Реферат: Интерференция света, практическое использование - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Интерференция света, практическое использование

Банк рефератов / Физика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 99 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Интерференция света, практическое использование План: Объяснение интерференции света Интерференционная картина Стационарная интерференция света Опыт Юнга Виды интерференции света Проявления интерференции света Биения Корреляции интенсивности Использование интерференции Список литературы Объяснение интерференции света Интерференция света , пространственное п ерераспределение энергии светового излучения при наложении двух или н ескольких световых волн; частный случай общего явления интерференции в олн. Нек-рые явления И. с. наблюдались ещё И. Ньютоном в 17 в., однако не могли б ыть и объяснены с точки зрения его корпускулярной теории. Правильное объ яснение И. с. как типично волнового явления было дано в нач. 19 в. франц. физик ом О. Ж. Френелем и англ. учёным Т. Юнгом. Наиболее часто наблюдается И. с., хар актеризующаяся образованием стационарной (постоянной во времени) инте рференционной картины (и. к.) - регулярного чередования областей повышенн ой и пониженной интенсивности света к явлениям И. с. относятся также свет овые биения и явления корреляции интенсивности. Строгое объяснение эти х явлений требует учёта как волновых, так и корпускулярных св-в света и да ётся на основе квант. электродинамики. Интерференция света - это сложение полей световых волн от двух или неско льких (сравнительно небольшого числа) источников. В общем случае поляриз ация каждой из интерферирующих волн (т. е. направление, вдоль которого кол еблется вектор электрического поля; магнитное поле не учитываем) имеет с вое направление, и сложение двух волн есть векторное сложение. Обычно ра ссматривают интерференцию волн, имеющих одинаковую поляризацию. Тогда волны складываются алгебраически. Пусть имеются два источника гармонических электромагнитных волн, созд ающих на некотором отдалении от себя в точке наблюдения поля, колеблющие ся следующим образом: E 1 (t) = E 1 cos(wt + j 1 ), E 2 (t) = E 2 cos(wt + j 2 ). Здесь Е 1 и Е 2 - амплитуды колебаний (происходящих с одинаковой частотой ); j 1 и j 2 - их фазы . Для простоты положим E 1 = E 2 = E 0 . Тогда результирующее кол ебание имеет вид: E = 2E 0 cos1/2(j 1 - j 2 ) Х Х cos[ wt + 1/2(j 1 + j 2 )] = E R cos(wt + j R ). Следовательно, результирующее колебание есть также синусоидальное кол ебание, но с иными амплитудой и фазой: E R = 2E 0 cos1/2(j 1 - j 2 ), j R = 1/2(j 1 + j 2 ). (1) Результирующее поле имеет амплитуду , связанную с амплиту дами соотношением E 2 R = E 2 1 + E 2 2 + 2E 1 E 2 cos(j 2 - j 1 ). (2) Как известно, интенсивность электромагнитной волны, прох одящей через некоторую точку пространства, пропорциональна квадрату н апряженности электрического поля в этой точке. Следовательно, суммарна я интенсивность света в точке наблюдения складывается из интенсивност и обоих источников E 2 1 и E 2 2 и дополнительного фактор а, который можно назвать интерференционным членом : 2E 1 E 2 cos(j 2 - j 1 ). В зависимости от разности фаз j 2 - j 1 колебаний источников он может быть положительным, отрицательн ым или равным нулю. При этом предполагается, что j 2 - j 1 не зависит от времени, а только о т пространственных координат. Источники, удовлетворяющие этому услови ю, называются когерентными . Рассмотрим сл учай, когда два когерентных источника с равными амплитудами и с относите льной разностью фаз a расположены на расстоянии d друг от друга (рис. 1). Какова будет результирующая интенсивность света в точке М, направление на которую составляет угол q c нормалью к лини, соединяющей источники? Разность расстояний от М до осцилляторов (или разность хо да) равна d sin q. Разность фаз, обусловленная разностью хода, равна числу длин волн, укладывающихся на отрезке d sin q, умноженному на 2p: (2p/l)d sin q. Полная разность двух волн в точке наблюдения равна Dj = j 2 - j 1 = a + (2p/l)d sin q, где a - задняя разность фаз между источниками. Положим a = 0. Оче видно, что если Dj = 2pm, где m - любое целое число, то в точке M наблюдения результирую щая интенсивность E 2 R = 4E 2 максимальна. Иными словами, происходит усиление света. Ус ловие максимума: (2p/l)d sin q = 2pm р d sin q = ml, m = 0,1,2,3,... (3) Если Dj = (m + 1/2)p, то возникает минимум интенсивности - происходит ослабление света. Условие минимума: (2p/l)d sin q = (m + 1/2)p р d sin q = (m + 1/2)l, m = 0,1,2,... (4) Следовательно, для того, чтобы в некоторой точке наложени я двух когерентных световых волн наблюдался максимум, т. е. усиление волн, на протяжении разности хода должно укладываться целое число длин волн; д ля того, чтобы наблюдался минимум, разность хода должна вмещать нечетное число полуволн. В общем случае световые лучи от разных источников могут д вигаться в средах с различными показателями преломления n 1 и n 2 . Поскольку скорость света в среде уменьшается: u = c/n , где c - скорость свет а в вакууме, то уменьшается и длина волны: l = uT =(c/ n )T = l 0 / n , где T - период колебаний, l 0 - дли на волны в воздухе (или в вакууме). Поэтому на одном и том же расстоянии в веществе укладывае тся в n раз больше число волн, чем в вакууме. Поэтому для разности фаз важна не сама по себе геометрическая разность путей интерферирующих лучей, а в еличина n ' l, где l - геометриче ский путь. Эта величина называется оптической длиной пу ти , и она характеризует число длин волн, укладывающихся на геометрическом пути светового луча в данной среде с показателем прелом ления n . Разность d оптических длин путей дв ух лучей называется оптической разностью хода : d = n 2 l 2 - n 1 l 1 , где l 1 , l 2 - геометрические пути, проходящие лучами в средах с показателям и преломления n 1 и n 2 соответственно. Общее условие максимумов и минимумов остается прежним: d = ml 0 - условие максимума; d = (m + 1/2)l 0 - условие минимума, m = 0,1,2,... Интерференционная картина Интерференционная картина наложения волн двух монохром атических источников представляет собой систему чередующихся светлых и темных полос. Если оба источника испускают белый (немонохроматический ) свет, то интерференционная картина будет окрашенной, т. е. согласно (3) , каждой длине волны будет соответствовать с вой угол q, при котором наблюдается максимум, т. е. свое место на экране. Стационарная интерференция света Стационарная И. с. возникает при наличии пост. разности фаз (или определ. корреляции фаз) налагающихся волн. До появления лазеров ког ерентные световые пучки могли быть получены только путём разделения и п оследоват. сведения лучей, исходящих из одного и того же источника. Опыт Юнга Требование когерентности налагает ограничения на угл. ра змеры источника и на ширину спектра излучения. Так, напр., в классич. опыте Юнга, в к-ром малый источник с линейным размером излучающей поверхности S освещает две узкие щели (рис. 1), когерентность обеспечивается условием: S < lR/d, где l - ср. длина волны света, R - расстояние от источника до экрана со щелями, d - расстояние между щелями. Когерентность также зависит от разности хода d интерферирующих лучей, к-рая, будучи выра женной в длинах световых волн, наз. порядком интерференции. С ростом d коге рентность, а вместе с ней и контраст и. к. падает тем быстрее, чем шире спект р Dl света. Макс разность хода, при которой и. к. ещё видна, имеет порядок (Dl) -1 . В белом свете наблюдается и. к. самых низк их порядков (1 - 2-го), причём окрашенная, поскольку положение максимумов и ми нимумов интенсивности света на и. к. зависит от l. Для узких спектр. линий по рядок И. с. может доходить до 10 5 - 10 6 , что соответствует разности хода в неск. см. Для наи более монохроматических лазерных источников допустимая разность хода измеряется тысячами км. Рис. 2. Схема опыта Юнга. Справа сплошной линией представлен а зависимость интенсивности на экране от координаты, нормальной щелям; п унктиром показана освещённость экрана при поочерёдном закрывании щеле й. Ограничения, связанные с когерентностью, могут быть понят ны из рассмотрения наложения и. к. от отдельных точек реального источник а. При слишком больших размерах источника суммарная и. к. оказывается сма занной. Виды интерференции света. Различают двухлучевую и многолучевую И. с. В первом случае свет в каждую точку и. к. приходит от общего источника по двум путям, как на рис. 2, при этом распределение интенсивности на и. к. явл. гармонич. ф-цией (~cos 2 2pd/l). Многолучевая И. с. возникает при наложении мн. когерентных волн, получаемых делением исходного волн. фронта с помощью многократных отражений (напр., в интерферометре Фабри - Перо) или дифракцией на многоэле ментных периодич. структурах. При многолучевой И. с. интенсивность и. к. яв л. периодической, но не гармонич. ф-цией d (рис. 3). Резкая зависимость интенси вности и. к. от длины волн при многолучевой И. с. широко используется в спек тр. приборах. Рис. 3. Зависимость интенсивности в интерференц.. картине ин терферометра Фабри - Перо от разности хода d. Проявления интерференции света Из естеств. проявлений И. с. наиболее известно радужное окр ашивание тонких плёнок (масляные плёнки на воде, мыльные пузыри, окисные плёнки на металлах), возникающие вследствие И. с., отражённого двумя повер хностями плёнки. В тонких плёнках перем. толщины при освещении протяжённ ым источником локализация и. к. происходит на поверхности плёнки, при это м данная интерференц. полоса соответствует одной и той же толщине плёнки (полосы равной толщины). В белом свете полосы окрашены. В тонких плёнках с трого пост. толщины (с точностью до долей l ) одинаковую разность хода имею т лучи, падающие на плёнку под одним и тем же углом, и интерференц. полосы н аз. полосами равного наклона. Они локализованы в бесконечности, и наблюд ать их можно в фокальной плоскости линзы. Если при наблюдении И. с. от обыч ных источников света и. к. имеет малую яркость и размеры, то при использова нии лазеров явления И. с. настолько ярки и характерны, что нужны особые мер ы для получения равномерной освещённости. Чрезвычайно высокая когерен тность лазерного излучения приводит к появлению помех интерференц. про исхождения при наблюдении объектов, освещённых лазером. При лазерном освещении произвольной шероховатой поверх ности глаз воспринимает хаотич. картину световых пятен, мерцающую при пе ремещении наблюдателя (нерегулярная и. к., к-рая при обычном освещении не н аблюдается). Биения К явлениям И. с. относятся также световые биения, возникающ ие при наложении световых полей разных частот. В этом случае образуется бегущая в пр-ве и. к., так что в заданной точке интенсивность света периоди чески меняется во времени с частотой, равной разности частот интерферир ующих волн. Биения возникают в обычных (нелазерных) схемах И. с. при измене нии во времени хода интерферирующих лучей. Наблюдение биения в излучени и независимых источников света возможно только для лазерных источнико в. Корреляции интенсивности Эффектами, родственным световым биениям, явл. корреляции интенсивности, наблюдаемые при установке двух фотоприёмников (напр., счё тчиков фотонов) в пределах площади когерентности. На интервалах времени порядка (или менее) обратной ширины спектра излучения обнаруживается пр евышение числа парных фотонных совпадений над фоном случайных событий. Зависимость этого превышения от расстояния между счётчиками позволяет судить о площади когерентности поля излучения, что нашло применение для измерения диаметра звёзд наряду с традиционным методом звёздного инте рферометра. Использование интерференции Использование интерференции в технике. Явление интерфер енции света находит широкое применение в современной технике. Одним из т аких применений является создание "просветленной" оптики. Отполированн ая поверхность стекла отражает примерно 4% падающего на нее света. Соврем енные оптические приборы состоят из большого числа деталей, изготовлен ных из стекла. Проходя через каждую из этих деталей, свет ослабляется на 4%. Общие потери света в объективе фотоаппарата составляют примерно 25%, в при зменном бинокле и микроскопе - 50% и т. д. Для уменьшения световых потерь в оптических приборах все стеклянные детали , через которые проходит свет, покрывают пленкой, пока затель преломления которой меньше показателя преломления стекла. Толщ ина пленки равна четверти длины волны. Другим применением явления интерференции является полу чение хорошо отражающих покрытий, необходимых во многих отраслях оптик и. В этом случае используют тонкую пленку толщиной l/4 из материала, коэффи циент преломления которого n 2 больше коэфф ициента преломления n 3 . В этом случае отраж ение от передней границы происходит с потерей полволны, так как n 1 < n 2 , а отражение от задней границы происходит без потери полволны (n 2 > n 3 ). В результате разность хода d = l/4+l/4+l/2=l и отраженные волны усиливают друг друга. И. с. широко используется при спектральном анализе для точ ного измерения расстояний и углов, в рефрактометрии, в задачах контроля кач-ва поверхностей, для создания светофильтров, зеркал, просветляющих п окрытий и др.; на явлениях И. с. основана голография. Важный случай И. с. - инте рференция поляризованных лучей. Список литературы Учебник для 11 класс средней школы Н.М. Шахмаев... Изд 2-е Москва "Прсвещение" 1993г. Физический энциклопедический словарь. Гл. ред. А. М. Прохоро в. Изд. "Советская энциклопедия", 1983 Справочное пособие по физике . Авт.-сост. И. Е. Гусев. -Мн.: Харве ст,1998.-576с.-(Библиотека школьника).
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Какая глупость всерьез думать, что российские стратегические ракеты нацелены на американские банки, где лежат 550 млрд. долларов российской элиты.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по физике "Интерференция света, практическое использование", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru