Изучение интерференции света.

Задание 1. Наблюдение интерференции света на воздушной пленке.

1. Стеклянные пластины тщательно протереть, сложить вместе и сжать пальцами.

2.Рассматривать пластины в отраженном свете на темном фоне (располагать их надо так, чтобы на поверхности стекла не образовались слишком яркие блики от окон или от белых стен).

3.В отдельных местах соприкосновения пластин наблюдать яркие радужные кольцеобразные или неправильной формы полосы.

4.Заметить изменения формы и расположения полученных интерференционных полос с изменением нажима.

5.Попытаться увидеть интерференционную картину в проходящем свете.

6.Зарисуйте увиденные вами картинки.

Ответьте на вопросы:

a)Почему в отдельных местах соприкосновения пластин наблюдаются яркие радужные кольцеобразные или неправильной формы полосы?

b)Почему с изменением нажима изменяются форма и расположение полученных интерференционных полос?

Задание 2. Наблюдение интерференции света на мыльной пленке.

1.Сделать мыльный раствор.

2.На проволочном кольце получить мыльную пленку и расположить его вертикально.

3.В затемненном классе наблюдать на пленке появление светлых и темных полос.

4.Осветить мыльную пленку светом от лампы или фонаря.

5.Наблюдать окрашенность светлых полос в спектральные цвета.

6.Посчитайте число полос одного цвета, которые одновременно наблюдаются на пленке.

7.Определите, изменяются ли ориентация и форма полос при повороте рамки в вертикальной плоскости.

8.Зарисуйте увиденные вами картины.

Ответьте на вопросы:

a)Чем объясняется наличие светлых и темных полос в начале эксперимента?

b)Почему, при освещении пленки светом появились спектральные цвета?

c)Почему полосы расширяясь и сохраняя свою форму, стекают вниз?

Задание 3. Наблюдение интерференции света на мыльном пузыре.

1.Выдуйте мыльный пузырь.

2.При освещении его белым светом пронаблюдайте образование цветных интерференционных колец.

Ответьте на вопросы:

a)Почему мыльные пузыри имеют радужную окраску?

b)Почему окраска пузыря все время меняется?

c)Какую форму имеют радужные полосы?

Задание 4. Цвета побежалости.

1. Возьмите с помощью пинцета лезвие безопасной бритвы и нагрейте его над пламенем горелки.

2. Зарисуйте наблюдаемую картину.

Ответьте на вопросы:

a)Какое явление вы наблюдали?

b)Как его можно объяснить?

c)Какие цвета и в каком порядке появлялись на лезвии при его нагревании?

Изучение дифракции света.

Задание 1. Наблюдение дифракции света на узкой щели.

1.Установить между губками штангенциркуля щель шириной 0,5 мм.

2.Приставить щель вплотную к глазу, расположив ее вертикально.

3.Смотря сквозь щель на вертикально расположенную светящуюся нить лампы, наблюдать по обе стороны нити радужные полосы (дифракционные спектры).

4.Изменяя ширину щели от 0,5 до 0,8 мм, заметить, как это изменение влияет на дифракционные спектры.

5.Зарисуйте в тетрадь увиденную картину.

Задание 2. Наблюдение дифракции на капроновой ткани.

1.Посмотрите сквозь капроновую ткань на нить горящей лампы.

2.Поворачивая ткань вокруг оси, до­бейтесь четкой дифракционной картины в виде двух скре­щенных под прямым углом дифракционных полос.

3.Зари­суйте наблюдаемый дифракционный крест.

Ответьте на вопросы:

a)Почему получился данный дифракционный крест?

b)Чем объясняется появление спектральных цветов?

Задание 3. Наблюдение дифракции света на лазерном диске.

1.Положите горизонтально на уровне глаз ком­пакт-диск.

2.Зарисуйте данную картину.

Ответьте на вопросы:

a)Что наблюдается на диске?

b)Какие явления вы наблюдали?

ПРИЛОЖЕНИЕ

Дифракция света– это отклонение световых лучей от прямолинейного распространения при прохождении сквозь узкие щели, малые отверстия или при огибании малых препятствий.
Явление дифракции света доказывает, что свет обладает волновыми свойствами.Для наблюдения дифракции можно:

- пропустить свет от источника через очень малое отверстие или расположить экран на большом расстоянии от отверстия. Тогда на экране наблюдается сложная картина из светлых и темных концентрических колец.

- или направить свет на тонкую проволоку, тогда на экране будут наблюдаться светлые и темные полосы, а в случае белого света – радужная полоса.

Дифракционная решетка- это оптический прибор для измерения длины световой волны.

Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками.

Если на решетку падает монохроматическая волна, то щели (вторичные источники) создают когерентные волны. За решеткой ставится собирающая линза, далее – экран. В результате интерференции света от различных щелей решетки на экране наблюдается система максимумов и минимумов.

Разность хода между волнами от краев соседних щелей равна длине отрезка АС. Если на этом отрезке укладывается целое число длин волн, то волны от всех щелей будут усиливать друг друга. При использовании белого света все максимумы (кроме центрального) имеют радужную окраску.

d = a + b - период дифракционной решетки

a - ширина щели; b - длина

d = 1/N - постоянная дифракционной решетки.

N - Число штрихов.

φ - угол отклонения световых волн вследствие дифракции

φ = kλ - формула дифракционной решетки.

k - Порядок максимума (0, ±1, ±2, ...)

λ = - длина волны

Интерференция света- пространственное перераспределение светового потока при наложении двух (или нескольких) когерентных световых волн, в результате чего в одних местах возникают максимумы интенсивности, а в других - минимумы (интерференционная картина).

Условие максимума: Условие минимума:

Применение интерференции света:

1. Измерение длин с очень большой точностью; это по­зволило дать легко воспроизводимое и достаточно точное опре­деление едини­цы длины - метра, в зависимости от длины волны оранжевой линии криптона. Интерференционные компараторы позволяют сравнивать размеры до 1 метра с точностью до 0,05 мкм; меньшие размеры могут быть измерены с еще большей точностью. Такая высокая точность обусловлена тем, что изме­нение разности хода на десятую долю длины волны заметно смещает интерференционные полосы.

2. На явлении интерференции основано действие боль­шого количества оптических приборов под общим названием интерферометры, которые используются для различных изме­рений. В оптикомеханической промышленности интерферо­метры используются для контроля качества оптических систем и контроля поверхности отдельных оптических деталей. В метал­лообрабатывающей промышленности – для контроля чистоты обработки металлических поверхностей. Изучение и контроль полировки зеркальных поверхностей проводится с точностью до сотых долей длины волны.

3. С использованием явления интерференции проводится определение ряда важнейших величин, характеризующих ве­щества: коэффициента расширения твердых тел (дилатометры), пока­зателя преломления газообразных, жидких и твердых тел (рефракто­метры) и т.п. Интерференционные дилатометры по­зволяют зафиксировать удлинение образца на 0,02 мкм.

4. Широко распространены интерференционные спектро­скопы, применяемые для исследования спектрального состава излучения различных веществ.

5. Посредством интерференции поляризованных лучей проводиться определение величин внутренних напряжений в различных деталях (метод фотоупругости).

Первый эксперимент по наблюдению интерференции света в лабораторных условиях принадлежит И. Ньютону. Он наблюдал интерференционную картину, возникающую при отражении света в тонкой воздушной прослойке между плоской стеклянной пластиной и плосковыпуклой линзой большого радиуса кривизны. Интерференционная картина имела вид концентрических колец, получивших название колец Ньютона.

Цвета побежалости.

Цвета побежалости - радужная окраска, появляющаяся на чистой поверхности нагретой стали в результате образования на ней тончайшей оксидной плёнки. Толщина плёнки зависит от температуры нагрева стали: плёнки разной толщины по-разному отражают световые лучи, чем и обусловлены те или иные цвета побежалости (см. табл.). На легированных (в состав которых введены другие металлы для придания определённых свойств) сталях те же цвета побежалости появляются при более высоких температурах.