Дифракция в нашей жизни (в быту)

Реферат

• формат docx
• размер 28.59 КБ
• добавлен 27 декабря 2010 г.

Дифракция в нашей жизни(в быту) 7 страниц. Дифракцию света по Френелю. Явление интерференции. Поляризации волн. Примеры дифракции. МГУ им. Огарева. кафедра физики.2 курс

Похожие разделы

1. Академическая и специальная литература
2. Наноматериалы и нанотехнологии
3. Физика наноразмерных систем
4. Нанооптика и нанофотоника

1. Академическая и специальная литература
2. Радиоэлектроника
3. Оптоэлектроника

1. Академическая и специальная литература
2. Радиоэлектроника
3. Электронная компонентная база (ЭКБ)
4. Лазеры

1. Академическая и специальная литература
2. Физика
3. Квантовая физика
4. Квантовая оптика

1. Академическая и специальная литература
2. Физика
3. Физика плазмы

1. Академическая и специальная литература
2. Физика
3. Физика твердого тела
4. Оптические свойства твердых тел

Смотрите также

• формат docx
• размер 125. 04 КБ
• добавлен 14 ноября 2009 г.

МГМК I курс 2009 г 10ст. Вступление. Первые годы жизни. В королевской школе в Комо. Признанный учёный. «Животное электричество» и «Вольтов столб». Последние годы жизни. Личность Вольта. Значение.

• формат doc
• размер 1.3 МБ
• добавлен 05 июня 2010 г.

Оглавление Вступление Принцип Гюйгенса-Френеля Дифракция Фраунгофера от прямоугольного отверстие Дифракция Фраунгофера от щели Дифракция Фраунгофера от N щелей Дифракционные решетки Вогнутые решетки Схемы установок вогнутых решеток Спектографы. Дифракционные спектографы Приборы для массовых исследований Астроспектрографы Спектрографы для вакуумного ультрафиолета Монохроматоры Монохроматоры с дифракционной решеткой Использованная литература: Уг. ..

Реферат

• формат ppt
• размер 12.24 МБ
• добавлен 16 апреля 2011 г.

ВКО, ВКГУ им Сарсена Аманжолова, презентация в которой, рассказывается об открытие рентгеновского излучения, о жизни самого Вильгельма Конрада Рёнтгена, много иллюстраций и т. д. Всего 73 слайда)

Реферат

• формат doc
• размер 85.5 КБ
• добавлен 26 мая 2011 г.

Введение Магнитное поле Земли и его характеристики Понятие геомагнитных возмущений и их краткая характеристика Механизм возмущения магнитного поля Земли Влияние ядерных взрывов на магнитное поле, параметры магнитного сигнала Выводы и результаты Список использованной литературы В работе рассмотрены характеристики магнитного поля нашей планеты и влияние различных факторов на изменений магнитного поля.

• формат rtf
• размер 772.55 КБ
• добавлен 11 апреля 2010 г.

Понятие электромагнитных волн, их сущность и особенности, история открытия и исследования, значение в жизни человека. Виды электромагнитных волн, их отличительные черты. Сферы применения электромагнитных волн в быту, их воздействие на организм человека. Приложения Таблица 1. Классификация опасных и вредных излучений Таблица 2. Предельно допустимые уровни ЭМП при круглосуточном непре-рывном излучении Кол-во стр. 24

Реферат

• формат doc
• размер 946.7 КБ
• добавлен 16 июля 2010 г.

Доклад. Объём: 7 стр. Нет единого мнения среди ученых по вопросу о происхождении жизни.

Существует несколько гипотез: 1. Креационизм — согласно этой идее жизнь была создана Творцом. 2. Гипотеза стационарного состояния — ее сторонники считают, что жизнь, как и сама Вселенная, существовала всегда, и будет существовать вечно, ибо не имеющее начала не имеет и конца. 3. Гипотеза самозарождения живого из неживого и биохимической эволюции.

Реферат

• формат rar
• размер 43.06 КБ
• добавлен 09 февраля 2011 г.

Лицей СГГА, «отлично», 27.05.96 Происхождение Солнечной системы (гипотеза О. Ю. Шмидта). Космогония. Туманность. Рождение Солнца. Образование планет. Почему именно Земля? Зарождение жизни (гипотеза А. И. Опарина). Начало. Сверкнула молния. Естественный отбор. Мутация. Новый уровень эволюции. Человечество и поиск. Цивилизация и её влияние на космос.

Новый век — новое решение. Солнечная система: состав и особенности. Планеты земной группы. Планет…

Реферат

• формат gif, html
• размер 25.16 КБ
• добавлен 23 декабря 2010 г.

Реферат для школьников. В реферате описаны применение, виды, принцип действия трансформаторов. Даны примеры использования различных трансформаторов в быту.rn

Реферат

• формат doc
• размер 1007 КБ
• добавлен 13 ноября 2011 г.

Ультразвук – понятия и определения. Открытие ультразвука и пьезоэлектриков. Гидролокация. Ультразвуковая дефектоскопия. Физические основы ультразвука. Распространение ультразвуковых колебаний. Отражение ультразвука. Получение ультразвуковых колебаний. Источники ультразвука. Свисток Гальтона. Жидкостный ультразвуковой свисток. Сирена. Ультразвук в природе. Влияние ультразвука на организм человека. Патогенез. Клиническая картина. Лечение. Профилакт…

Реферат

• формат doc
• размер 142 КБ
• добавлен 26 января 2011 г.

ДВФУ, 4 курс. Введение, что такое черные дыры, первые гипотезы и предположения. Образование черных дыр. Внешнее строение черной дыры. Доказательства существования и способы обнаружения черных дыр, обнаруженные черные дыры и проблемы их поиска. Гипотезы и парадоксы черных дыр. Интересные факты из жизни черных дыр. Черные и белые дыры.

Дифракция света

Цели урока:

• Обучающие:

познакомить с понятием дифракции, дать теорию дифракционной решетки.

Развивающие:

развивать способности анализировать увиденное, логическое мышление и творческое воображение учащихся, учить устанавливать причинно-следственные связи в изучаемых явлениях, формулировать эмпирические закономерности.

Воспитывающие

: воспитывать ответственное отношение к учебе, положительное отношение к предмету физики.

Тип урока: комбинированный.

Оборудование:

• дифракционная решетка, штативы с держателями, линейка, лазерная указка;
• набор тел для наблюдения дифракции: компакт-диски, лоскутки капроновой ткани;
• презентация по теме “Интерференция и дифракция света”. (Приложение)

Ход урока

I. Актуализация знаний учащихся. Беседа с использованием презентации по теме “Интерференция”.

• Что такое интерференция? (Слайд 2)
• При каком условии амплитуда колебаний частиц среды в данной точке максимальна? (Слайд 3)
• Каково условие минимума амплитуды результирующих колебаний? (Слайд 4)
• Какие волны дают устойчивую интерференционную картину? (Слайд 5)
• Почему возникают радужные пятна на поверхности воды? Объясните с помощью рисунка интерференцию в тонких пленках. (Слайды 6, 7, 8)
• На прошлом уроке вы наблюдали кольца Ньютона с помощью прибора, который состоит из стеклянной пластины и положенной на нее плоско-выпуклой линзы. Как Томас Юнг объяснил появление этих колец? (Слайды 9, 10)
• Назовите несколько применений интерференции

II. Изучение нового материала.

1. Дифракция. Рассказ учителя с опорой на иллюстрации и знания учащихся

Дифракция – это явление огибания волнами препятствия или отклонение от прямолинейного распространения волн. (Слайд 11)

Волны на воде огибают камень, выступающий из воды, если его размеры меньше длины волны или сравнимы с ней. Точно так же волна огибает торчащий из воды прутик, как будто его нет. А вот за большим камнем, как на картинке, образуется “тень”, место, где вода спокойная, без волн.

(Слайд 12)

Дифракцией обладают и звуковые волны: можно услышать сигнал машины за углом дома. Звуковые волны свободно огибают препятствия.

За большими препятствиями в ясный день образуется тень, что подтверждает прямолинейность распространения света.

(Слайд 13)

От точечного источника за непрозрачным предметом на экране также можно увидеть четкую тень. Тень – это место, куда не попадает свет от источника.

(Слайд1 4) Дифракцию света можно наблюдать, если пропускать свет через маленькое отверстие. Здесь можно увидеть нарушение закона прямолинейного распространения света: светлое пятно на экране против отверстия будет иметь большие размеры, чем само отверстие. Так в 1802 году Т. Юнг поставил классический опыт по дифракции.

В непрозрачной ширме он проколол булавкой два маленьких отверстия В и С, которые освещались световым пучком, идущим из отверстия А.

В этом опыте мы видим дифракцию, т.е. отклонение от прямолинейности распространения света. Кроме этого возникшая сферическая волна от отверстия А возбудила в отверстиях В и С когерентные волны. В результате интерференции этих двух световых волн на экране появились чередующиеся темные и светлые полосы. Именно с помощью этого опыта впервые Юнгом были измерены длины волн, соответствующие световым лучам разного цвета, причём весьма точно.

Исследование дифракции было продолжено О. Френелем, который исследовал различные случаи дифракции на опыте. В результате он выяснил, что для отчетливого наблюдения дифракции нужно либо использовать очень маленькие препятствия, либо располагать экран далеко от препятствий. (Слайд 15)

На рисунках показаны дифракционные картины от различных препятствий:

а – от тонкой проволоки, б – от круглого экрана. (Слайд 17)

Вместо тени от проволочки видны светлые и темные полосы, в центре тени, образованной круглым экраном, видно светлое пятнышко, а сама тень окружена светлыми и темными концентрическими кольцами.

В 1818 году на заседании Французской академии наук известный физик

С. Пуассон усомнился в справедливости теории Френеля и обратил внимание на то, что из теории Френеля вытекают факты, явно противоречащие здравому смыслу: если за непрозрачным диском появляется светлое пятно, то при определенных размерах отверстия на экране в центре светлого пятна должно находиться темное пятнышко.

Каково же было удивление ученых, когда поставленные эксперименты доказали, что так и есть на самом деле! (Слайд 18)

Каково значение дифракции в жизни человека?

С дифракцией света приходится считаться при наблюдениях мелких предметов с помощью микроскопов: вследствие огибания предметов светом изображения получаются размытыми, другими словами явление дифракции ограничивает разрешающую способность любого оптического прибора

2. Дифракционная решетка. Теория дифракционной решетки.

Увидеть четкую картину распределения максимумов и минимумов света можно с помощью дифракционной решетки, которая представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками. (Слайд19) (Запись в тетради.)

Перед вами дифракционная решетка, у которой на каждый 1 мм =10 ^-3 м приходится 100 штрихов. Если ширина прозрачной щели равна а, и ширина непрозрачного промежутка b, то величина d = a + b называется периодом решетки и в нашем случае

d = l / N = 10 ^-5 м (Записываем в тетради. )

Рассмотрим рисунок, который поможет понять картину распределения максимумов и минимумов света. (Слайд 20)

Когда на дифракционную решетку падает пучок обычного белого света, мы увидим на экране следующую дифракционную картину. (Слайд 22)

На этом рисунке, центральная светлая полоса – белая, а боковые полосы – цветные, в которых четкое чередование цветов от фиолетового к красному. На ближних к центральной светлой полосе краях спектра получаются фиолетовые полоски, а на дальних – красные.

Когда на дифракционную решетку падает пучок монохроматического света. (Слайд 23) (красный от лазерной указки, например), световые лучи, проходя через щели решетки, отклоняются из-за дифракции на различные углы. Эти волны когерентны, поэтому на экране возникнет интерференционная картина. В центре экрана (в точке О) собираются волны с разностью хода, равной нулю, поэтому там образуется интерференционный максимум (большое красное пятно), а в точках, где оптическая разность хода равна четному числу длин волн или нечетному, образуются красные максимумы и темные минимумы.

(Слайд 20) На доске и в тетрадях делаем рисунок и соответствующие выводы:

Разность хода Δd = r₂-r₁ = d sinα, и тогда

максимум интерференции будет наблюдаться, если d sinα = k λ, а

минимум интерференции, если d sinα = (2k+1) λ/2.

В этой формуле d – период решетки, k –порядок дифракционного максимума или минимума (k = ± 1; ± 2 …), sinα при малых углах равен tgα = y/x, где х – расстояние от дифракционной решетки до экрана, а у – расстояние от центрального максимума до любого следующего.

3. Опытное определение длины волны красного света.

Для определения длины волны нам понадобятся два штатива. Один штатив удерживает экран с листочком миллиметровой бумаги или бумаги в клетку, в лапке другого, удаленного на некоторое расстояние от первого, закреплена дифракционная решетка. Включаем красный свет в лазерной указке, направляем на дифракционную решетку, измеряем расстояния х и у до первого максимума на экране и по формуле λ = d у / х k, находим длину волны (экран нужно поставить так, чтобы свет от окна не падал на него, тогда на нем отчетливо видны максимумы и минимумы)

λ = d у / х k, λ = 10^-5м ·0,04 м / 0,51 м = 780·10^-9м или 780 нм

4. Наблюдение дифракции света.

Учащиеся наблюдают дифракционные картины:

• если сложить полоску капрона, то в отраженном белом свете мы увидим чередование светлых и темных полос;
• если смотреть на яркий источник света, прищурившись, то можно обнаружить радужные цвета, так как ресницы представляют собой грубую дифракционную решетку;
• если посмотреть на лазерный диск, то увидим разложение отраженного света в спектр (бороздки диска подобны дифракционной решетке).

III. Закрепление нового материала в форме тестирования.

1. Какое из приведенных ниже выражений определяет понятие дифракция?
А. Наложение когерентных волн
Б. Разложение света в спектр при преломлении
В. Огибание волной препятствия

2. Какое из наблюдаемых явлений объясняется дифракцией?
А. Излучение света лампой накаливания
Б. Радужная окраска компакт-дисков
В. Получение изображения на киноэкране

3. Какое из наблюдаемых явлений объясняется дифракцией?
А. Радужная окраска тонких мыльных пленок
Б. Появление светлого пятна в центре тени от малого непрозрачного диска
В. Отклонение световых лучей в область геометрической тени

4. Какое условие является необходимым для наблюдения дифракционной картины?
А. Размеры препятствия много больше длины волны
Б. Размеры препятствия сравнимы с длиной волны
В. Размеры препятствия много больше амплитуды волны

5. Свет какого цвета располагается дальше всего от центра дифракционной картины?
А. Красного
Б. Зеленого
В. Фиолетового

6. Дифракционная решетка имеет 50 штрихов на миллиметр. Под каким углом виден максимум второго порядка для света с длиной волны 400 нм?

IV. Проверка тестов.

V. Подведение итогов .

• С каким волновым свойством света мы сегодня познакомились?
• О каком оптическом приборе мы узнали?
• Чему научились на уроке?

VI. Выставление оценок.

VII. Задание на дом.

§§ 70–72 учебника, ответить на вопросы к параграфам, упр.10, задача 1.

Список использованной литературы:

1. Волков В.А. Поурочные разработки по физике: 11 класс. – М.: ВАКО, 2006. – 464 с.
2. Кирик Л.А. Физика – 11. Разноуровневые самостоятельные и контрольные работы. – М.: ИЛЕКСА, 2008.– 192 с.
3. Мякишев Г. Я. Физика – 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой. – 18-е изд. – М.: Просвещение, 2009. – 399 с.

Учебник по физике: отражение, преломление и дифракция

Как и любая волна, звуковая волна не просто останавливается , когда достигает конца среды или встречает препятствие на своем пути. Скорее, звуковая волна будет вести себя определенным образом, когда сталкивается с концом среды или препятствием. Возможные варианты поведения включают отражение от препятствия, дифракцию вокруг препятствия и передачу (сопровождаемую преломлением) в препятствие или новую среду. В этой части Урока 3 мы исследуем поведение, которое уже обсуждалось в предыдущем разделе, и применим его к отражению, дифракции и преломлению звуковых волн.

 

Отражение и передача звука

Когда волна достигает границы между одной средой и другой средой, часть волны претерпевает отражение, а часть волны проходит через границу. Как обсуждалось в предыдущей части Урока 3, степень отражения зависит от непохожести двух сред. По этой причине строители аудиторий и концертных залов, ориентированные на акустику, избегают использования твердых гладких материалов при строительстве своих внутренних залов. Твердый материал, такой как бетон, настолько непохож на воздух, в котором распространяется звук; впоследствии большая часть звуковой волны отражается стенами и мало поглощается. Стены и потолки концертных залов выполнены из более мягких материалов, таких как стеклопластик и акустическая плитка. Эти материалы больше похожи на воздух, чем на бетон, и поэтому обладают большей способностью поглощать звук. Это придает помещению более приятные акустические свойства.

Отражение звуковых волн от поверхностей может привести к одному из двух явлений: эхо или реверберация . Реверберация часто возникает в небольшом помещении высотой, шириной и длиной примерно 17 метров или меньше. Почему волшебные 17 метров? Воздействие определенной звуковой волны на мозг длится более крошечной доли секунды; человеческий мозг удерживает звук в памяти до 0,1 секунды. Если отраженная звуковая волна достигает уха в течение 0,1 секунды от исходного звука, то человеку кажется, что звук продлен . Прием многократных отражений от стен и потолка с интервалом в 0,1 секунды вызывает реверберацию — удлинение звука. Поскольку звуковые волны распространяются со скоростью около 340 м/с при комнатной температуре, звуку потребуется примерно 0,1 с, чтобы пройти через 17-метровую комнату и обратно, вызывая реверберацию (вспомним из урока 2, t = d/v = (34 м)/(340 м/с) = 0,1 с). Вот почему реверберация является обычным явлением в помещениях размером примерно 17 метров или меньше. Возможно, вы замечали реверберацию, когда разговаривали в пустой комнате, когда гудели в клаксоне, проезжая через автодорожный туннель или подземный переход, или когда пели в душе. В аудиториях и концертных залах иногда возникают реверберации, приводящие к неприятному искажению звука.

Но отражение звуковых волн в аудиториях и концертных залах не всегда приводит к неприятным результатам, особенно если отражения спроектированы правильно . Гладкие стены имеют тенденцию направлять звуковые волны в определенном направлении. Впоследствии использование гладких стен в зрительном зале приведет к тому, что зрители будут получать большое количество звука из одного места вдоль стены; был бы только один возможный путь, по которому звуковые волны могли бы пройти от динамиков к слушателю. Зрительный зал не казался бы таким живым и наполненным звуком. Шероховатые стены имеют свойство рассеивать звук, отражая его в самых разных направлениях. Это позволяет зрителю воспринимать звуки из любой части комнаты, делая ее живой и наполненной. По этой причине дизайнеры аудиторий и концертных залов предпочитают шероховатые конструкционные материалы, а не гладкие.

Отражение звуковых волн также приводит к эхо . Эхо отличается от реверберации. Эхо возникает, когда отраженная звуковая волна достигает уха более чем через 0,1 секунды после того, как исходная звуковая волна была услышана. Если время, прошедшее между приходами двух звуковых волн, больше 0,1 секунды, то ощущение первого звука будет затухать . В этом случае приход второй звуковой волны будет восприниматься как второй звук, а не как продолжение первого звука. Вместо реверберации будет эхо.

На отражение звуковых волн от поверхностей также влияет форма поверхности. Как упоминалось о волнах на воде в Блоке 10, плоские или плоские поверхности отражают звуковые волны таким образом, что угол, под которым волна приближается к поверхности, равен углу, под которым волна покидает поверхность. Этот принцип будет расширен до отражения световых волн от плоских поверхностей в мельчайших подробностях в Разделе 13 Класса Физики. Отражение звуковых волн от искривленных поверхностей приводит к более интересному явлению. Искривленные поверхности параболической формы имеют привычку фокусировать звуковые волны в точку. Звуковые волны, отражаясь от параболических поверхностей, концентрируют всю свою энергию в одной точке пространства; в этот момент звук усиливается. Возможно, вы видели музейный экспонат, в котором используется диск параболической формы для сбора большого количества звука и фокусировки его на фокус . Если вы приложите ухо к фокусу, вы сможете услышать даже самый слабый шепот друга, стоящего в другом конце комнаты. Спутниковые диски параболической формы используют тот же принцип отражения, чтобы собирать большое количество электромагнитных волн и фокусировать их в точке (где расположен рецептор). Ученые недавно обнаружили некоторые свидетельства того, что лось использует свои рога в качестве спутникового диска для сбора и фокусировки звука. Наконец, ученые долгое время считали, что совы оснащены сферическими лицевыми дисками, которыми можно маневрировать, чтобы собирать и отражать звук к ушам. Отражение световых волн от искривленных поверхностей будет подробно изучено в Разделе 13 Учебного пособия по физике.

Дифракция звуковых волн

Дифракция связана с изменением направления волн, когда они проходят через отверстие или вокруг препятствия на своем пути. Дифракция волн на воде обсуждалась в Разделе 10 учебного пособия по физике. В этом блоке мы увидели, что волны воды могут огибать углы, препятствия и отверстия. Величина дифракции (резкость изгиба) увеличивается с увеличением длины волны и уменьшается с уменьшением длины волны. Фактически, когда длина волны меньше длины препятствия или отверстия, заметной дифракции не происходит.

Обычно наблюдается дифракция звуковых волн; мы замечаем, что звук рассеивается за углами или через дверные проемы, что позволяет нам слышать других, говорящих с нами из соседних комнат. Многие лесные птицы используют преломляющую способность длинноволновых звуковых волн. Например, совы могут общаться на больших расстояниях благодаря тому, что их длинноволновые крики способны дифрагировать вокруг лесных деревьев и распространяться дальше, чем коротковолновые твита певчих птиц. Низкие (длинноволновые) звуки всегда распространяются дальше, чем высокие (коротковолновые).

Недавно ученые узнали, что слоны излучают инфразвуковые волны очень низкой частоты для связи на больших расстояниях друг с другом. Слоны обычно мигрируют большими стадами, которые иногда могут отделяться друг от друга на расстоянии в несколько миль. Исследователи, которые наблюдали за миграцией слонов с воздуха и были одновременно впечатлены и озадачены способностью слонов в начале и в конце этих стад совершать чрезвычайно синхронные движения. Матриарх впереди стада может повернуть направо, за которым сразу же следуют слоны в конце стада, делающие такой же поворот направо. Эти синхронизированные движения происходят несмотря на то, что обзор слонов друг друга загораживает густая растительность. Только недавно узнали, что синхронным движениям предшествует инфразвуковая связь. В то время как звуковые волны с низкой длиной волны не могут дифрагировать в густой растительности, звуки с высокой длиной волны, издаваемые слонами, обладают достаточной дифракционной способностью для передачи на большие расстояния.

Летучие мыши используют высокочастотные (низковолновые) ультразвуковые волны, чтобы повысить свою способность к охоте. Типичной добычей летучей мыши является бабочка — объект размером не более пары сантиметров. Летучие мыши используют методы ультразвуковой эхолокации для обнаружения присутствия летучих мышей в воздухе. Но зачем УЗИ? Ответ лежит в физике дифракции. Когда длина волны становится меньше препятствия, с которым она сталкивается, волна больше не может дифрагировать вокруг препятствия, вместо этого волна отражается от препятствия. Летучие мыши используют ультразвуковые волны с длиной волны меньше, чем размеры их добычи. Эти звуковые волны будут сталкиваться с добычей и вместо того, чтобы рассеиваться вокруг добычи, будут отражаться от добычи и позволят летучей мыши охотиться с помощью эхолокации. Длина волны звуковой волны частотой 50 000 Гц в воздухе (скорость примерно 340 м/с) может быть рассчитана следующим образом

длина волны = скорость/частота

длина волны = (340 м/с)/(50 000 Гц)

длина волны = 0,0068 м

Длина волны звуковой волны 50 000 Гц (типичная для летучей мыши) составляет примерно 0,7 сантиметра, что меньше размеров типичной бабочки.

 

Преломление звуковых волн

Преломление волн связано с изменением направления волн при переходе из одной среды в другую. Преломление, или искривление пути волн, сопровождается изменением скорости и длины волн. Таким образом, если среда (или ее свойства) изменяется, скорость волны изменяется. Таким образом, волны, переходя из одной среды в другую, будут преломляться. Преломление звуковых волн наиболее заметно в ситуациях, когда звуковая волна проходит через среду с постепенно меняющимися свойствами. Например, известно, что звуковые волны преломляются при движении по воде. Хотя звуковая волна не совсем меняет среду, она проходит через среду с различными свойствами; таким образом, волна встретит преломление и изменит свое направление. Поскольку вода оказывает сдерживающее воздействие на температуру воздуха, воздух непосредственно над водой, как правило, холоднее, чем воздух над водой. Звуковые волны распространяются медленнее в более холодном воздухе, чем в более теплом. По этой причине часть волнового фронта непосредственно над водой замедляется, а часть волновых фронтов далеко над водой движется вперед. В дальнейшем направление волны меняется, преломляясь вниз к воде. Это изображено на схеме справа.

Преломление других волн, таких как световые волны, будет обсуждаться более подробно в одном из следующих разделов Учебного пособия по физике.

Перейти к следующему уроку:

Дифракция с инфракрасным светом | WIRED

Действительно, самое интересное, что расположение этого яркого пятна зависит от длины волны. Если вы пропустите несколько длин волн одновременно, они создадут яркие пятна в разных местах, чтобы вы могли видеть, какие длины волн там есть.

Приступаем к эксперименту

Теперь у меня есть 3 лазера с разными длинами волн — синий, зеленый и красный. Вот изображение, глядя через дифракционную решетку на точку, сделанную каждым из этих лазеров. Для этого снимка дифракционная решетка установлена ​​на камеру.

Для всех этих лазеров указана длина волны.

• Красный: 640-680 нм
• Зеленый: 532 нм
• Синий: 405 +/- 10 нм

Так они указаны на лазере. Теперь о сюжете. Я не знаю углового положения этих ярких точек, но вот схема того, как это будет выглядеть:

L — расстояние от дифракционной решетки до экрана (что-то довольно большое, вроде 1 или 2 метра — но постоянное). y — это расстояние от центрального яркого пятна до следующего пятна (гораздо меньше, вроде пары сантиметров). Не будет ужасным приближением сказать, что гипотенуза этого треугольника также имеет длину L. Это означает:

Я не знаю значения L , но я все равно могу продолжить. На самом деле, я не знаю расстояние между решетками ( d ) либо. Итак, позвольте мне переписать уравнение яркого пятна в терминах y :

Для данного лазера &lambda, L и d являются постоянными. Итак, если я нарисую y против m , это должна быть прямая линия. Вот график для трех приведенных выше лазеров:

И поскольку я знаю длины волн, я могу найти L/d . Все склоны дают почти одинаковый коэффициент 0,43 — так что это хорошо. А теперь кое-что крутое.

Инфракрасная дифракция

Согласитесь, использование лазеров трех разных цветов — это круто. Круто, но не так ново. А как насчет использования дифракции с инфракрасным светом? Да, это было бы круто, но инфракрасное излучение мы толком не видим (ну, для этого есть боди-хак). Несмотря на то, что мы не можем видеть инфракрасное излучение, большинство видеокамер его видят. Теперь подождите. Не слишком волнуйтесь. Большинство видеокамер могут видеть в ближнем инфракрасном диапазоне. Это инфракрасные длины волн, используемые в таких вещах, как ИК-пульты. Это не та длина волны инфракрасного излучения, которую люди связывают с тепловым излучением. На самом деле (пока не забыл), я хотел бы напомнить вам, что использование камеры — отличный способ проверить, работает ли вообще ваш ИК-пульт. Наведите его на камеру телефона или что-то еще и нажмите кнопку. В камере вы должны увидеть мерцающий свет. Я попробовал это на своем телефоне, и он работал с фронтальной камерой, но не с другой. Некоторые камеры включают ИК-фильтр для блокировки этих длин волн. Вернемся к эксперименту. Здесь я использую точно такую ​​же дифракционную решетку с той же камерой. Разница лишь в том, что я направил ИК-пульт прямо на камеру (для лазерных указок я сделал точку на экране). Вот изображение, которое вы получите (вместе с другими цветами для сравнения)

Это два разных ИК-пульта, но похоже, что они имеют одинаковую длину волны (поскольку их положение яркого пятна примерно одинаково). Вот тот же график выше с добавленными данными ИК.

Если предположить, что L и d одинаковы, это означает, что длина волны этого ИК-пульта будет около 920 нм (920 x 10 ^-9 м). Для большинства людей самая длинная длина волны красного света составляет около 700 нм, так что это будет в ИК-диапазоне и в «ближнем ИК-диапазоне».