Объяснение:
Практическое занятие № 1
Тема. Решение задач по теме "Интерференция света. Опыт Юнга".
Цели:
- рассмотреть на примере опыта Юнга условия максимумов и минимумов интерференции волн от двух когерентных источников;
- рассмотреть другие интерференционные схемы, сводящиеся к схеме опыта Юнга.
Ход занятия.
В ходе проведения занятия необходимо рассмотреть ряд качественных задач и далее решить несколько расчетных задач по мере возрастания их сложности.
Прежде чем приступить к решению задач, необходимо повторить основные понятия и определения: геометрическая и оптическая разность хода двух волн, когерентные волны, условия максимума и минимума интерференции, ширина полосы.
Обратите внимание, что общий принцип всех интерференционных схем заключается в следующем: волна делится на две волны, которые затем накладываются друг на друга. При этом оптическая разность хода не должна превышать длину когерентности . В рассматриваемых схемах образовавшиеся после разделения волны можно представить как бы исходящими из двух когерентных источников (действительных или мнимых).
Качественные задачи
Что такое когерентные и некогерентные электромагнитные волны? Проведите аналогию с механическими волнами.
Что представляют собой когерентные источники в опыте Юнга?
В максимумах интерференционной картины от двух когерентных источников освещенность в 4 раза превышает освещенность от одного. Нет ли здесь нарушения закона сохранения энергии?
Ухудшится или нет четкость интерференционной картины в опыте Юнга, если точечные отверстия заменить длинными узкими параллельными щелями?
Примеры решения расчетных задач:
Задача 1.В опыте Юнга два когерентных источника S1 и S2 расположены на расстоянии d = 1 мм друг от друга. На расстоянии L = 1 м от источника помещается экран. Найдите расстояние между соседними интерференционными полосами вблизи середины экрана (точка А), если источники посылают свет длины волны λ = 600 нм.
Интерференционная картина на экране состоит из чередующихся темных и светлых полос, параллельных щелям S1 и S2. Интерференционная картина симметрична относительно центральной полосы, проходящей через точку А (рис. 1). Центральная полоса светлая, она соответствует разности хода Δ = 0.
В точках интерференционных максимумов оптическая разность хода
Δ=λ , где =0, 1, 2,... ; (1)
Условие интерференционных минимумов имеет вид:
; (2)
Предположим, что в точке В находится k-й максимум на расстоянии ykот центральной полосы. Ему соответствует разность хода Δ= r2 - r1= k λ .
Из треугольника S1BC видно, что , а из треугольника S2BD видно, что .
Из двух последних уравнений получим:
.
Учтём , что ; . Тогда , откуда:
; (3)
Используя для максимумов условие (1), получим:
;
где k = 1, 2, 3, … соответствуют интерференционным максимумам, расположенным выше точки А, а максимумам, расположенным ниже точки А, соответствуют k = -1, -2, -3, … Точке А соответствует центральный максимум (k = 0).
Используя условие интерференционных минимумов (2), можно найти их расстояния от центральной полосы по формуле (3):
;
Расстояние между соседними интерференционными максимумами (минимумами) называется шириной полосы и соответствует изменению k на единицу, то есть :
;
Ширина темных и светлых полос одинакова.
;
Задача 2. В опыте Юнга интерференционная картина по мере удаления от середины размывается, и при k = 4 полосы исчезают.
1. Ожог возникает в жаркий день при попадании прямых солнечных лучей через стекло, на влажные ткани растений. Проявляется в виде больших коричневых пятен, которые быстро высыхают и шелушатся. Проводите регулярную вентиляцию, снижающую влажность воздуха, удаляйте поврежденные листья. Недостаток магния приводит к тому, что между жилками появляются оранжево-желтые, а у некоторых разновидностей пурпурные пятна. Позднее пораженные участки коричневеют. Растения необходимо опрыснуть сернокислым магнием (из расчета 200 г на 10 л воды) с добавлением поверхностно-активных веществ, например жидкого мыла или нескольких капель умягчающей воду жидкости. Обработку повторите один-два раза с интервалом 14 дней.
2. Глаза нам ориентироваться в окружающем мире, узнавать новое, наслаждаться увиденным. Большую часть информации мы получаем с зрения. Зрение – довольно сложный процесс, в котором задействованы не только глаза, но и мозг человека. С рождения люди не обладают совершенной зрительной системой, ее окончательное формирование длится до 8 месяцев, но может затянуться и до 3 лет. Подробнее о формировании зрительной функции у новорожденных читайте в этой статье.
Устройство глаза можно сравнить с мощной линзой.
Передняя часть глаза называется роговицей, она собирает на себе лучи света, которые проходят сквозь нее и попадают на радужную оболочку. Интересно, что диаметр роговицы увеличивается с самого рождения приблизительно до четырехлетнего возраста. В связи с этим детские глаза кажутся нам довольно большими.
На радужной оболочке находится зрачок. Благодаря тому, что зрачок может сужаться и расширяться в зависимости от освещения, человеческий глаз привыкать к разной интенсивности освещения. Зрачок пропускает сквозь себя только те лучи, которые направлены прямо на него. Радужная оболочка, напротив, удерживает лучи, что отсутствию зрительных искажений.
Из зрачка лучи света попадают на хрусталик. Хрусталик преломляет поступающие к нему лучи и фокусирует изображение. У хрусталика есть специальные мышцы, которые позволяют ему менять свою форму в зависимости от того, на дальний или ближний объект смотрит человек. Когда мы рассматриваем предметы, находящиеся вблизи, мышца напрягается, и хрусталик приобретает выпуклую форму. Если смотрим вдаль, то, наоборот, расслабляются, и хрусталик становится плоским. При нарушении работы этих мышц развивается близорукость или дальнозоркость.
За хрусталиком расположено стекловидное тело, оно обеспечивает упругость глазному яблоку.
Когда свет сфокусировался с хрусталика, то он попадает на сетчатку. Там проецируется изображение, правда, в перевернутом виде. На сетчатке расположена макула – желтое пятно небольшого диаметра, в котором находятся нервные клетки под названием колбочки. Колбочки выполняют функцию распознавания цветов. Также на сетчатке есть палочки, благодаря ним мы можем видеть в темноте.
Информация, которую мы получаем светочувствительными клетками, передается по нервным тканям в мозг. Мозг анализирует ее и выдает изображение в привычном для нас виде.
Объяснение: