Презентация на тему: Лекция № 12-13

Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Шкала электромагнитных излучений
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Оптическое излучение, его интенсивность
Интерференция электромагнитных волн
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Расчет интерференционной картины с двумя источниками
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Пространственно-временная когерентность
Лекция № 12-13
Опыт Юнга
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
Лекция № 12-13
1/30
Средняя оценка: 4.1/5 (всего оценок: 11)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (386 Кб)
1

Первый слайд презентации: Лекция № 12-13

ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ПРИРОДА СВЕТА. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА Литература: Павлов К.Б. Волновые свойства света. Учебное пособие. – М.: МВТУ, 1986, Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы. – М. – С.-П.: Физматлит, 1999.

Изображение слайда
2

Слайд 2

Волновая оптика изучает широкий круг закономерностей, связанных с процессами распространения света в материальных средах с учетом его волновой природы. К ней относятся: интерференция света, дифракция света, голография, поляризация света, дисперсия света. Вопросы, рассматриваемые в волновой оптике, вместе с вопросами, рассматриваемыми в квантовой оптике, в которой изучаются механизмы процессов испускания и поглощения света, составляют содержание физической оптики.

Изображение слайда
3

Слайд 3

Физическая оптика – наука о природе света и световых явлений. Геометрическая оптика рассматривает распространение света на основе представлений о световых лучах, исходя из эмпирически установленных законов. Ее методы широко используются при расчетах и проектировании самых сложных оптических систем и устройств. Геометрическая и физическая оптики являются частями единой и многосторонней науки о свете – оптики.

Изображение слайда
4

Слайд 4: Шкала электромагнитных излучений

В 60-х г.г. 19 века Максвелл теоретически открыл э/м волны. Экспериментальные данные измерений скорости света в вакууме и в воздухе совпали с расчетными значениями скорости распространения э/м волн: где c – скорость света в вакууме, n – показатель преломления среды.

Изображение слайда
5

Слайд 5

Поэтому предположили, что свет представляет собой э/м волны. Подтвердили э/м природу света опыты Г.Герца (в 1888 г.), показавшего, что для э/м волн имеют место те же законы отражения и преломления, что и для света. В разное время были открыты различные излучения, как и свет представляющие собой э/м волны и отличающиеся от света значениями длин соответствующих э/м волн.

Изображение слайда
6

Слайд 6

Радиоволны Инфракрасное (ИФ) излучение Видимый свет Ультрафиолетовое (УФ) излучение Рентгеновское ( R ) излучение γ - излучение Ядерные процессы Излучение атомов Переменные токи в проводниках и электронных потоках Излучение молекул Торможение заряженных частиц Шкала э/м волн

Изображение слайда
7

Слайд 7

Границы диапазона видимого света определяются способностью среднестатистического человеческого глаза регистрировать э/м излучение в интервале λ = 380 ÷ 780 нм. Нет принципиального различия между соответствующими излучениями в области перекрытия их диапазонов. Из-за сходства процессов, происходящих в источниках видимого света, УФ-, ИК- и рентгеновского излучений, эти диапазоны объединяют общим названием – оптическое излучение.

Изображение слайда
8

Слайд 8: Оптическое излучение, его интенсивность

E m = A – амплитуда светового вектора. Оптическое излучение, его интенсивность Интенсивность света – модуль среднего по времени значения плотности потока электромагнитной энергии где T – период световой волны, – среднее по времени значение вектора Пойнтинга

Изображение слайда
9

Слайд 9: Интерференция электромагнитных волн

Монохроматическая волна имеет определенную частоту. Интерференция волн. При взаимодействии двух и более когерентных волн происходит перераспределение энергии и интенсивности в пространстве: в одних местах возникают максимумы, в других – минимумы интенсивности.

Изображение слайда
10

Слайд 10

Когерентными называют такие колебания (и волны ) разность фаз Δα которых постоянна во времени, а частота – одинаковая ( ω 1 = ω 2 ). Если при сложении волн перераспределения энергии нет, говорим о принципе суперпозиции : результирующее колебание в данной точке пространства надо искать как геометрическую сумму. Рассмотрим сложение гармонических колебаний одного направления равных частот

Изображение слайда
11

Слайд 11

Согласно методу суперпозиции Пусть x α 1 О α α 2 x 2 x 1 x ω

Изображение слайда
12

Слайд 12

При амплитуда При амплитуда Если то

Изображение слайда
13

Слайд 13

Интенсивность результирующего колебания 1. При – усиление интенсивности световой волны

Изображение слайда
14

Слайд 14

тогда интенсивность световой волны – ослабление интенсивности световой волны 2. При 3. Если Δα будет меняться от времени то среднее значение т.е. интерференции нет.

Изображение слайда
15

Слайд 15

Интерференция характерна для волн любой природы и сравнительно просто наблюдается на опыте для волн на поверхности воды или для звуковых волн. Наблюдать интерференцию световых волн можно лишь при определенных условиях. В случае суперпозиции когерентных волн интенсивность результирующего колебания

Изображение слайда
16

Слайд 16

Свет, испущенный обычными (не лазерными) источниками, не бывает монохроматическим. Источники некогерентны. Когерентные световые волны можно получить и от обычных источников. Общий принцип их получения: волну, излучаемую одним источником света, разделяют тем или иным способом на две части и затем накладывают их друг на друга подходящим способом.

Изображение слайда
17

Слайд 17: Расчет интерференционной картины с двумя источниками

« 0 » «-1» «- 2 » y N 2 d S 2 Расчет интерференционной картины с двумя источниками Две волны, распространяющиеся в вакууме, исходят из когерентных источников и в области, где эти волны перекрываются (в зоне интерференции ) – должна возникать система чередующихся максимумов и минимумов освещенности, которую можно наблюдать на экране. S 1 l 1 l 2 L 

Изображение слайда
18

Слайд 18

Определим положение m -х максимумов (расстояние y m ). Сначала получим условия интерференционных максимумов и минимумов. Геометрическая разность хода – разность расстояний l 2 и l 1 от источников до интересующей нас точки N. В случае, когда волны от источников распространяются не в вакууме, а в среде с показателем преломления n, под Δ следует понимать не геометрическую, а оптическую разность хода ( 1 2.1)

Изображение слайда
19

Слайд 19

Разность фаз где волновое число

Изображение слайда
20

Слайд 20

Амплитуда Интенсивность Положим тогда

Изображение слайда
21

Слайд 21

если то Положим тогда если то

Изображение слайда
22

Слайд 22

Условие максимума интерференции ( 1 2. 2 ) где λ – длина волны в вакууме. Из геометрии ( 1 2. 3 ) Вычитая из второго уравнения (12. 3 ) первое, получаем ( 1 2. 4 )

Изображение слайда
23

Слайд 23

Учитывая, что L >> d, считаем, что Тогда Подставив условие максимума (12. 2 ) для вакуума ( n = 1 ), получаем положение m -х максимумов ( 1 2. 5 ) ( 1 2. 6 )

Изображение слайда
24

Слайд 24

Ширина интерференционной полосы – расстояние между m -м и ( m +1) -м максимумами: ( 1 2. 7 ) или где δ y не зависит от порядка максимума m ( 1 2. 8 )

Изображение слайда
25

Слайд 25: Пространственно-временная когерентность

Когерентность – согласованное протекание нескольких колебательных или волновых процессов. Временная когерентность : α 1 – α 2 = const (в данной точке пространства не зависит от времени). Пространственная когерентность : ( α 1 – α 2 ) для колебаний, происходящих в 2-х разных точках так называемой псевдоволновой поверхности остается неизменной.

Изображение слайда
26

Слайд 26

Псевдоволновая поверхность – волновая поверхность монохроматического источника. ρ ког ( l ког ) – радиус когерентности ( длина пространственной когерентности ) – расстояние вдоль псевдоволновой поверхности, на длине которого фаза случайным образом меняется на величину порядка π ( Δφ ~ π ). Лазер – источник с высокой когерентностью (пространственная и временная когерентность).

Изображение слайда
27

Слайд 27: Опыт Юнга

Длина когерентности ( 1 2. 9 )

Изображение слайда
28

Слайд 28

где m – максимальный порядок интерференции, соответствующий еще видимой светлой полосе c тепень монохроматичности света λ / Δλ Ширина когерентности. Щели S 1 и S 2 становятся некогерентными источниками, если где 2 d – расстояние между щелями ( 1 2. 10 )

Изображение слайда
29

Слайд 29

Интерференционная картина исчезает, когда ширина щели S ширина полосы Тогда где φ – угловая ширина щели S относительно диафрагмы с двумя щелями. ( 1 2.1 1 )

Изображение слайда
30

Последний слайд презентации: Лекция № 12-13

Получение устойчивой интерференционной картины возможно случае, если у исходной световой волны: l ког превышает оптическую разность хода складываемых колебаний, h ког превышает расстояние d между щелями. ( 1 2.1 2 ) Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы. — М. — С.-П.: Физматлит, 1999, стр. 85-93.

Изображение слайда