Курс общей физики, Т.2

Курс общей физики, Т.2

Савельев И. В. Курс общей физики: Учеб. пособие. В 3-х т. Т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. — 3-е изд., испр. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. — 496 с. Второй том трехтомного курса общей физики, созданного профессором Московского инженерно-физического института, заслуженным деятелем науки и техники РСФСР, лауреатом Государственной премии СССР И. В. Савельевым. Главная цель книги — ознакомить студентов с основными идеями и методами физики. Особое внимание обращено на разъяснение смысла физических законов и на сознательное применение их. Для втузов с расширенной программой по физике, однако изложение построено так, что, опустив отдельные места, книгу можно использовать для втузов с обычной программой. Оглавление ПРЕДИСЛОВИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ЧАСТЬ 1. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ § 1. Электрический заряд § 2. Закон Кулона § 3. Системы единиц § 4. Рационализованная запись формул § 5. Электрическое поле. Напряженность поля § 6. Потенциал § 7. Энергия взаимодействия системы зарядов § 8. Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом § 9. Диполь § 10. Поле системы зарядов на больших расстояниях § 11. Описание свойств векторных полей Дивергенция. Циркуляция. Теорема Стокса. § 12. Циркуляция и ротор электростатического поля § 13. Теорема Гаусса § 14. Вычисление полей с помощью теоремы Гаусса Поле двух разноименно заряженных плоскостей. Поле заряженной сферической поверхности. Поле объемно-заряженного шара. ГЛАВА II. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ДИЭЛЕКТРИКАХ § 15. Полярные и неполярные молекулы § 16. Поляризация диэлектриков § 17. Поле внутри диэлектрика § 18. Объемные и поверхностные связанные заряды § 19. Вектор электрического смешения § 20. Примеры на вычисление поля в диэлектриках § 21. Условия на границе двух диэлектриков § 22. Силы, действующие на заряд в диэлектрике § 23. Сегнетоэлектрики ГЛАВА III. ПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ § 24. Равновесие зарядов на проводнике § 25. Проводник во внешнем электрическом поле § 26. Электроемкость § 27. Конденсаторы ГЛАВА IV. ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ § 28. Энергия заряженного проводника § 29. Энергия заряженного конденсатора § 30. Энергия электрического поля ГЛАВА V. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК § 31. Электрический ток § 32. Уравнение непрерывности § 33. Электродвижущая сила § 34. Закон Ома. Сопротивление проводников § 35. Закон Ома для неоднородного участка цепи § 36. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа § 37. Мощность тока § 38. Закон Джоуля — Ленца ГЛАВА VI. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ § 39. Взаимодействие токов § 40. Магнитное поле § 41. Поле движущегося заряда § 42. Закон Био — Савара § 43. Сила Лоренца § 44. Закон Ампера § 45. Магнитное взаимодействие как релятивистский эффект § 46. Контур с током в магнитном поле § 47. Магнитное поле контура с током § 48. Работа, совершаемая при перемещении тока в магнитном § 49. Дивергенция и ротор магнитного поля § 50. Поле соленоида и тороида ГЛАВА VII. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ § 51. Намагничение магнетика § 52. Напряженность магнитного поля § 53. Вычисление поля в магнетиках § 54. Условия на границе двух магнетиков § 55. Виды магнетиков § 56. Магнитомеханические явления § 57. Диамагнетизм § 58. Парамагнетизм § 59. Ферромагнетизм ГЛАВА VIII. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ § 60. Явление электромагнитной индукции § 61. Электродвижущая сила индукции § 62. Методы измерения магнитной индукции § 63. Токи Фуко § 64. Явление самоиндукции § 65. Ток при замыкании и размыкании цепи § 66. Взаимная индукция § 67. Энергия магнитного поля § 68. Работа перемагничивания ферромагнетика ГЛАВА IX. УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА § 69. Вихревое электрическое поле § 70. Ток смещения § 71. Уравнения Максвелла ГЛАВА X. ДВИЖЕНИЕ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ § 72. Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле § 73. Отклонение движущихся заряженных частиц электрическим и магнитным полями § 74. Определение заряда и массы электрона § 75. Определение удельного заряда ионов. Масс-спектрографы § 76. Ускорители заряженных частиц ГЛАВА XI. КЛАССИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ МЕТАЛЛОВ § 77. Природа носителей тока в металлах § 78. Элементарная классическая теория металлов § 79. Эффект Холла ГЛАВА XII. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ГАЗАХ § 80. Несамостоятельная и самостоятельная проводимость § 81. Несамостоятельный газовый разряд § 82. Ионизационные камеры и счетчики § 83. Процессы, приводящие к появлению носителей тока при самостоятельном разряде § 84. Газоразрядная плазма § 85. Тлеющий разряд § 86. Дуговой разряд § 87. Искровой и коронный разряды ГЛАВА XIII. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ § 88. Квазистационарные токи § 89. Свободные колебания в контуре без активного сопротивления § 90. Свободные затухающие колебания § 91. Вынужденные электрические колебания § 92. Переменный ток ЧАСТЬ 2. ВОЛНЫ § 93. Распространение волн в упругой среде § 94. Уравнения плоской и сферической волн § 95. Уравнение плоской волны, распространяющейся в произвольном направлении § 96. Волновое уравнение § 97. Скорость упругих волн в твердой среде § 98. Энергия упругой волны § 99. Стоячие волны § 100. Колебания струны § 101. Звук § 102. Скорость звука в газах § 103. Эффект Доплера для звуковых волн ГЛАВА XV. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ § 104. Волновое уравнение для электромагнитного поля § 105. Плоская электромагнитная волна § 106. Экспериментальное исследование электромагнитных волн § 107. Энергия электромагнитных волн § 108. Импульс электромагнитного поля § 109. Излучение диполя ЧАСТЬ 3. ОПТИКА § 110. Световая волна § 111. Представление гармонических функций с помощью экспонент § 112. Отражение и преломление плоской волны на границе двух диэлектриков § 113. Световой поток § 114. Фотометрические величины и единицы § 115. Геометрическая оптика § 116. Центрированная оптическая система § 117. Тонкая линза § 118. Принцип Гюйгенса ГЛАВА XVII. ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА § 119. Интерференция световых волн § 120. Когерентность § 121. Способы наблюдения интерференции света § 122. Интерференция света при отражении от тонких пластинок § 123. Интерферометр Майкельсона § 124. Многолучевая интерференция ГЛАВА XVIII. ДИФРАКЦИЯ СВЕТА § 126. Принцип Гюйгенса—Френеля § 127. Зоны Френеля § 128. Дифракция Френеля от простейших преград § 129. Дифракция Фраунгофера от щели § 130. Дифракционная решетка § 131. Дифракция рентгеновских лучей § 132. Разрешающая сила объектива § 133. Голография ГЛАВА XIX. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА § 134. Естественный и поляризованный свет § 135. Поляризация при отражении и преломлении § 136. Поляризация при двойном лучепреломлении § 137. Интерференция поляризованных лучей § 138. Прохождение плоскополяризованного света через кристаллическую пластинку § 139. Кристаллическая пластинка между двумя поляризаторами § 140. Искусственное двойное лучепреломление § 141. Вращение плоскости поляризации ГЛАВА XX. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН С ВЕЩЕСТВОМ § 142. Дисперсия света § 143. Групповая скорость § 144. Элементарная теория дисперсии § 145. Поглощение света § 146. Рассеяние света § 147. Эффект Вавилова — Черенкова ГЛАВА XXI. ОПТИКА ДВИЖУЩИХСЯ СРЕД § 148. Скорость света § 149. Опыт Физо § 150. Опыт Майкельсона § 151. Эффект Доплера ПРИЛОЖЕНИЯ I. Единицы электрических и магнитных величин в СИ и в гауссовой системе Приложение II. Основные формулы электромагнетизма в СИ и в гауссовой системе Приложение III. Векторный потенциал

Презентация «Дифракция света»

Проверка домашнего задания

• Интерференция света.
• Условия когерентности световых волн.
• Проявление в природе.
• Применение интерференции.
• Цвета тонких плёнок.
• Кольца Ньютона.

Волновая оптика Дифракция света

цель

план

Цели урока:

• Рассмотрев физическую сущность дифракции волн, изучить условия ее возникновения.
• Используя принцип Гюйгенса – Френеля, объяснить явление дифракции света.
• Выделить связь явлений интерференции и дифракции света на примере опыта Юнга.

План урока:

• Изучение темы «Дифракция механических волн».
• Дифракция света:

• опыт Юнга; принцип Гюйгенса-Френеля; объяснение явления дифракции; применение дифракции света.
• опыт Юнга; принцип Гюйгенса-Френеля; объяснение явления дифракции; применение дифракции света.
• опыт Юнга;
• принцип Гюйгенса-Френеля;
• объяснение явления дифракции;
• применение дифракции света.

• Границы применимости геометрической оптики.
• Комментарий д/з.

Дифракция механических волн

— нарушение закона прямолинейного распространения волн.

Дифракция происходит всегда , когда волны распространяются в неоднородной среде.

Случаи, когда дифракция наблюдается ярко:

Задачи

• Если в театре встать за колонной, то артиста не видно, а голос его слышен. Почему?

• Почему люди в лесу, чтобы не потерять друг друга, кричат?

Как и почему происходит дифракция?

Как и почему происходит дифракция?

Как и почему происходит дифракция?

Дифракционные явления были хорошо известны еще во времена Ньютона.

Первое качественное объяснение явления дифракции на основе волновых представлений было дано английским ученым Т. Юнгом.

Цель:

Выделить связь явлений интерференции и дифракции света на примере опыта Юнга.

Опыт Т. Юнга. 1802 г.

В опыте Юнга свет от источника, в качестве которого служила узкая щель S , падал на экран с двумя близко расположенными щелями S 1 и S 2.

Проходя через каждую из щелей, световой пучок уширялся вследствие дифракции, поэтому на белом экране Э световые пучки, прошедшие через щели S 1 и S 2, перекрывались.

В области перекрытия световых пучков наблюдалась интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос.

Юнг впервые определил длины волн световых лучей разного цвета.

Схема опыта Юнга

Дифракцией света

называется совокупность явлений,

• наблюдаемых при распространении света в среде с резкими неоднородностями
• и связанных с отклонениями от законов геометрической оптики.

Дифракция света

— приводит к огибанию световыми волнами препятствий и проникновению света в область геометрической тени.

Дифракция света сопровождается интерференцией.

Интерферируют волны, обогнувшие препятствие (опыт Юнга) .

Французский ученый О. Френель развил количественную теорию дифракционных явлений (1818 г.).

В основу теории Френель положил принцип Гюйгенса, дополнив его идеей об интерференции вторичных волн.

Принцип Гюйгенса — Френеля

– каждая точка любой воображаемой поверхности, окружающей один или несколько источников света, является центром вторичных световых волн, которые когерентны, и интенсивность света в любой точке пространства есть результат интерференции этих вторичных волн.

Принцип Гюйгенса–Френеля является основным постулатом волновой теории, впервые позволившим объяснить дифракционные явления.

• Дифракционная картина

Дифракция на круглом отверстии

Применение дифракции Дифракционная решетка

– оптический прибор, представляющий собой совокупность большого числа регулярно расположенных штрихов (щелей, выступов), нанесенных на некоторую поверхность (от 0,25 до 6000 штрихов на 1 мм).

Применение дифракции Дифракционная решетка

• Существуют отражательные и прозрачные дифракционные решетки.
• Дифракционные решетки используются для разложения электромагнитного излучения в спектр.

Границы применимости геометрической оптики

Законы геометрической оптики выполняются достаточно точно лишь в том случае, если размеры препятствий на пути распространения света много больше длины световой волны.

Разрешающая способность оптических приборов

• Нельзя получить отчетливые изображения мелких предметов (микроскоп)

L

• Предельное угловое расстояние между светящимися точками, при котором их можно различать, определяется отношением (телескоп)

λ / D

L – линейный размер предмета

λ – длина волны

D – диаметр объектива

Домашнее задание

• § 70, 71
• Экспериментальные задачи:

• В куске картона сделайте иглой отверстие и посмотрите через него на раскалённую нить электрической лампы. Что вы видите? Объясните. Посмотрите на нить электрической лампы через птичье перо, батистовый платок или капроновую ткань. Что вы наблюдаете? Объясните. Посмотрите на поверхность лазерного диска. Объясните причину образования радужной картины.
• В куске картона сделайте иглой отверстие и посмотрите через него на раскалённую нить электрической лампы. Что вы видите? Объясните.
• Посмотрите на нить электрической лампы через птичье перо, батистовый платок или капроновую ткань. Что вы наблюдаете? Объясните.
• Посмотрите на поверхность лазерного диска. Объясните причину образования радужной картины.

Итоги урока:

Волновая оптика Дифракция света

Принцип Гюйгенса

Геометрическая оптика

α

α

β

γ

α = β

Опыт Юнга

Дифракция света и эксперимент Юнга с двумя щелями — HSC Physics – Science Ready

Это часть курса HSC Physics по теме Light: Wave Model.

Программа HSC по физике

• проводить исследования для качественного анализа дифракции света

• проведение исследований для количественного анализа интерференции света с использованием двухщелевого аппарата и дифракционных решеток dsinθ=mλ (АЦФ216, АЦФ217, АЦФ240)

Дифракция и эксперимент Юнга с двумя щелями

Как проводить расчеты, связанные с дифракцией

 

Что такое дифракция?

Дифракция — это поведение волны при рассеянии, когда она проходит через маленькое отверстие или вокруг конца объекта.

Когда свет проходит через апертуру, щель или вокруг изгиба/края объекта, он также подвергается эффекту рассеяния, заставляя его распространяться наружу.

 

Процесс рассеяния изменяет направление распространения света. Степень изгиба зависит от относительной разницы между его длиной волны и размером щели.

• Если размер щели меньше или равен длине волны света, возникает значительная дифракция. Чем меньше щель, тем больше степень дифракции.
• Если размер щели больше длины волны света, дифракция все равно происходит, но невооруженным глазом не заметна.

Примеры дифракции можно увидеть во всех типах волн, включая все электромагнитные волны, звуковые волны или волны, наблюдаемые в воде.

• Дифракция света создает уникальный повторяющийся рисунок

Дифракция света создает повторяющийся узор, в котором в центре наблюдается белая полоса, а полосы радуги расходятся от центра, каждая из которых разделена темным пространством.

«Разрешение» каждой радужной полосы становится более размытым и слабым по мере удаления от центральной белой полосы.

Волновая модель света Гюйгенса

Волновая модель света Гюйгенса обычно используется для понимания эффекта дифракции.

В 17 ^-м -м веке Христиан Гюйгенс предположил, что, когда волна достигает отверстия, ее волновой фронт можно воспринимать как отдельные точки, излучающие сферические вторичные вейвлеты.

 

 

Когда свет проходит через щель, некоторые из этих вейвлетов блокируются и больше не могут распространяться. В результате новый волновой фронт формируется из интерференции между вейвлетами, которые успели пройти через отверстие. Отсутствие вейвлетов на периферии приводит к тому, что волновой фронт рассеивается и распространяется наружу.

Волновая модель света Гюйгенса также дает правдоподобное объяснение того, почему волны дифрагируют вокруг края непрозрачного материала. Это связано с тем, что объект препятствует распространению некоторых вейвлетов.

Дифракционная картина через двойную щель

В 1818 году Френель усовершенствовал теорию Гюйгенса, добавив свою теорию интерференции. Вместе их теории могли бы объяснить как эффект дифракции, так и наличие темных полос. Френель предположил, что дифракционная картина, полученная от белого света, является результатом конструктивной и деструктивной интерференции между вторичными «волнами», испускаемыми исходным волновым фронтом.

• Когда волны не совпадают по фазе, они подвергаются деструктивной интерференции . Это приводит к темным полосам или « минимумам » дифракции.
• Когда волны находятся в фазе, они подвергаются конструктивной интерференции . Это приводит к спектральным полосам или « максимумам » дифракции.

Интенсивность каждой спектральной полосы уменьшается по мере удаления от центра. Это связано с тем, что интенсивность дифрагированного луча света тем ниже, чем больше угол дифракции от средней линии (θ).

  

Эксперимент Янга с двумя щелями

В 1801 году Томас Юнг провел эксперимент с использованием аппарата с двумя щелями. Монохроматический источник света светил через две узкие щели, разделенные очень небольшим расстоянием. Непосредственно за двухщелевым аппаратом устанавливали смотровой экран.

Корпускулярная (частичная) модель света Ньютона и волновая модель света Гюйгенса сделали разные предсказания относительно картины света, формируемой на экране.

 

Наблюдения Юнга подтвердили волновую модель света.

Если бы свет был частицей или состоял из частиц, то на смотровом экране наблюдались бы только световые частицы, проходящие через щели. Эти пятна располагались на большем расстоянии, чем расстояние между щелями, и имели чередующиеся темные и светлые пятна (минимумы и максимумы).

Качественные наблюдения Юнга показали, что свет не может быть частицей по своей природе, поскольку в противном случае он производил бы только две яркие полосы непосредственно за двумя щелями.

 

Анализ дифракционной картины

Кроме того, яркие пятна имеют разную интенсивность, и их положение можно рассчитать для заданной длины волны света.

 

Конструктивная интерференция дает максимумы

Когда разница фаз между двумя волнами составляет ровно одну длину волны, они подвергаются конструктивной интерференции.

$$d\sin{\theta} = m\lambda$$ 

Где d — расстояние между двумя щелями, а m — «порядок» интерференции.

m = 0, ±1, ±2… 

 

Порядок интерференции начинается с 0, что соответствует центральной полосе на смотровой доске. Интенсивность полосы уменьшается с более высокими порядками интерференции.

 

Минимум образования разрушающих помех

Когда разница в фазе между двумя волнами точно или кратна половине длины волны, они будут подвергаться деструктивной интерференции.

 

$$d\sin{\theta} = (m+\frac{1}{2})\lambda$$ 

Где d — расстояние между двумя щелями, а m — «порядок» интерференции. m = 0, 1, 2, 3…

 

Количество максимумов

Для конкретной длины волны света и расстояния ( d ) между щелями количество порядков ( m ) ярких пятен (максимумов) конечно. Максимум не может образовываться более чем на 90 градусов от средней линии между двумя щелями. Таким образом, угол, при котором формируется самый дальний максимум, должен быть меньше 90º.

Подставьте угол 90º в уравнение дифракции, наибольший порядок будет

$$m = \frac{d}{\lambda}$$

Это уравнение часто дает число с десятичными знаками. Наибольший порядок – это наибольшее целое число   , которое на меньше расчетного значения.

 

Как изменить количество присутствующих ярких пятен?

• Для заданной длины волны мы можем увеличить расстояние между щелями. Однако это не всегда срабатывает, так как при слишком большом расстоянии интерференция между волнами становится незначительной. Это приводит к образованию двух ярких пятен для эксперимента с двумя щелями.
• Для данного расстояния разделения мы можем уменьшить длину волны света, чтобы увеличить количество присутствующих максимумов.
• Можно изменять расстояние между щелями и длину волны для получения различного количества ярких пятен и темных полос.

  

Дифракционная решетка

Дифракция света дает аналогичный набор ярких и черных пятен при использовании более двух щелей.

 

Увеличение количества щелей дает дифракционные полосы с более высоким разрешением.

Это связано с тем, что по мере увеличения количества щелей увеличивается и количество волн, направленных под одним и тем же углом (или в том же положении на смотровой доске). Это увеличивает интенсивность ярких пятен, так как большее количество волн испытывает конструктивную интерференцию, что приводит к большей амплитуде.

Напротив, когда волны не точно перекрываются на своих гребнях или впадинах, они подвергаются разрушительной интерференции. Степень деструктивной интерференции снова увеличивается с увеличением количества щелей. Чем больше степень, тем четче черная полоса.

 

Дифракция белого света

Дифракция белого света дает повторяющиеся радужные спектры. В каждом спектре более длинная длина волны видимого света (красный) находится дальше от центра. Это связано с тем, что угол дифракции увеличивается для света с большей длиной волны.

 

 

    

Предыдущий раздел:  Применение спектроскопии

Следующий раздел:  Частичные и волновые модели света

Дифракция света. Определение, примеры, типы и вопросы 9000 1

Дифракция — это явление, проявляемое светом. Когда волна света взаимодействует с частицей в атмосфере, она изгибается по углам и рассеивается по площади, чтобы осветить всю площадь, это явление называется дифракцией света. Это свойство света используется для объяснения различных явлений, наблюдаемых в нашей повседневной жизни. Давайте узнаем о дифракции подробно в этой статье.

Что такое дифракция?

Изгибание света вокруг углов таким образом, что оно распространяется и освещает определенные области, известно как дифракция.

Дифракцию можно легко наблюдать, если мы заменим двойную щель в эксперименте с двумя щелями молодого человека одной узкой щелью. Когда свет проходит через эту узкую щель, в центре наблюдается яркий узор.

Явление дифракции очень похоже на явление интерференции, и оба они происходят одновременно. Как правило, трудно отличить дифракцию от интерференции, поскольку они происходят одновременно. Дифракция наблюдается, когда свет преломляется от капель воды в облаках, и мы видим оттенки синего, розового, пурпурного и зеленого в облаках.

Примеры дифракции

Примеры дифракции можно легко наблюдать в нашей повседневной жизни, некоторые из наиболее распространенных — это серебряная полоса, видимая на краях облаков из-за дифракции света каплями воды. Интенсивность дифракции света зависит от длины волны используемого света, где свет с более высокой длиной волны дифрагирует по сравнению со светом с меньшей длиной волны.

Типы дифракции

Мы можем разделить дифракцию на две категории:

• Дифракция Фраунгофера
• Дифракция Френеля

Дифракция Фраунгофера

Когда все световые лучи, проходящие через узкую щель, параллельны друг другу, возникает дифракция Фраунгофера. Эта дифракция достигается размещением источника света далеко от узкой щели. В этом типе дифракции экран и источник находятся на бесконечном расстоянии друг от друга. Дифракция Фраунгофера использует выпуклую линзу для создания дифракционной картины.

Дифракция Френеля 

Если источник света и экран, на котором получена дифракционная картина, находятся на конечном расстоянии, то дифракция называется дифракцией Френеля. В дифракции Френеля формы, полученные из падающих волновых фронтов, имеют сферическую форму. В этом типе дифракции выпуклая линза не требуется.

Дифракция на одной щели

Мы можем наблюдать явление искривления света или дифракцию в эксперименте по дифракции на одной щели, в результате которого свет от когерентного источника интерферирует сам с собой и образует отчетливый рисунок на экране, называемый дифракционной картиной. . Когда источники достаточно малы, чтобы их размер был сравним с длиной волны света, происходит дифракция. Это влияние можно увидеть на диаграмме ниже,

 

Формула дифракции с одной щелью

Обозначим ширину щели как «a», а расстояние между щелью и экраном как D, так что a<<

 

Угловое положение любой точки на экране определяется путем измерения от центра щели, которая делит щель на ⁄ 2 длины. Чтобы объяснить закономерность, мы сначала рассмотрим состояние черных полос. Давайте также разделим щель на зоны одинаковой ширины a ⁄ 2. Давайте посмотрим на пару лучей, исходящих с расстояния a ⁄ 2 друг от друга, как показано ниже.

 

Два верхних луча указывают на следующую разность маршрутов: 009 Примечание: Помните, что это жизнеспособное вычисление только в том случае, если D действительно большой.

Можно рассматривать любое количество пар лучей, начинающихся на расстоянии a ⁄ 2 друг от друга, например два нижних луча на диаграмме. Любая произвольная пара лучей, разделенных ⁄ 2, может быть принята во внимание. Через минуту мы узнаем, насколько важен этот метод. Разница хода должна создавать деструктивную интерференцию для темной полосы; разность хода должна быть не в фазе на λ ⁄ 2. (λ представляет собой длину волны)

Для первой полосы,

Δ L = λ ⁄ 2 = a ⁄ 2 sin θ

λ = a sin 9 0324 θ

Другой луч находится на расстоянии a ⁄ 2, которые могут создавать деструктивную интерференцию для луча, идущего из любой точки щели. Поскольку у каждого луча, исходящего из точки, есть аналог, создающий деструктивную интерференцию, деструктивная интерференция возникает при θ = sin ⁻¹ (λ ⁄ a). В результате создается темная бахрома.

Мы можем разделить щель на четыре равные части a ⁄ 4 и использовать то же обоснование для следующей полосы. В результате для вторых минимумов

λ ⁄ 2 = a ⁄ 4 sinθ

2λ = a sinθ

Аналогично, мы можем разделить щель на 2n частей для n-й полосы и использовать следующее условие :

λ ⁄ 2 = a ⁄ 2n sinθ

n λ = a sinθ

Центральный максимум

Максимумы расположены между минимумами и шириной центрального максимума равно расстоянию между 1 ^st порядок минимумов с обеих сторон экрана.

Положение минимумов, определяемых y (отсчет от центра экрана), равно

tanθ ≈ θ ≈ y ⁄ D

Для малых θ,

sinθ ≈ θ  

λ = а sinθ ≈ a θ

Угловая ширина,

θ = y/D = λa

Центральный максимум,

y = λ D a 900 03

Максимальная ширина центра всего в два раза больше этой величины.

Ширина центрального максимума = 2λ D a

Угловая ширина центрального максимума = 2θ = 2λ a

Разрешающая способность

Разрешающая способность оптического прибора определяется как способность прибора различать два объекта, которые расположены близко друг к другу и создают четкие изображения двух объектов.

Другими словами, разрешающая способность изменяется обратно пропорционально расстоянию между двумя объектами, которые необходимо разрешить при просмотре с помощью оптического прибора. Изображения двух близко расположенных объектов кажутся отчетливыми и отдельными при просмотре с устройства. Когда телескоп используется для наблюдения за двумя звездами, расположенными близко друг к другу; разрешающая способность телескопа будет зависеть от его способности разрешать изображения двух звезд. Разрешающая способность линзы, используемой в телескопе, определяется ее способностью различать две линии или точки на объекте.

Критерий Рэлея

Минимальные расстояния между изображениями должны быть такими, чтобы центральный максимум первого изображения лежал на первом минимуме второго и наоборот. Такое изображение, наблюдаемое с оптического устройства, рассчитывается с использованием критерия Рэлея.

 

Когда два объекта, расположенные на расстоянии друг от друга, разделены угловым расстоянием θ, дифракционные картины двух объектов будут накладываться друг на друга. Они будут выглядеть как одно, когда два центральных максимума перекрываются. Это определяет критерий разрешения Рэлея. Можно показать, что для круглой апертуры заданного диаметра первый минимум на дифракционной картине приходится на

θ = 1,22(λ/D)

где
θ — угловое расстояние, измеренное в радианах
λ — длина волны света
900 09 D диаметр отверстия

Подробнее о разрешающей способности. Check, Разрешающая способность микроскопа и телескопа

В чем разница между дифракцией и рассеянием?

Термины «дифракция» и «рассеяние» часто используются взаимозаменяемо и считаются почти синонимами. Дифракция описывает особый случай светорассеяния, при котором объект с регулярно повторяющимися элементами (например, дифракционная решетка) создает упорядоченную дифракцию света на дифракционной картине. В реальном мире большинство объектов имеют очень сложную форму, и их следует рассматривать как состоящие из множества отдельных дифракционных элементов, которые в совокупности могут вызывать случайное рассеяние света.

Подробнее

• Проблемы дифракции
• Отражение света
• Преломление света Свет

  Вопрос 1: Что понимается под дифракцией света?

  Ответ:

  Явление искривления света вокруг края частицы называется дифракцией света.

  Вопрос 2: Каково необходимое условие для возникновения дифракции света?

  Ответ:

  Существенным условием возникновения дифракции света является то, что длина препятствия должна быть сравнима с длиной волны света.

  Вопрос 3: Что такое разность фаз?

  Ответ:

  Разность фаз двух волн называется разностью фаз, а разность путей, пройденных двумя волнами, называется разностью путей.,

  Вопрос 4: Что такое условие для конструктивного вмешательства?

  Ответ:

  Если разность фаз между двумя определенными волнами четно кратна π, то возникает конструктивная интерференция, а разность хода должна быть целым кратным длины волны.

  Вопрос 5: Каково условие деструктивной интерференции?

  Ответ:

  Если разность фаз между двумя определенными волнами кратна π, то возникает деструктивная интерференция.

  No related posts.