Дифракция света
Цель урока: формировать представление учащихся, что дифракция присуща всем типам волн, что дифракция света налагает ограничения на применение геометрической оптики, на разрешающую возможность телескопов и микроскопов.
Ход урока.
1. Анализ лабораторной работы
2. Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса
А) Где и для чего применяется интерференция?
Б) Как происходит интерференция в тонких пленках?
В) Задача 1035. Дано: α = 60⁰, β = 36⁰, n — ?
Решение. QUOTE 
n= QUOTE 
= QUOTE 
= 1,47.Г) Задача 1036. Дано: α = 45⁰, п = 1,5, β — ?
Решение. n = QUOTE 
; QUOTE 
; QUOTE 
β = 28⁰.
3. Изучение нового материала
Дифракция присуща каждому волновому процессу, какой бы физической природы не были волны. Дифракция – это явление огибания волнами препятствий, отклонение волн от прямолинейного распространения в пространстве.
Так как свет – волновой процесс, то наблюдается дифракция света. Но наблюдать ее сложно, потому что длина волны света сравнима с размером атома.
Опыт Т. Юнга.
В 1802 году Томас Юнг провел опыт, сейчас он считается классическим, по дифракции света. Он использовал для опыта непрозрачную ширму, в которой иголкой проколол два отверстия на небольшом расстоянии друг от друга. Эти отверстия освещались световым лучом, который прошел через одно такое же отверстие в другой ширме. Таким образом, Юнг получил когерентные волны, которые создавали интерференционную картину.
Вследствие дифракции от отверстий S1 и S2 выходили два световых конуса, которые образовывали интерференционную картину и на экране были видны чередующиеся светлые и темные полосы. Если одно из отверстий закрывалось, то интерференционная картина исчезала. Используя, этот опыт Юнг определил длины волн разных цветов.
Теория Френеля.
Завершил исследование дифракции О. Френель (франц.). В своих работах Френель объединил принцип Гюйгенса и предположение о вторичных волнах, испытывающих интерференцию. Его вывод заключался в следующем: в любой момент времени, волновая поверхность представляет собой не просто огибающую вторичных волн, а результат их интерференции. В настоящее время этот вывод называется – принципом Гюйгенса – Френеля.
Теория Френеля помогла понять как свет от источника S, из которого идут сферические волны, доходит до какой – то точки пространства, например до точки В.
Рассмотрим на сферической волновой поверхности, радиус которой R вторичные источники. В результате их интерференции в точке В получается, что вторичные источники посылали свет в точку В с малого сферического сегмента ab. Вторичные волны, испущенные источниками с других частей поверхности, гасятся в результате интерференции. Поэтому получается, как бы свет распространялся только вдоль прямой SB, т.е. прямолинейно.
Френель, кроме этого, объяснил дифракцию на различных препятствиях.
На рисунке видны дифракционные картины от разных препятствий на пути световой волны: а) дифракционная картина от тонкой проволоки – темные и светлые полосы вместо, предполагаемой тени; б) дифракционная картина от круглого отверстия – темное пятно в центре, окруженное темными и светлыми кольцами; в) дифракционная картина от круглого экрана – в центре тени, образованной экраном, расположено светлое пятнышко, а тень от экрана окружена темными кольцами.
Закрепление изученного материала
Почему нить лампочки накаливания, кажется, окаймленной светлыми бликами, если смотреть на нее прищурив глаз?
Дифракция на щели, образованной веками прищуренного глаза, и на решетке, образованной ресницами, создает блики.
На поверхности диска видны цветные полосы. Объясните это явление.
Диск представляет собой как бы дифракционную решетку, которая дает спектр в отраженных лучах.
Подведем итоги урока
Домашнее задание: §70, 71, № 1, 2 из упр. 10.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)