Применение интерференции, интерференция в тонкой пленке. Цвета тонких пленок и применение интерференции


Применение интерференции, интерференция в тонкой пленке

Сегодня мы расскажем о применении интерференции в науке и повседневной жизни, раскроем физический смысл этого явления и поведаем об истории его открытия.

Определения и распределения

Прежде чем говорить о значимости того или иного феномена в природе и технике, для начала необходимо дать определение. Сегодня мы рассматриваем явление, которое школьники изучают на уроках физики. Поэтому до описания практического применения интерференции обратимся к учебнику.

Для начала необходимо отметить, что это явление относится ко всем видам волн: к тем, что возникают на поверхности воды или при исследовании. Итак, интерференция – это увеличение или урезание амплитуды двух и более когерентных волн, которое возникает, если они встречаются в одной точке пространства. Максимумы в таком случае называются пучностями, а минимумы – узлами. В этом определении фигурируют некоторые свойства колебательных процессов, которые мы раскроем чуть позже.

Картина, которая получается в результате наложения волн друг на друга (а их может быть и очень много) зависит только от разности фаз, в которой колебания приходят в одну точку пространства.

Свет – это тоже волна

К такому выводу ученые пришли уже в шестнадцатом веке. Основы оптики как науки заложил всемирно известный английский ученый Исаак Ньютон. Именно он впервые осознал, что свет состоит из неких элементов, от количества которых зависит его цвет. Ученый открыл явление дисперсии и рефракции. И он первым наблюдал интерференцию света на линзах. Ньютон изучал такие свойства лучей, как угол преломления в разных средах, двойное преломление, поляризация. Ему принадлежит заслуга первого применения интерференции волн на благо человечества. И именно Ньютон понял, что не будь свет колебанием, он бы не проявлял все эти характеристики.

Свойства света

К волновым свойствам света относятся:

  1. Длина волны. Это расстояние между двумя соседними максимумами одного колебания. Именно длина волны определяет цвет и энергию видимого излучения.
  2. Частота. Это количество полных волн, которые могут произойти за одну секунду. Величина выражается в Герцах и обратно пропорциональная длине волны.
  3. Амплитуда. Это «высота» или «глубина» колебания. Величина напрямую изменяется при интерференции двух колебаний. Амплитуда показывает, насколько сильно возмутилось электромагнитное поле, чтобы породить именно эту волну. Еще она задает напряженность поля.
  4. Фаза волны. Это та часть колебания, которая достигается в данный момент времени. Если две волны встретились в одной точке при интерференции, то их разница фаз будет выражаться в единицах π.
  5. Когерентными называют электромагнитные излучения с одинаковыми характеристиками. Когерентность двух волн подразумевает постоянство их разности фаз. Природных источников такого излучения не существует, они создаются только искусственным путем.

Применение первое – научное

Сэр Исаак много и упорно трудился над свойствами света. Он наблюдал за тем, как именно пучок лучей ведет себя при встрече с призмой, цилиндром, пластиной и линзой из разных преломляющих прозрачных сред. Однажды Ньютон положил на стеклянную пластинку стеклянную же выпуклую линзу кривой поверхностью вниз и направил на конструкцию поток параллельных лучей. В результате из центра линзы расходились радиально яркие и темные кольца. Ученый сразу догадался, что такое явление может наблюдаться, только если в свете есть какое-то периодическое свойство, которое где-то гасит пучок, а где-то, наоборот, усиливает его. Так как расстояние между кольцами зависело от кривизны линзы, то Ньютон смог приблизительно посчитать длину волны колебания. Таким образом, английский ученый впервые нашел конкретное применение явлению интерференции.

Интерференция на щели

Дальнейшие исследования свойств света требовали постановки и проведения новых опытов. Сначала ученые научились создавать когерентные пучки из достаточно разнородных источников. Для этого поток от лампы, свечи или солнца делился на два с помощью оптических приспособлений. Например, когда луч падает на стеклянную пластинку под углом 45 градусов, то часть его преломляется и проходит дальше, а часть отражается. Если с помощью линз и призм сделать эти потоки параллельными, разность фаз в них будет постоянной. А чтобы в опытах свет не исходил веером из точечного источника, пучок делали параллельным с помощью близкофокусной линзы.

Когда ученые научились всем этим манипуляциям со светом, они стали изучать явление интерференции на разнообразных отверстиях, в том числе на узкой щели или ряде щелей.

Интерференция и дифракция

Описанный выше опыт стал возможен благодаря другому свойству света – дифракции. Преодолевая препятствие достаточно маленькое, чтобы сравниться с длиной волны, колебание способно изменить направление своего распространения. Благодаря этому после узкой щели часть пучка меняет направление распространения и взаимодействует с лучами, которые не меняли угла наклона. Поэтому применения интерференции и дифракции невозможно отделить друг от друга.

Модели и реальность

До этого момента мы пользовались моделью идеального мира, в котором все пучки света параллельны друг другу и когерентны. Также в простейшем описании интерференции подразумевается то, что всегда встречаются излучения с одинаковыми длинами волн. Но в реальности все не так: свет чаще всего белый, он состоит из всех электромагнитных колебаний, которые предоставляет Солнце. А значит, интерференция происходит по более сложным законам.

Тонкие пленки

Самый наглядный пример такого рода взаимодействия света – это падение пучка света на тонкую пленку. Когда в городской луже есть капля бензина, поверхность переливается всеми цветами радуги. И это следствие именно интерференции.

Свет падает на поверхность пленки, преломляется, падает на границу бензина и воды, отражается, и еще раз преломляется. В итоге на выходе волна встречается сама с собой. Таким образом, гасятся все волны, кроме тех, для которых выполняется одно условие: толщина пленки кратна полуцелой длине волны. Тогда на выходе колебание будет встречаться само с собой двумя максимумами. Если же толщина покрытия равна целой длине волны, тогда на выходе произойдет наложение максимума на минимум, и излучение погасит само себя.

Из этого следует, что чем толще пленка, тем больше должна быть длина волны, которая выйдет из нее без потерь. Фактически тонкая пленка способствует выделению отдельных цветов из всего спектра и может использоваться в технике.

Фотосессии и гаджеты

Как ни странно, некоторые применения интерференции знакомы всем модницам мира.

Основная работа красивой девушки-модели – хорошо выглядеть перед камерами. К фотосессии профессионалов женщин готовит целая бригада: стилист, визажист, дизайнер одежды и интерьера, редактор журнала. Надоедливые папарацци могут подстеречь модель на улице, дома, в смешной одежде и нелепой позе, а потом выставить снимки на всеобщее обозрение. Но для всех фотографов важно хорошее оборудование. Некоторые аппараты могут стоить несколько тысяч долларов. Среди основных характеристик такого оборудования обязательно будет значиться просветление оптики. И снимки с такого аппарата будут отличаться весьма высоким качеством. Соответственно, и снятая без подготовки звезда тоже будет выглядеть не так уж и непривлекательно.

Очки, микроскопы, звезды

Основа такого явления – интерференция в тонких пленках. Это интересный и распространенный феномен. И находит интерференция света применение в технике, которую некоторые держат в руках каждый день.

Человеческий глаз лучше всего воспринимает зеленый цвет. Поэтому фотографии красивых девушек не должны содержать погрешности именно в этой области спектра. Если на поверхность камеры нанести пленку с конкретной толщиной, то такое оборудование не будет иметь бликов зеленого цвета. Если внимательный читатель когда-либо замечал такие детали, то его должно было поразить наличие только красных и фиолетовых отсветов. Такая же пленка наносится на стекла очков.

Но если речь идет не о человеческом глазе, а о бесстрастном приборе? Например, микроскоп должен зарегистрировать инфракрасный спектр, а телескоп – изучить ультрафиолетовые составляющие звезд. Тогда наносится просветляющая пленка другой толщины.

fb.ru

Интерференция света. Цвета тонких пленок

Все, конечно, неоднократно любовались красивыми переливами цветов на поверхности весенних луж. Многие, вероятно, замечали, что такие же цветные полосы обнаруживаются на реке вблизи судов, когда на воде появляются пятна нефти или масла. Во всех этих явлениях обращает на себя внимание прихотливое расположение цветных полос и особенно их переливы, т. е. смена цветов при повороте головы наблюдателя. Явление сходно с игрой цветов на мыльных пузырях и, действительно, тождественно ему по своей физической природе. Его нетрудно воспроизвести в классе, пустив капельку керосина или скипидара на поверхность воды в кювете, освещенной проекционным фонарем.

Разнообразие цветов в описанных картинах явно связано с тем обстоятельством, что мы производим наблюдение в белом свете. Поставим на пути света какое-нибудь цветное стекло, и мы убедимся, что вместо цветных полос будут наблюдаться полосы одного цвета, большей или меньшей яркости, разделенные темными промежутками. Форма и расположение полос при этом не изменяются. Так, например, если мы применим зеленое стекло, то полосы, имевшие при освещении белым светом зеленый тон, останутся практически неизменными, а красные полосы сделаются черными. Явление станет еще более отчетливым, если в качестве одноцветного (монохроматического) света воспользоваться пламенем горелки, в которое введен кусочек асбеста, смоченный раствором поваренной соли. Такое пламя окрашивается в желтый цвет благодаря излучению паров натрия, входящего в состав соли; цвет этот весьма однороден. Наблюдаемая картина в этом свете будет состоять из ярко-желтых полос, постепенно переходящих в глубоко-черные. Таким образом, картина состоит из чередования светлых полос, посылающих много света в глаз наблюдателя (максимумы), и темных полос, от которых к наблюдателю совсем не идет свет (минимумы).

В описанных опытах мы имеем дело с явлениями, аналогичными тем, которые были описаны в §§ 44, 45 и 46 и которые получили название интерференции волн. Там (см. §45) указывались условия, при которых наложение двух волн ведет к перераспределению энергии, т. е. к образованию областей максимумов и минимумов энергии. В наших оптических опытах мы также обнаруживаем перераспределение энергии, в результате которого вместо равномерной освещенности образуются темные области (минимумы) и области повышенной освещенности (максимумы). Другими словами, в наших опытах проявилась способность света к интерференции, т. е. обнаружился волновой характер световых явлений. То обстоятельство, что максимум для разных цветов приходится на различные места, показывает, что различным цветам соответствуют различные длины волн (см. § 45). Мы в дальнейшем подробнее познакомимся с интерференционными явлениями в оптике и используем их для точного определения длины световых волн; пока же ограничимся указанием, что длина эта меньше микрометра.

sfiz.ru

Применение интерференции, интерференция в тонкой пленке

Бизнес 1 сентября 2017

Сегодня мы расскажем о применении интерференции в науке и повседневной жизни, раскроем физический смысл этого явления и поведаем об истории его открытия.

Определения и распределения

Прежде чем говорить о значимости того или иного феномена в природе и технике, для начала необходимо дать определение. Сегодня мы рассматриваем явление, которое школьники изучают на уроках физики. Поэтому до описания практического применения интерференции обратимся к учебнику.

Для начала необходимо отметить, что это явление относится ко всем видам волн: к тем, что возникают на поверхности воды или при исследовании. Итак, интерференция – это увеличение или урезание амплитуды двух и более когерентных волн, которое возникает, если они встречаются в одной точке пространства. Максимумы в таком случае называются пучностями, а минимумы – узлами. В этом определении фигурируют некоторые свойства колебательных процессов, которые мы раскроем чуть позже.

Картина, которая получается в результате наложения волн друг на друга (а их может быть и очень много) зависит только от разности фаз, в которой колебания приходят в одну точку пространства.

Свет – это тоже волна

К такому выводу ученые пришли уже в шестнадцатом веке. Основы оптики как науки заложил всемирно известный английский ученый Исаак Ньютон. Именно он впервые осознал, что свет состоит из неких элементов, от количества которых зависит его цвет. Ученый открыл явление дисперсии и рефракции. И он первым наблюдал интерференцию света на линзах. Ньютон изучал такие свойства лучей, как угол преломления в разных средах, двойное преломление, поляризация. Ему принадлежит заслуга первого применения интерференции волн на благо человечества. И именно Ньютон понял, что не будь свет колебанием, он бы не проявлял все эти характеристики.

Видео по теме

Свойства света

К волновым свойствам света относятся:

  1. Длина волны. Это расстояние между двумя соседними максимумами одного колебания. Именно длина волны определяет цвет и энергию видимого излучения.
  2. Частота. Это количество полных волн, которые могут произойти за одну секунду. Величина выражается в Герцах и обратно пропорциональная длине волны.
  3. Амплитуда. Это «высота» или «глубина» колебания. Величина напрямую изменяется при интерференции двух колебаний. Амплитуда показывает, насколько сильно возмутилось электромагнитное поле, чтобы породить именно эту волну. Еще она задает напряженность поля.
  4. Фаза волны. Это та часть колебания, которая достигается в данный момент времени. Если две волны встретились в одной точке при интерференции, то их разница фаз будет выражаться в единицах π.
  5. Когерентными называют электромагнитные излучения с одинаковыми характеристиками. Когерентность двух волн подразумевает постоянство их разности фаз. Природных источников такого излучения не существует, они создаются только искусственным путем.

Применение первое – научное

Сэр Исаак много и упорно трудился над свойствами света. Он наблюдал за тем, как именно пучок лучей ведет себя при встрече с призмой, цилиндром, пластиной и линзой из разных преломляющих прозрачных сред. Однажды Ньютон положил на стеклянную пластинку стеклянную же выпуклую линзу кривой поверхностью вниз и направил на конструкцию поток параллельных лучей. В результате из центра линзы расходились радиально яркие и темные кольца. Ученый сразу догадался, что такое явление может наблюдаться, только если в свете есть какое-то периодическое свойство, которое где-то гасит пучок, а где-то, наоборот, усиливает его. Так как расстояние между кольцами зависело от кривизны линзы, то Ньютон смог приблизительно посчитать длину волны колебания. Таким образом, английский ученый впервые нашел конкретное применение явлению интерференции.

Интерференция на щели

Дальнейшие исследования свойств света требовали постановки и проведения новых опытов. Сначала ученые научились создавать когерентные пучки из достаточно разнородных источников. Для этого поток от лампы, свечи или солнца делился на два с помощью оптических приспособлений. Например, когда луч падает на стеклянную пластинку под углом 45 градусов, то часть его преломляется и проходит дальше, а часть отражается. Если с помощью линз и призм сделать эти потоки параллельными, разность фаз в них будет постоянной. А чтобы в опытах свет не исходил веером из точечного источника, пучок делали параллельным с помощью близкофокусной линзы.

Когда ученые научились всем этим манипуляциям со светом, они стали изучать явление интерференции на разнообразных отверстиях, в том числе на узкой щели или ряде щелей.

Интерференция и дифракция

Описанный выше опыт стал возможен благодаря другому свойству света – дифракции. Преодолевая препятствие достаточно маленькое, чтобы сравниться с длиной волны, колебание способно изменить направление своего распространения. Благодаря этому после узкой щели часть пучка меняет направление распространения и взаимодействует с лучами, которые не меняли угла наклона. Поэтому применения интерференции и дифракции невозможно отделить друг от друга.

Модели и реальность

До этого момента мы пользовались моделью идеального мира, в котором все пучки света параллельны друг другу и когерентны. Также в простейшем описании интерференции подразумевается то, что всегда встречаются излучения с одинаковыми длинами волн. Но в реальности все не так: свет чаще всего белый, он состоит из всех электромагнитных колебаний, которые предоставляет Солнце. А значит, интерференция происходит по более сложным законам.

Тонкие пленки

Самый наглядный пример такого рода взаимодействия света – это падение пучка света на тонкую пленку. Когда в городской луже есть капля бензина, поверхность переливается всеми цветами радуги. И это следствие именно интерференции.

Свет падает на поверхность пленки, преломляется, падает на границу бензина и воды, отражается, и еще раз преломляется. В итоге на выходе волна встречается сама с собой. Таким образом, гасятся все волны, кроме тех, для которых выполняется одно условие: толщина пленки кратна полуцелой длине волны. Тогда на выходе колебание будет встречаться само с собой двумя максимумами. Если же толщина покрытия равна целой длине волны, тогда на выходе произойдет наложение максимума на минимум, и излучение погасит само себя.

Из этого следует, что чем толще пленка, тем больше должна быть длина волны, которая выйдет из нее без потерь. Фактически тонкая пленка способствует выделению отдельных цветов из всего спектра и может использоваться в технике.

Фотосессии и гаджеты

Как ни странно, некоторые применения интерференции знакомы всем модницам мира.

Основная работа красивой девушки-модели – хорошо выглядеть перед камерами. К фотосессии профессионалов женщин готовит целая бригада: стилист, визажист, дизайнер одежды и интерьера, редактор журнала. Надоедливые папарацци могут подстеречь модель на улице, дома, в смешной одежде и нелепой позе, а потом выставить снимки на всеобщее обозрение. Но для всех фотографов важно хорошее оборудование. Некоторые аппараты могут стоить несколько тысяч долларов. Среди основных характеристик такого оборудования обязательно будет значиться просветление оптики. И снимки с такого аппарата будут отличаться весьма высоким качеством. Соответственно, и снятая без подготовки звезда тоже будет выглядеть не так уж и непривлекательно.

Очки, микроскопы, звезды

Основа такого явления – интерференция в тонких пленках. Это интересный и распространенный феномен. И находит интерференция света применение в технике, которую некоторые держат в руках каждый день.

Человеческий глаз лучше всего воспринимает зеленый цвет. Поэтому фотографии красивых девушек не должны содержать погрешности именно в этой области спектра. Если на поверхность камеры нанести пленку с конкретной толщиной, то такое оборудование не будет иметь бликов зеленого цвета. Если внимательный читатель когда-либо замечал такие детали, то его должно было поразить наличие только красных и фиолетовых отсветов. Такая же пленка наносится на стекла очков.

Но если речь идет не о человеческом глазе, а о бесстрастном приборе? Например, микроскоп должен зарегистрировать инфракрасный спектр, а телескоп – изучить ультрафиолетовые составляющие звезд. Тогда наносится просветляющая пленка другой толщины.

Источник: fb.ru Образование Интерференции в тонких пленках: явление и условия для его возникновения

Сегодня мы расскажем об интерференции в тонких пленках. В фокусе нашего внимания открытие, исследование и применения этого замечательного физического явления.Определение

Бизнес Применение Модульных Зданий В Малом Бизнесе

Использование модульных быстровозводимых зданий на сегодняшний день является лучшей альтернативой капитальному строению. Высокая мобильность, неограниченная функциональность и невысокая стоимость таких объектов обе...

Дом и семья PVD-покрытие - что это? Применение PVD-покрытия в часовой промышленности

Современная часовая промышленность предлагает на рынке широкий ассортимент изделий, в которых разобраться порой бывает достаточно сложно. При производстве швейцарских часов очень часто используют PVD-покрытие. Что это...

Домашний уют Медный купорос: применение против грибка в садоводстве и в быту

В садоводстве, в быту, строительстве и в народной медицине часто используют медный купорос. Применение против грибка является одним из самых популярных методов его использования и поэтому заслуживает особого внимания....

Домашний уют Применение апельсиновых корок в садоводстве

Многие из нас любят ароматные и сочные апельсины, но, очистив их, оранжевую кожицу мы выбрасываем. Однако следует помнить, что не только вкусная мякоть радует наш вкус и способствует поддержанию здоровья. Кожура этого...

Домашний уют Разумное применение борной кислоты в садоводстве

Если растение покрывается непонятными пятнами, сбрасывает листья или просто чахнет, возможно, оно испытывает недостаток в каких-то микроэлементах. Правильное применение борной кислоты в садоводстве позволяет значитель...

Еда и напитки Чем отличается кошерная соль от столовой. Применение кошерной соли в кулинарии

Нередко кулинары-любители заходят в тупик, столкнувшись в рецепте с указанием на то, что требуется кошерная соль. Не будучи иудеями, люди начинают подозревать, что требуется нечто экзотическое, трудно доставаемое и об...

Еда и напитки Корень петрушки: польза и вред. Применение корня петрушки в медицине. Правильное хранение корня петрушки

Петрушка – это растение, которое можно встретить практически на каждом огороде. Полезными свойствами обладают как листья этого растения, так и его корень. В статье более детально будут рассмотрены свойства, кото...

Еда и напитки Хранение капусты в пищевой пленке зимой

Что мы знаем о капусте? То, что это очень популярный и полезный овощ. Также многие знают, что еще в каменном веке люди питались им. Известный всем Пифагор занимался выращиванием новых сортов этого растения, римляне, г...

Еда и напитки Как приготовить вкусные, но в то же время диетические котлеты куриные с кабачками

Если вы хотите приготовить что-нибудь вкусное и при этом диетическое, нежирное...

monateka.com

Интерференция света Радужные цвета тонких пленок

Интерференция света

  • 1.Радужные цвета тонких пленок

  • 2.Просветление оптики

  • 3.Интерферометры

Радужные цвета тонких пленок

  • Интерференционная картина зависит от:

  • угла, под которым наблюдается пленка

  • толщины пленки

Просветление оптики – уменьшение отражения света от поверхности линзы в результате нанесения на нее специальной пленки.

  • Назначение:

  • уменьшение доли отражаемой энергии света от поверхности оптических стекол.

  • Области применения:

  • просветляют объективы современных фотоаппаратов и кинопроекторов, перископы подводных лодок и др. оптические устройства, состоящие из большого числа оптических стекол.

Определение толщины покрытия:

  • Световые волны 1 и 2, отраженные от передней и задней поверхности пленки, оказываются в противофазах, если их время запаздывания равно:

Толщина покрытия :

  • Длина волны света в пленке -

  • Длина волны света в воздухе -

Объектив фотоаппарата с просветленной оптикой:

Дифракция света

  • 1.Дифракционная решетка как спектральный прибор

  • 2.Гало

  • 3.Голография

Гало (франц. halo, от греч. halos — световое кольцо вокруг Солнца или Луны)

  • группа оптических явлений в атмосфере;

  • возникают вследствие преломления и отражения света ледяными кристаллами, образующими перистые облака и туманы.

Наиболее обычные формы гало:

  • радужные круги вокруг диска Солнца или Луны с угловым радиусом 22° или 46°;

  • паргелии- яркие радужные пятна справа и слева от Солнца (Луны) на расстояниях 22°, реже 46°;

  • околозенитная дуга — отрезок радужной дуги, обращенной выпуклостью к Солнцу;

  • паргелический круг — белый горизонтальный круг, проходящий через диск светила;

  • столб — часть белого вертикального круга, проходящего через диск светила; в сочетании с паргелическим кругом образует белый крест.

Гало в народных приметах:

  • русские народные приметы говорят, что появление вокруг либо около луны подобных светлых колец, дуг, пятен, столбов - к дождю.

ГОЛОГРАФИЯ (от греч. холос – полный и графо – пишу) – способ получения объемных изображений предметов на фотопластинке с помощью лазера

Дисперсия света

  • 1.Радуга

  • 2.Закат

  • 3.Спектроскоп.

  • Спектральный анализ.

Радуга — это оптическое явление, связанное с преломлением световых лучей на многочисленных капельках дождя.

  • Условия наблюдения:

  • -наблюдается только в

  • стороне, противоположной

  • Солнцу

  • -радуга возникает, когда

  • Солнце освещает завесу

  • водяных капель в воздухе

  • -угловая высота Солнца

  • над горизонтом не

  • превышает 42°.

Вторичная радуга

  • - более широкая и размытая

  • - цвета во вторичной радуге

  • чередуются в обратном порядке: от красного (крайняя внутренняя область дуги) до фиолетового (крайняя внешняя область)

  • - может наблюдаться, если высота Солнца над горизонтом не превышает примерно 52.

Объяснение возникновения радуги:

  • При определенном угле

  • падения лучей происходит

  • полное отражение внутри

  • капли.

  • На границе воздух-вода

  • Происходит преломление лучей: фиолетовых- сильнее(410 ), красных- слабее (430 )

Объяснение возникновения радуги:

  • Солнечные лучи-параллельны.

  • От множества капель, находящихся на поверхности конуса с углом при вершине

  • 430 , в глаз наблюдателя попадают красные лучи,

  • а 410 -фиолетовые.

  • Остальные цвета- между ними.

Закон Рэлея: интенсивность рассеянного света пропорциональна четвертой степени частоты

  • Глядя на солнце, наблюдатель воспринимает свет, прошедший через атмосферу без рассеяния;

  • спектр этого света сдвинут к низким частотам

Спектроскоп - прибор для разделения светового или любого другого излучения на его составляющие, имеющие различные длины волн

  • Спектроскоп двухтрубный служит для наблюдения и исследования различных спектров.

Оптическая схема призменного спектрографа:

  • 1 - входная щель, 2 - коллиматорный объектив, 3 - призма, 4 - камерный объектив, 5 - фотопластинка, d - действующее отверстие прибора, b - длина основания призмы, j - угол отклонения луча призмой.

Первый спектроскоп:

Спектрограф — прибор для получения спектра излучения (обычно, света) и определения его свойств на различных участках.

  • Простейший оптический спектрограф представляет собой комбинацию призмы, разлагающую свет и средство для наблюдения полученного спектра, например, окуляр или фотопластинку.

  • Вместо призмы может также использоваться дифракционная решетка.

Поляризация света

  • 1.Проявление поляризации в природе.

  • 2.Поляроиды. Поляриметры.

  • 3.Оптоволоконная связь.

Схема строения зрительных рецепторов человека (слева) и членистоногого (справа):

Поляризация – это ориентированность колебаний световой волны в пространстве

  • Светофильтры

  • пропускают часть света, волны которого определенно ориентированы. .

  • Если через фильтр смотреть на поляризованный свет и при этом поворачивать фильтр, яркость пропускаемого света будет меняться:

  • -max при совпадении направления пропускания фильтра с поляризацией света

  • - min при полном, (на 90°) расхождении этих направлений.

Проявление поляризации в природе:

  • поляризованность света, исходящего от чистого неба

  • поляризованность отраженного света, бликов, лежащих на поверхности воды

Применение поляроидов:

  • устранение бликов при фотосъемке (например, дна неглубокого водоема или картин и музейных экспонатов, защищенных стеклом).

  • применение поляроидов в противосолнечных очках или ветровом стекле позволяет убрать мешающие, слепящие блики от поверхности моря или влажного шоссе.

ВОЛОКОННАЯ ОПТИКА- раздел оптики, в котором изучаются распространение света и передача информации по световодам.

  • Методы волоконной оптики используются:

  • в оптической связи

  • в медицинских приборах (освещение носоглотки, желудка и т. д.)

  • в скоростной киносъемке

  • в ядерной физике (регистрация треков ядерных частиц)

  • в фототелеграфии и телеметрии (преобразователи кода и шифровальные устройства)

  • в вычислительной технике, акустике и т. д.

Достоинства применения оптического волокна:

  • Очень малое затухание светового сигнала в волокне.

  • Оптические волокна очень компактны и легки.

  • Системы связи на основе оптических волокон устойчивы к электромагнитным помехам, а передаваемая по световодам информация защищена от несанкционированного доступа.

  • Важное свойство оптического волокна – долговечность.

Недостатки применения оптического волокна:

  • требуется дорогостоящее технологическое оборудование

  • затраты на восстановление выше, чем при работе с медными кабелями

Применение световолоконной оптики в быту:

dok.opredelim.com

Интерференция в тонких пленках

26.1. Интерференция света при отражении от тонких пластинок

Путь на плоскопараллельную пластинку толщиной с показателем преломления падает параллельный пучок света под углом и отражается в точке . Одновременно в точке отражается и идет в том же направлении другой луч. Назовем эти лучи 1 и 2. Между отраженными лучами имеется оптическая разность xода:

(1)

Если она не превышает длины когерентности и расстояние АВ между лучами меньше радиуса пространственной когерентности, то при наложении отраженных лучей 1 и 2 должна наблюдаться их интерференция.

Из геометрических соображений следует:

(2)

 

Поэтому оптическая разность хода

(2)

Но по закону отражения света . Поэтому знаменатель

Тогда оптическая разность хода

(3)

Учтем изменение фазы луча 1 при отражении в точке – изменение фазы на эквивалентно увеличению разности хода на :

(4)

Для выполнения условия временной когерентности разность кода не должна превышать длину когерентности, а значит должно выполняться условие:

Выразим толщину пленки и получим условие, которому она должна удовлетворять, чтобы можно было наблюдать интерференцию лучей, отраженных от ее поверхностей:

(5)

в числителе можно пренебречь по сравнению с . Корень в знаменателе имеет величину порядка единицы. Поэтому ориентировочно толщина пленки должна удовлетворять должна удовлетворять соотношению:

Если для наблюдения интерференции использовать солнечный свет, то можно положить, что . Человеческий глаз отличает оттенки цвета, отличающиеся по длине волны на . В этом случае интерференция наблюдаема при толщине пленки . Именно по этой причине мы не наблюдаем интерференции при отражении света от поверхностей обыкновенного стекла.

Лучи 1 и 2 в падающем пучке отстоят на расстояние = АВ. Из геометрических соображений следует, что

При угле падения порядка можно положить

Радиус пространственной когерентности солнечного света определяется угловым размером солнца, который составляет рад. Поэтому

Поэтому, если мы хотим наблюдать интерференцию в солнечном свете при углах падения , необходимы пленки толщиной менее . Пленками такой и меньшей толщины растекаются по поверхности воды минеральные масла, и именно об этом свидетельствует радужная окраска поверхности воды в лужах.

 

 

Полосы равного наклона

Пусть тонкая плоскопараллельная пластинка освещается рассеянным монохроматическим светом. Расположим параллельно пластинке собирающую линзу, в ее фокальной плоскости – экран. В рассеянном свете имеются лучи самых разнообразных направлений. Лучи, падающие под углом , дают по 2 отраженных, которые соберутся в точке . Это справедливо для всех лучей, падающих на поверхность пластинки под данным углом, во всех точках пластинки. Линза обеспечивает сведение всех таких лучей в одну точку, поскольку параллельные лучи, падающие на линзу под определенным углом, собираются ею в одной точке фокальной плоскости, т.е. на экране. В точке О птическая ось линзы пересекает экран. В этой точке собираются лучи, идущие параллельно оптической оси.

Лучи, падающие под углом , но не в плоскости рисунка, а в других плоскостях, соберутся в точках, расположенных на таком же расстоянии от точки , как и точка . В результате интерференции этих лучей на некотором расстоянии от точки образуется окружность с определенной интенсивностью падающего света. Лучи, падающие под другим углом, образуют на экране окружность с другой освещенностью, которая зависит от их оптической разности хода. В результате на экране образуются чередующиеся темные и светлые полосы в форме окружностей. Каждая из окружностей образована лучами, падающими под определенным углом, и они называются полосами равного наклона. Локализованы эти полосы в бесконечности.

Роль линзы может исполнять хрусталик, а экрана – сетчатка глаза. При этом глаз должен быть аккомодирован на бесконечность. В белом свете получаются разноцветные полосы.

Полосы равной толщины

Возьмем пластинку в виде клина. Пусть на нее падает параллельный пучок света. Рассмотрим лучи, отразившиеся от верхней и нижней граней пластинки. Если эти лучи свести линзой в точке , то они будут интерферировать. При небольшом угле между гранями пластинки, разность хода лучей можно вычислять по форму ле для плоскопараллельной пластинки. Лучи образовавшиеся от падения луча в некоторую другую точку пластинки соберутся линзой в точке . Разность их хода определится толщиной пластинки в соответствующем месте. Можно доказать, что все точки типа Р лежат в одной плоскости, проходящей через вершину клина.

Если расположить экран так, чтобы он был сопряжен с поверхностью, в которой лежат точки P, Р1 Р2 то на нем возникнет система светлых и темных полос, каждая из которых образована за счет отражений от пластинки в местах определенной толщины. Поэтому в данном случае полосы называются полосами равной толщины.

При наблюдении в белом свете полосы будут окрашенными. Локализованы полосы равной толщины вблизи поверхности пластинки. При нормальном падении света – на поверхности.

В реальных условиях, при наблюдении окрашивания мыльных и масляных пленок наблюдается полосы смешанного типа.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

zdamsam.ru


Sititreid | Все права защищены © 2018 | Карта сайта