Поперечность световых волн. Поляризация света
Цель урока: формировать представление о световых волнах, как поперечных; колебания световых волн в строго определенном направлении поляризует свет.
Ход урока
1. Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса
А) Почему для законов геометрической оптики существуют границы применимости?
Б) Что такое разрешающая способность для оптических приборов?
В) Что собой представляет дифракционная решетка?
Г) Получить формулу для образования волновых максимумов.
Д) Задача 1096. В центре спектра для длин любых
Е) Задача 1097. Более широкий спектр даст решетка с большим числом штрихов на 1 мм.
2.Изучение нового материала
Уже после наблюдения интерференции и дифракции основатели волновой оптики (Юнг и Френель) считали, что световые волны продольные (как звуковые волны). Считалось, что эфир заполняет все пространство, проникает во все тела, а в эфире распространяются упругие продольные световые волны. Потому что поперечные волны, могут распространяться только в твердых телах. Но многие исследования ученых не объяснялись, если считать световые волны продольными.
Опыты с турмалином.
Рассмотрим опыт с кристаллами турмалина, доказавший, что световая волна – поперечная.
Одна из граней пластины турмалина (кристалл зеленого цвета) параллельна оси кристалла. При освещении пластинки ничего не происходит, толь свет немного поглотится и станет зеленоватым.
Удивительные свойства обнаружатся, если свет пройдет еще через такой же кристалл параллельный первому.
Когда оси кристаллов направлены одинаково, луч света просто становится слабее, за счет поглощения. Если же вторую пластинку вращать, оставляя первую неподвижной, то происходит гашение света. Сначала свет становится все слабее и когда оси кристаллов будут перпендикулярны друг другу – свет полностью поглощается второй пластиной турмалина. Поперечность световых волн.
Сделав два предположения, опыт с пластинами турмалина смогли объяснить.
Первое предположение: световая волна – поперечная; Свет от источника содержит в себе колебания самых разных направлений, перпендикулярных направлению распространения волн.
Из этого предположения вытекает: световая волна поперечная, хотя и обладает осевой симметрией, (свойство продольных волн).
Волна света с колебаниями по всем направлениям перпендикулярным направлению распространения называется естественной.
Второе предположение: кристалл турмалина пропускает световые колебания, лежащие в одной определенной плоскости.
Это поляризованный или плоскополяризованный свет. Естественный свет можно называть неполяризованный. Значит, турмалин преобразует естественный свет в плоскополяризованный.
Механическая модель опытов с турмалином.
Простая механическая модель помогает понять роль пластинки турмалина для поляризации света.
В резиновом шнуре создана поперечная волна, как аналог естественной световой волны. Если пропустить такую волну через узкий ящик, то из всех колебаний выделится колебание в одной плоскости. После прохождения через ящик получается поляризованная волна. Размещенный на ее пути другой ящик, повернутый на 90⁰ относительно первого, не пропускает колебания. Волны гасятся.
Поляроиды.
Свойствами, как и турмалин, обладают пленки (толщиной – 0,1 мм) из кристаллов герапатита, которые наносят на стекло или целлулоид и получают поляроиды. Из поляроидов можно изготавливать большие поверхности поляризующие свет. Недостаток поляроидов: фиолетовый оттенок, который они придают белому свету.
Электромагнитная теория света.
Электромагнитная теория света началась с работ Д. Максвелла, который теоретически доказал, что они существуют, что скорость электромагнитных и световых волн одна и та же.
Из работ Максвелла вытекало доказательство поперечности световых волн.
Г. Герц обнаружил электромагнитные волны экспериментально, измерил их скорость – это первое опытное подтверждение электромагнитной теории света.
Открытие электромагнитной теории света было сделано теоретически. Через некоторое время теорию экспериментально подтвердили.
Закрепление изученного материала
1. Как опыты с турмалином помогли доказать, что световые волны поперечны?
2. На механической модели опытов с турмалином пояснить процесс поляризации света.
3. Как была создана электромагнитная теория света?
Подведем итоги урока.
Домашнее задание: § 73, 74, № 1103, 1104.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)