"Дифракция света" презентация по физике в 11 классе

• 1 слайд

  Дифракция света
  

• 2 слайд

  Характерным проявлением волновых свойств света является дифракция света —
  отклонение от прямолинейного распространения
  на резких неоднородностях среды
  

• 3 слайд

  Дифракция была открыта Франческо Гримальди в конце XVII в.
  Объяснение явления дифракции света 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
  Биографии
  

• 4 слайд

  Принцип
  Гюйгенса — Френеля
  Для вывода законов отражения и преломления мы использовали принцип Гюйгенса. Френель дополнил его формулировку для объяснения явления дифракции
  
  Определите, какое дополнение ввел Френель?
  

• 5 слайд

  Принцип
  Гюйгенса:
  
  каждая точка волновой поверхности является источником вторичных сферических волн
  
  
  
  
  

• 6 слайд

  Принцип
  Гюйгенса-Френеля:
  каждая точка волновой поверхности является источником вторичных сферических волн,
  
  которые интерферируют между собой
  
  
  
  
  

• 7 слайд

  Задание:
  Попробуйте предположить как будет выглядеть дифракционная картина?
  

• 8 слайд

• 9 слайд

  Задание:
  Будет ли вид дифракционной картины зависеть от длины волны (цвета)?
  Как будет выглядеть дифракционная картина в белом свете?
  

• 10 слайд

  Задание:
  Попробуйте предложить идею опыта по наблюдению дифракции
  

• 11 слайд

  Построение дифракционной картины от
  круглого отверстия
  и круглого непрозрачного экрана
  

• 12 слайд

  Дифракция от различных препятствий:
  а) от тонкой проволочки;
  б) от круглого отверстия;
  в) от круглого непрозрачного экрана.
  

• 13 слайд

• 14 слайд

• 15 слайд

• 16 слайд

  Зоны Френеля
  Для того чтобы найти амплитуду световой волны от точечного монохроматического источника света А в произвольной точке О изотропной среды, надо источник света окружить сферой радиусом r=ct
  

• 17 слайд

  Зоны Френеля
  Интерференция волны от вторичных источников, расположенных на этой поверхности, определяет амплитуду в рассматриваемой точке P,
  т. е. необходимо произвести сложение когерентных колебаний от всех вторичных источников на волновой поверхности
  
  

• 18 слайд

  Зоны Френеля
  Так как расстояния от них до точки О различны, то колебания будут приходить в различных фазах.
  
  Наименьшее расстояние от точки О до волновой поверхности В равно r0
  

• 19 слайд

  Зоны Френеля
  Первая зона Френеля ограничивается точками волновой поверхности, расстояния от которых до точки О равны:
  
  
  
  
  где  — длина световой волны
  

• 20 слайд

  Зоны Френеля
  Вторая зона:
  
  
  Аналогично определяются границы других зон
  

• 21 слайд

  Зоны Френеля
  

• 22 слайд

  Дифракционные картины от одного препятствия
  с разным числом открытых зон
  

• 23 слайд

• 24 слайд

  Если разность хода от двух соседних зон равна половине длины волны, 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
  
  

• 25 слайд

  Таким образом, если на препятствии укладывается целое число длин волн, то они гасят друг друга и в данной точке наблюдается минимум (темное пятно). Если нечетное число полуволн, то наблюдается максимум (светлое пятно)
  

• 26 слайд

  Зонные пластинки
  На этом принципе основаны т.н. зонные пластинки
  

• 27 слайд

  Зонные пластинки
  

• 28 слайд

  Получение изображения
  с помощью зонной пластинки
  

• 29 слайд

  Условия наблюдения дифракции
  Дифракция происходит на предметах любых размеров, а не только соизмеримых с длиной волны 
  

• 30 слайд

  Условия наблюдения дифракции
  Трудности наблюдения заключаются в том, что вследствие малости длины световой волны интерференционные максимумы располагаются очень близко друг к другу, а их интенсивность быстро убывает
  

• 31 слайд

  Границы применимости
  геометрической оптики
  Дифракция наблюдается хорошо на расстоянии
  
  
  Если , то дифракция невидна и получается резкая тень (d - диаметр экрана).
  
  
  Эти соотношения определяют границы применимости геометрической оптики
  

• 32 слайд

  Границы применимости
  геометрической оптики
  Если наблюдение ведется на расстоянии , где d—размер предмета, то начинают проявляться волновые свойства света
  

• 33 слайд

  Соотношения длины волны и размера препятствия
  На рис. показана примерная зависимость результатов опыта по распространению волн в зависимости от соотношения размеров препятствия и длины волны.
  
  

• 34 слайд

  Интерференционные картины от разных точек предмета перекрываются, и изображение смазывается, поэтому прибор не выделяет отдельные детали предмета. Дифракция устанавливает предел разрешающей способности любого оптического прибора
  

• 35 слайд

  Разрешающая способность человеческого глаза приблизительно равна одной угловой минуте: , где D — диаметр зрачка; телескопа =0,02''; у микроскопа увеличение не более 2.103 раз. Можно видеть предметы, размеры которых соизмеримы с длиной световой волны
  

• 36 слайд

  Дифракционная решетка
  
  Дифракционные решетки, представляющие собой точную систему штрихов некоторого профиля, нанесенную на плоскую или вогнутую оптическую поверхность, применяются в спектральном приборостроении, лазерах, метрологических мерах малой длины и т.д
  

• 37 слайд

  Дифракционная решетка
  
  

• 38 слайд

  Дифракционная решетка
  
  

• 39 слайд

  Дифракционная решетка
  Величина d = a + b называется постоянной (периодом) дифракционной решетки, где а — ширина щели; b — ширина непрозрачной части
  

• 40 слайд

  Дифракционная решетка
  Угол  - угол отклонения световых волн вследствие дифракции.
  Наша задача - определить, что будет наблюдаться в произвольном направлении  - максимум или минимум
  

• 41 слайд

  Дифракционная решетка
  Оптическая разность хода
  Из условия максимума интерференции получим:
  

• 42 слайд

  Дифракционная решетка
  Следовательно:
  
  - формула дифракционной решетки.
  Величина k — порядок дифракционного максимума
  ( равен 0,  1,  2 и т.д.)
  

• 43 слайд

  Определение  с помощью дифракционной решетки
  

• 44 слайд

• 45 слайд

  Гримальди Франческо
  2.IV.1618 - 28.XII.1663
  Итальянский ученый. С 1651 года - священник.
  Открыл дифракцию света, систематически ее изучал и сформулировал некоторые правила. Описал солнечный спектр, полученный с помощью призмы. В 1662 г. определил величину поверхности Земли.
  

• 46 слайд

  Френель Огюст Жан (10.V.1788 - 14.VII.1827)
  Французский физик. Научные работы посвящены физической оптике.
  Дополнил известный принцип Гюйгенса, введя так называемые зоны Френеля (принцип Гюйгенса - Френеля). Разработал в 1818 году теорию дифракции света
  

• 47 слайд

  Юнг Томас
  13.IV.1773-10.V.1829
  Английский ученый. Полиглот. Научился читать в 2 года. Объяснил аккомодацию глаза, обнаружил интерференцию звука, объяснил интерференцию света, и ввел этот термин. Измерил длины волн световых лучей. Исследовал деформацию
  
  

• 48 слайд

  Араго Доменик Франсуа
  (26.II.1786-2.X.1853)
  Французский физик и политический деятель. Автор многих открытий по 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
  
  

• 49 слайд

  Фраунгофер Йозеф
  (6.III.1787- 7.VI.1826)
  Немецкий физик.
  Научные работы относятся к физической 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)
  

• 50 слайд

  Пуассон Семион Дени (21.VI.1781 - 25.IV.1840)
  Французский механик, математик, физик, член Парижской 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)
  

• 51 слайд

  КОНЕЦ