Подготовка к вступительным экзаменам в МГУ. Физика - Гомонова А.И.
Скачать (прямая ссылка):
распространения световой волны в веществе от ее частоты (длины волны).
Определения, понятия и законы
249
Спектроскоп - это прибор для наблюдения спектрального состава света.
Простейшим спектроскопом служит стеклянная призма, с помощью которой
можно наблюдать разложение белого света в спектр, т.е. на составляющие с
различными длинами волн (рис. 4.2.1).
Инфракрасное излучение - невидимое электромагнитное излучение, длина
волны которого превышает длину волны красного света. Инфракрасные волны
имеют длины волн в диапазоне З Ю'3... 7,7-10-7 м.
Ультрафиолетовое излучение - невидимое электромагнитное излучение, длина
волны которого меньше длины волны фиолетового света и лежит в диапазоне
3,9-10"7... 10"9 м.
Интерференция света - это пространственное перераспределение энергии
светового излучения при наложении двух или нескольких световых волн
Правильное объяснение интерференции света как типично волнового явления
было дано в начале XIX века Т. Юнгом и О. Френелем. Интерференция света
характеризуется образованием стационарной (постоянной во времени)
интерференционной картины - регулярного чередования в пространстве
областей повышенной и пониженной интенсивности света, получающейся в
результате наложения когерентных световых волн, т.е. волн одинаковой
частоты, имеющих постоянную разность фаз. Добиться постоянной разности
фаз волн от независимых источников практически невозможно. Поэтому для
получения когерентных световых волн обычно используется следующий способ:
свет от одного источника каким-либо образом разделяют на два или
несколько пучков и, пустив их по разным путям, сводят их затем вместе.
Интерференция наблюдается также при отражении света от тонкой мыльной
пленки, от нефтяных пленок на поверхности воды. Интерференционная картина
при этом образуется за счет наложения световых волн, отраженных от
наружной и внутренней поверхностей пленки. Когерентность интерферирующих
волн обеспечивается
250
Элементы физической оптику
тем, что обе они испущены от одного источника.
Простая для наблюдения интерференционная картина возникает в тонкой
прослойке воздуха между стеклянной пластикой и прижатой к ней
плосковыпуклой линзой большого радиуса кривизны. Эта картина имеет вид
концентрических колец, получивших название колец Ньютона.
Максимум в интерференционной картине наблюдается при условии, что
световые волны от когерентных источников приходят в точку наблюдения в
одной и той же фазе (оптическая разность хода лучей от источников до
данной точки равна при этом четному числу полуволн). Минимум в
интерференционной картине наблюдается при условии, что световые волны от
когерентных источников приходят в точку наблюдения в противофазе (когда
оптическая разность хода лучей равна нечетному числу полуволн).
При наблюдении интерференции в монохроматическом свете с определенной
длиной волны интерференционная картина на экране представляет собой
чередование светлых и темных мест. Интерференционная картина в белом
свете является окрашенной, ибо каждая составляющая белого света дает
усиления и ослабления света в своих местах на экране.
Дифракция света - это огибание лучами света границы непрозрачных тел, в
том числе проникновение света в область геометрической тени. Впервые
дифракцию света наблюдал Ф. Гримальди в середине XVII века. Совместное
проявление интерференции и дифракции света наблюдалось в классическом
опыте Юнга, поставленном им в 1802 г. Схема опыта изображена на рис.
4.2.2. Свет, прошедший через маленькое отверстие А в непрозрачной ширме,
падал на другую ширму с двумя близко расположенными маленькими
отверстиями В к С. Сфериче-
Рис. 4.2.2
sZ- ская волна от отверстия А возбуждала в отверстиях В к С когерентные
световые колебания. В
Определения, понятия и законы
251
результате интерференции волн от отверстий В и С на экране появлялись
чередующиеся темные и светлые полосы. Закрывая одно из отверстий Юнг
обнаруживал, что интерференционные полосы исчезали. С помощью этого опыта
Юнгом были весьма точно измерены длины волн, соответствующие световым
лучам разного цвета.
Принципиальное значение опыта Юнга состоит в том, что он дал первое
неопровержимое доказательство волновой природы света.
Принцип Гюйгенса-Френеля является основным принципом волновой оптики. Он
используется для решения дифракционных задач
- отыскания распределения интенсивности световой волны,
распространяющейся в среде с препятствиями (непрозрачными телами).
Согласно этому принципу каждая точка пространства, которой достигла в
настоящий момент распространяющаяся волна, становится источником
элементарных сферических волн. Световое поле в следующий момент времени
образуется в результате интерференции элементарных волн, излучаемых
точками волновой поверхности в направлении распространения волны
(элементарные волны, излучаемые точками волновой поверхности в обратном
направлении, во внимание не принимаются).
В отличие от принципа Гюйгенса, областью применимости которого является
