Интерфенция света примеры решения задач

Пример 1. В точку А экрана от источника S1 монохроматическо­го света длиной волны λ=0,5мкм приходят два луча: непосредствен­но от источника луч S1A, перпендикулярный экрану, и луч S1BA,отраженный в точке В от зеркала, параллельного лучу S1A (рис. 30.2). Расстояние l1 экрана от источника равно 1 м, расстояние h от луча S1A до плоскости зеркала равно 2 мм. Определить: 1) что будет наблюдаться в точке А экрана — усиление или ослабление интенсивности; 2) как изменится интенсивность в точке А, если на пути луча S1A перпенди­кулярно ему поместить плоскопараллельную пластинку стекла (n=1,55) толщиной d=6 мкм. Состояние одноатомного идеального газа изменяется по циклу, представленному рисунком на р-V диаграмме. Чему равен КПД теплового двигателя, основанного на использовании этого цикла? Ответ представьте в процентах и округлите до десятых.

Решение. Пост­роим мнимое изобра­жение S2 источника S1 в зеркале (рис. 30.3). Источники S1 и S2 являются когерентными, поэтому при сложении волн, приходящих от этих источников на экран, возникает интерференционная картина. Усиление или ос­лабление интенсивности в той или иной точке экрана зависит от оптической разности хода Δ интерферирующих лучей, другими сло­вами, от числа т полуволн, укладывающихся на оптической раз­ности хода:

 (1)

Явление электромагнитной индукции (опыты Фарадея)

Если т — целое четное, то интенсивность будет максимальной; если т — целое нечетное, то интенсивность минимальна. При дроб­ном т происходит или частичное усиление (если т ближе к четному числу), или частичное ослабление (если т ближе к нечетному чис­лу).

1. Оптическая разность хода Δ1 будет складываться из геометри­ческой разности l2—l1 (оба луча идут в воздухе) и дополнительной разности хода λ/2, обусловленной изменением фазы колебаний на π при отражении от среды оптически более плотной. Таким образом,

Δ1=l2—l1+ λ/2. (2)

Лабораторная работа 303 Определение малых разностей показателей преломления интерферометром РЭЛЕЯ Цель работы: изучить принцип действия интерферометра Рэлея, определить разность показателей преломления раствора поваренной соли и дистиллированной воды.

Так как l2= (рис. 30.3), то

l2—l1=.

Величина H/l1<<1, поэтому для вычисления корня можно вос­пользоваться приближенной формулой (см. табл. 3)

при а<<1. Применив ее, получим

.

Подставив полученное выражение l2—l1 в формулу (2), найдем

. Зная Δ1, по формуле (1) найдем m1:

.

Так как Н=2h, то окончательно получим

.

После вычисления найдем

m1=33.

Так как на разности хода укладывается нечетное число длин полуволн, то в точке А наблюдается минимум интенсивности.

2. Стеклянная пластина толщиной d, поставленная на пути луча S1A (рис. 30.3), изменит оптическую длину пути. Теперь оптическая длина пути L будет складываться из геометрической длины пути l1—d и оптической длины пути nd луча в самой пластине, т. е.

L= (l1—d)+nd==l1+ (n—1)d.

Оптическая разность хода лучей

Δ2=l2—L+λ/2=l2—[l1 + (n—l)d]+λ/2, или

Δ2= Δ1—(n—1)d.

Пользуясь формулой (1), найдем

.

Произведя вычисления, получим m2=19,8.

Число длин полуволн оказалось дробным. Так как 19,8 ближе к целому четному числу 20, чем к целому нечетному числу 19, то в точке А будет частичное усиле­ние.

 

Геометрическая оптика изучает законы распространения света в прозрачных средах, основываясь на представлении о световых лучах. Под световым лучом понимают линию, указывающую направление распространения световой энергии. С помощью световых лучей легко объясняются законы геометрической оптики: прямолинейного распространения света, его отражения и преломления. Как показывают наблюдения, в однородной среде свет распространяется прямолинейно. Прямолинейным распространением света объясняется образование теней, т. е. областей, в которые не поступает световая энергия. Тень наблюдается в том случае, когда линейными размерами источника можно пренебречь по сравнению с расстояниями, рассматриваемыми в данной задаче.


Физика, математика лекции учебники курсовые студенту и школьнику