Урок 16. Интерференция света
Предмет: Физика, 11 класс

Конспект урока

Физика,11 класс

Урок 16. Интерференция света

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

1) возникновение явления интерференции.

2) рассмотрение теории интерференции волн и её частного случая – интерференция света.

3) интерференция в различных видах тонких пленок в отражённом и проходящем свете, результаты опытов.

4) интерференция в жизни

Глоссарий по теме

Интерференция - это явление, характеризующее чередующимися в пространстве максимума и минимума;

Кольца Ньютона - это явление интерференции;

Монохроматическое излучение – это излучение волн одной частоты;

Когерентность - согласованное протекание во времени нескольких колебательных или волновых процессов

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика. 11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2014. - С. 210-212.

Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. - М.: Дрофа, 2009.

Основное содержание урока

Томас Юнг первым высказал возможность объяснения цветов тонких пленок сложением волн. Одна волна отражается от наружной поверхности плёнки, а другая – от внутренней. При этом возникает интерференция световых волн.

Усиление света произойдёт в том случае, если преломлённая волна отстанет от отражённой волны на целое число длин волн.

Если вторая волна отстанет от первой на половину длины волны или на нечетное число полуволн, то произойдет ослабление света.

Разность хода волн равна целому числу длин волн (иначе четному числу длин полуволн)

Δd=kλ; k=0, ±1, ±2, ±3 ...;

Разность хода волн равна нечетному числу длин полуволн.

Δd=(2k+1) ; k=0,±1,±2,±3...

Когерентность волн, отражённых от наружной и внутренней поверхностей плёнки, происходит из-за того, что они являются частями одного и того же светового пучка.

Юнг пришел к выводу, что различие в цвете связано с различием в длине волны

Если плёнка имеет неодинаковую толщину, то при освещении её белым светом появляются различные цвета.

Простая интерференционная картина возникает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и лежащей на неё плоско-выпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны, получила название колец Ньютона.

Исаак Ньютон исследовал их не только в белом свете, но и при освещении линзы одноцветным (монохроматическим) пучком

Оказалось, что радиусы колец одного и того же порядкового номера увеличиваются при переходе от фиолетового конца спектра к красному; красные кольца имеют максимальный радиус. Расстояние между соседними кольцами уменьшаются с увеличением их радиусов. Однако, почему возникают кольца, Ньютон объяснить не смог.

Сделал это Юнг. Проведенный им опыт показал, что волна определённой длины волны падает почти перпендикулярно на плосковыпуклую линзу. Волна 1 появляется в результате отражения от выпуклой поверхности линзы на границе сред стекло – воздух, а волна 2 – в результате отражения от пластины на границе сред воздуха – стекло.

Если вторая волна отстаёт от первой на целое число длин волн, то складываясь, волны усиливают друг друга.

Напротив, если вторая волна отстаёт от первой на нечётное число полуволн, то колебания будут происходить в противоположных фазах, и волны погасят друг друга.

В результате проделанного опыта Юнг получил картину, которая состоит из чередующихся световых и темных полос, параллельных друг другу, названную им интерференционной картиной. Интерференция света – это явление сложения двух и более когерентных волн, приводящее к образованию в пространстве устойчивой картины чередующегося максимумом и минимумом интенсивности.

Измерив радиусы колец, можно вычислить длины волн.

В ходе измерений было установлено, что для красного света λкр = 8•10-7 м, а для фиолетового – λa = 4• 10-7 м.

Первым длину волны измерил Т. Юнг.

Разбор тренировочных заданий

1. Два когерентных источника, расстояние между которыми d = 0,24 мм удалены от экрана на l = м. На длине экрана L = 5 см располагается N = 10,5 полос. Чему равна длина волны монохроматического света, падающего на экран.

1) λ = 4,57·10-7м.; 2) λ = 4,55·10-11м ; 3) λ = 4,67·10-9м; 4) λ = 5,57·10-17м

Ответ: λ = 4,57·10-7м.

2. Заполните пропуски в тексте. Для этого наберите пропущенные слова на клавиатуре компьютера.

Известно, что кольца Ньютона можно рассматривать как в отражённом свете, так и в проходящих лучах. Если интерференционную картину наблюдать в отражённом свете, то в центре будет наблюдаться ________ ________. Если интерференционную картину наблюдать в проходящих лучах, то в центре будет наблюдаться ________ ________.

Правильный вариант:

1) тёмное пятно

2) светлое пятно