Слайд 2Характерным проявлением волновых свойств света
является дифракция света — отклонение от прямолинейного
![Характерным проявлением волновых свойств света является дифракция света — отклонение от прямолинейного](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-1.jpg)
распространения
на резких неоднородностях среды
Слайд 3Дифракция была открыта
Франческо Гримальди в конце XVII в.
Объяснение явления дифракции света
![Дифракция была открыта Франческо Гримальди в конце XVII в. Объяснение явления дифракции](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-2.jpg)
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
Слайд 4Принцип
Гюйгенса — Френеля
Для вывода законов отражения и преломления мы использовали
![Принцип Гюйгенса — Френеля Для вывода законов отражения и преломления мы использовали](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-3.jpg)
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
![Принцип Гюйгенса: каждая точка волновой поверхности является источником вторичных сферических волн](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-4.jpg)
Слайд 6Принцип
Гюйгенса-Френеля:
каждая точка волновой поверхности является источником вторичных сферических волн,
которые интерферируют
![Принцип Гюйгенса-Френеля: каждая точка волновой поверхности является источником вторичных сферических волн, которые интерферируют между собой](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-5.jpg)
между собой
Слайд 7Задание:
Попробуйте предположить как будет выглядеть дифракционная картина?
![Задание: Попробуйте предположить как будет выглядеть дифракционная картина?](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-6.jpg)
Слайд 9Задание:
Будет ли вид дифракционной картины зависеть от длины волны (цвета)?
Как будет выглядеть
![Задание: Будет ли вид дифракционной картины зависеть от длины волны (цвета)? Как](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-8.jpg)
дифракционная картина в белом свете?
Слайд 10Задание:
Попробуйте предложить идею опыта по наблюдению дифракции
![Задание: Попробуйте предложить идею опыта по наблюдению дифракции](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-9.jpg)
Слайд 11Построение дифракционной картины
от круглого отверстия
и круглого непрозрачного экрана
![Построение дифракционной картины от круглого отверстия и круглого непрозрачного экрана](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-10.jpg)
Слайд 12Дифракция от различных препятствий:
а) от тонкой проволочки;
б) от круглого
![Дифракция от различных препятствий: а) от тонкой проволочки; б) от круглого отверстия;](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-11.jpg)
отверстия;
в) от круглого непрозрачного экрана.
Слайд 13Препятствие – круглое отверстие R=3.9
![Препятствие – круглое отверстие R=3.9](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-12.jpg)
Слайд 14Препятствие – круглое отверстие R=3.3
![Препятствие – круглое отверстие R=3.3](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-13.jpg)
Слайд 19Зоны Френеля
Для того чтобы найти амплитуду световой волны от точечного монохроматического
![Зоны Френеля Для того чтобы найти амплитуду световой волны от точечного монохроматического](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-18.jpg)
источника света А в произвольной точке О изотропной среды, надо источник света окружить сферой радиусом r=ct
Слайд 20Зоны Френеля
Интерференция волны от вторичных источников, расположенных на этой поверхности, определяет
![Зоны Френеля Интерференция волны от вторичных источников, расположенных на этой поверхности, определяет](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-19.jpg)
амплитуду в рассматриваемой точке P,
т. е. необходимо произвести сложение когерентных колебаний от всех вторичных источников на волновой поверхности
Слайд 21Зоны Френеля
Так как расстояния от них до точки О различны, то
![Зоны Френеля Так как расстояния от них до точки О различны, то](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-20.jpg)
колебания будут приходить в различных фазах.
Наименьшее расстояние от точки О до волновой поверхности В равно r0
Слайд 22Зоны Френеля
Первая зона Френеля ограничивается точками волновой поверхности, расстояния от которых
![Зоны Френеля Первая зона Френеля ограничивается точками волновой поверхности, расстояния от которых](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-21.jpg)
до точки О равны:
где λ — длина световой волны
Слайд 23Зоны Френеля
Вторая зона:
Аналогично определяются границы других зон
![Зоны Френеля Вторая зона: Аналогично определяются границы других зон](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-22.jpg)
Слайд 25Дифракционные картины
от одного препятствия с разным числом открытых зон
![Дифракционные картины от одного препятствия с разным числом открытых зон](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-24.jpg)
Слайд 27Интерференционные экстремумы
Если разность хода от двух соседних зон равна половине длины волны,
![Интерференционные экстремумы Если разность хода от двух соседних зон равна половине длины](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-26.jpg)
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 28Темные и светлые пятна
Таким образом, если на препятствии укладывается целое число длин
![Темные и светлые пятна Таким образом, если на препятствии укладывается целое число](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-27.jpg)
волн, то они гасят друг друга и в данной точке наблюдается минимум (темное пятно). Если нечетное число полуволн, то наблюдается максимум (светлое пятно)
Слайд 29Зонные пластинки
На этом принципе основаны т.н. зонные пластинки
![Зонные пластинки На этом принципе основаны т.н. зонные пластинки](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-28.jpg)
Слайд 31Получение изображения
с помощью зонной пластинки
![Получение изображения с помощью зонной пластинки](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-30.jpg)
Слайд 32Условия наблюдения дифракции
Дифракция происходит на предметах любых размеров, а не только соизмеримых
![Условия наблюдения дифракции Дифракция происходит на предметах любых размеров, а не только](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-31.jpg)
с длиной волны λ
Слайд 33Условия наблюдения дифракции
Трудности наблюдения заключаются в том, что вследствие малости длины световой
![Условия наблюдения дифракции Трудности наблюдения заключаются в том, что вследствие малости длины](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-32.jpg)
волны интерференционные максимумы располагаются очень близко друг к другу, а их интенсивность быстро убывает
Слайд 34Границы применимости
геометрической оптики
Дифракция наблюдается хорошо на расстоянии
Если , то дифракция
![Границы применимости геометрической оптики Дифракция наблюдается хорошо на расстоянии Если , то](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-33.jpg)
невидна и получается резкая тень (d - диаметр экрана).
Эти соотношения определяют границы применимости геометрической оптики
Слайд 35Границы применимости
геометрической оптики
Если наблюдение ведется на расстоянии , где d—размер предмета,
![Границы применимости геометрической оптики Если наблюдение ведется на расстоянии , где d—размер](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-34.jpg)
то начинают проявляться волновые свойства света
Слайд 36Соотношения длины волны и размера препятствия
На рис. показана примерная зависимость результатов опыта
![Соотношения длины волны и размера препятствия На рис. показана примерная зависимость результатов](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-35.jpg)
по распространению волн в зависимости от соотношения размеров препятствия и длины волны.
Слайд 37Интерференционные картины
от разных точек предмета перекрываются, и изображение смазывается, поэтому прибор не
![Интерференционные картины от разных точек предмета перекрываются, и изображение смазывается, поэтому прибор](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-36.jpg)
выделяет отдельные детали предмета. Дифракция устанавливает предел разрешающей способности любого оптического прибора
Слайд 38Разрешающая способность
человеческого глаза
приблизительно равна одной угловой минуте:
где D — диаметр
![Разрешающая способность человеческого глаза приблизительно равна одной угловой минуте: где D —](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-37.jpg)
зрачка; телескопа α=0,02'';
у микроскопа увеличение не более 2.103 раз.
Можно видеть предметы, размеры которых
соизмеримы с длиной световой волны
Слайд 39Дифракционная решетка
Дифракционные решетки, представляющие собой точную систему штрихов некоторого профиля, нанесенную на
![Дифракционная решетка Дифракционные решетки, представляющие собой точную систему штрихов некоторого профиля, нанесенную](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-38.jpg)
плоскую или вогнутую оптическую поверхность, применяются в спектральном приборостроении, лазерах, метрологических мерах малой длины и т.д
Слайд 42Дифракционная решетка
Величина d = a + b называется постоянной (периодом) дифракционной
![Дифракционная решетка Величина d = a + b называется постоянной (периодом) дифракционной](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-41.jpg)
решетки, где а — ширина щели; b — ширина непрозрачной части
Слайд 43Дифракционная решетка
Угол ϕ - угол отклонения световых волн вследствие дифракции.
Наша задача
![Дифракционная решетка Угол ϕ - угол отклонения световых волн вследствие дифракции. Наша](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-42.jpg)
- определить, что будет наблюдаться в произвольном направлении ϕ - максимум или минимум
Слайд 44Дифракционная решетка
Оптическая разность хода
Из условия максимума интерференции получим:
![Дифракционная решетка Оптическая разность хода Из условия максимума интерференции получим:](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-43.jpg)
Слайд 45Дифракционная решетка
Следовательно:
- формула дифракционной решетки.
Величина k — порядок дифракционного максимума
![Дифракционная решетка Следовательно: - формула дифракционной решетки. Величина k — порядок дифракционного](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-44.jpg)
( равен 0, ± 1, ± 2 и т.д.)
Слайд 46Определение λ с помощью дифракционной решетки
![Определение λ с помощью дифракционной решетки](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-45.jpg)
Слайд 48Гримальди Франческо
2.IV.1618 - 28.XII.1663
Итальянский ученый. С 1651 года - священник.
Открыл дифракцию света,
![Гримальди Франческо 2.IV.1618 - 28.XII.1663 Итальянский ученый. С 1651 года - священник.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-47.jpg)
систематически ее изучал и сформулировал некоторые правила. Описал солнечный спектр, полученный с помощью призмы. В 1662 г. определил величину поверхности Земли.
Слайд 49Френель Огюст Жан (10.V.1788 - 14.VII.1827)
Французский физик. Научные работы посвящены физической оптике.
![Френель Огюст Жан (10.V.1788 - 14.VII.1827) Французский физик. Научные работы посвящены физической](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-48.jpg)
Дополнил известный принцип Гюйгенса, введя так называемые зоны Френеля (принцип Гюйгенса - Френеля). Разработал в 1818 году теорию дифракции света
Слайд 50Юнг Томас
13.IV.1773-10.V.1829
Английский ученый. Полиглот. Научился читать в 2 года. Объяснил аккомодацию
![Юнг Томас 13.IV.1773-10.V.1829 Английский ученый. Полиглот. Научился читать в 2 года. Объяснил](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-49.jpg)
глаза, обнаружил интерференцию звука, объяснил интерференцию света, и ввел этот термин. Измерил длины волн световых лучей. Исследовал деформацию
Слайд 51Араго Доменик Франсуа
(26.II.1786-2.X.1853)
Французский физик и политический деятель. Автор многих открытий по
![Араго Доменик Франсуа (26.II.1786-2.X.1853) Французский физик и политический деятель. Автор многих открытий](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-50.jpg)
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 52Фраунгофер Йозеф
(6.III.1787- 7.VI.1826)
Немецкий физик.
Научные работы относятся к физической
![Фраунгофер Йозеф (6.III.1787- 7.VI.1826) Немецкий физик. Научные работы относятся к физической оптике.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-51.jpg)
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 53Пуассон Семион Дени (21.VI.1781 - 25.IV.1840)
Французский механик, математик, физик, член Парижской
![Пуассон Семион Дени (21.VI.1781 - 25.IV.1840) Французский механик, математик, физик, член Парижской](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/361229/slide-52.jpg)
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)