чергування світлих і темних областей на плівці. При цьому, якщо світло білий, що являє собою суміш основних кольорів спектра, то умови максимуму і мінімуму будуть різними для різної довжини хвиль, і інтерференційні переливи будуть райдужними.

Дифракція світла

Іншим хвильовим явищем, яке демонструє світло, є дифракція.

Дифракція – це огинання хвилями перешкод і викривлення прямолінійного напрямку їх поширення.

Найпростіше спостерігати дифракцію світла, якщо світло від віддаленого джерела перекрити непрозорою шторкою з маленьким круглим отвором. Далі на екрані розмір світлової плями буде відрізнятися від розміру отвору, порушуючи лінійне поширення світлових хвиль.

Іншим свідченням дифракції світла є межа збільшення мікроскопа. Якщо розглянутий об’єкт занадто малий, то світлові хвилі починають його огинати, і побачити його стає неможливо.

Дослід Юнга

Для спостереження явища інтерференції і дифракції світла в 1802 р Т. Юнг поставив досвід, що став класичним.

Спершу світло пропускалося крізь перший невеликий отвір, за яким, відповідно до принципу Гюйгенса, утворювалася сферична світлова хвиля. А потім ця хвиля пропускалася через два розташованих поруч маленьких отвори. Оскільки на два отвори падала одна і та ж хвиля, хвилі за цими отворами були когерентними і при накладенні давали інтерференційну картину чергування темних і світлих смуг.

В результаті можна було бачити обидва явища: дифракцію світлових хвиль, що виходять з двох отворів, і їх інтерференцію на екрані.

Що ми дізналися?

Інтерференція – це додавання двох поширюються в просторі хвиль однакової довжини хвилі. Дифракція – це відхилення поширення хвилі від прямолінійного, а також огинання нею перешкод. Оскільки світло – це електромагнітна хвиля, він демонструє обидва ці явища.