Контрольные вопросы

Вариант 1

1. Какое физическое явление называется интерференцией?

2. Сформулируйте условия усиления и ослабления света при наложении волн от двух когерентных источников.

3. Приведите примеры использования интерференции в технике.

4. Задача. Во сколько раз увеличится расстояние между соседними интерференционными полосами на экране в опыте Юнга, если зеленый светофильтр (₀ = 510⁵ см) заменить красным (₀ = 6,5I0⁵ см)?

Ответ: y₁/y₂ = 1,3.

Вариант 2

1. Какой свет называется монохроматическим, а какой когерентным?

2. Выведите формулу, определяющую положение интерференционного максимума на экране в опыте Юнга.

3. Нарисуйте схему установки для определения длины волны лазерного излучения в данной лабораторной работе.

4. Задача. В опыте Юнга на пути одного из интерферирующих лучей поместили тонкую стеклянную пластинку, вследствие чего центральная светлая полоса сместилась в положение, занятое пятой светлой полосой (не считая центральной). Луч падает на пластину перпендикулярно. Показатель преломления пленки 1,5. Длина волны света 610⁷ м. Какова толщина пленки?

Ответ: d = 6 мкм.

Вариант 3

1. Почему нулевой максимум интерференционной картины от источника белого света белый?

2. Выведите рабочую формулу для определения длины волны лазерного излучения методом интерференции света от двух щелей.

3. Запишите формулу для определения фокусного расстояния тонкой линзы.

4. Задача. В опыте Юнга расстояние d между щелями равно 0,8 мм. На каком расстоянии L от щелей следует расположить экран, чтобы ширина ∆y интерференционной полосы оказалась равной 2 мм ( = 6328 Å) ?

Ответ: L =2,5 м.

2. Дифракция света

Дифракцией называется совокупность явлений, возникающих при распространении света в среде с резко выраженными неоднородностями. Эффективность дифракции и четкость дифракционной картины зависят от соотношения размеров препятствий и длины волны: если размеры препятствий сравнимы с длиной волны, дифракция выражена очень сильно; если же длина волны значительно меньше размеров препятствия, дифракция выражена слабо. Дифракция приводит к огибанию волнами препятствий и проникновению света в область геометрической тени.

Явление дифракции волн можно объяснить с помощью принципа Гюйгенса – Френеля, согласно которому каждый элемент волновой поверхности служит источником вторичных сферических волн, которые когерентны. В процессе распространения они интерферируют.

Результат интерференции определяется суммированием колебаний с учетом их фазы, амплитуды и угла падения.

Для нахождения амплитуды результирующего колебания Френель предложил графический метод – метод зон Френеля, при котором волновая поверхность разбивается на равные зоны так, чтобы расстояния от границ соседних зон до точки наблюдения отличались на λ/2. При этом колебания от двух соответствующих точек соседних зон будут проходить в противофазе.

Амплитуда А результирующего светового колебания может быть найдена алгебраически:

А =А₁ - А₂ + А₃ – А₄ + . . . + А_n .

В это выражение амплитуды от всех волн, излучаемых нечетными зонами, входят с положительным знаком, а излучаемых четными зонами – с отрицательным.