Явление интерференции. Явление дифракции световых лучей.

Дисциплина ФИЗИКА

Усвоение новых знаний / Комбинированный / Систематизация и обобщение знаний / Контроль знаний.

Цели занятия:

1) Учебная: дать определение интерференции света, объяснить принципы образования интерференционных картин, вывести формулы интерференционных максимумов и минимумов, привести примеры практического применения интерференции световых волн.

2) Воспитательная: Расширять представления о способах и формах существования материи, поля и вещества.

3) Развивающая: Совершенствовать навыки применения формул и закономерностей для вычисления физических величин.

Знания: З1,З3

Умения: У1-У5

Межпредметные связи:

Обеспечивающие: физика (школьный курс)

Обеспечиваемые: электротехника, основы технической механики

А. Наглядные пособия: мультимедийный материал, презентации.

Б. Раздаточный материал:

В. Технические средства обучения:

Г. Учебные места (для ПЗ, ЛР):

Д. Литература: а) Мякишев Г.Я. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват учреждений с прил. на электрон. носителе: базовый и профил. уровни/ Г.Я. Мякишев, Б.Б.Буховцев, Н.Н. Сотский; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой.- М.: Просвещение, 2018. 369 с.:-ил.-(Электронное изд)

б) дополнительная: : 1. Планирование учебного процесса по физике; Учеб.-метод. пособие.- М.: Высшая школа, 2003

2. Сборник задач и вопросов по физике для ср. спец. уч. зав.: Учеб. пособие/ Р.А. Гладкова, В.Е. Добронравов, Л.С. Жданов, Ф.С. Цодиков; под ред.Р.А. Гладковой.-М.: Наука.1988.

3.Волков В.А. Универсальные поурочные разработки по физике: 10;11 класс.Волков В.А..-М.: ВАКО, 2011.

4. Брадис В.М. Четырехзначные математические таблицы / В.М. Брадис.- М.: Дрофа,2011.

5. Курс физики: учеб. пособие для ссузов/ А.В. Фирсов._- Дрофа, 2012.

Ход занятия:

время

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

№

элемента

1

1

2

2

2

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

4

4

4

Использование НП, ТСО и др.,

№ элемента

Продолжи-

тельность

Формы и методы обучения

Добавления, изменения, замечания

1

2

3

4

5

1

5-7 мин.

Организационный момент. Проверка отсутствующих. Проверка готовности аудитории к занятию.

2

Мотивация учебной деятельности.

Очень часто в среде одновременно распространяются несколько различных волн. При беседе нескольких человек в комнате звуковые волны накладываются друг на друга. Любому волновому движению присущи явления интерференции и дифракции, с которыми мы сегодня будем знакомиться. Много раз в детстве мы развлекались пусканием мыльных пузырей или наблюдали за радужными переливами цветов на пленках керосина, бензина на поверхности воды.

3

План изучения нового материала.

1. Интерференция механических волн.

2. Интерференция света.

3. Интерференция в тонких пленках. Кольца Ньютона.

Словесный

1. Очень часто в среде одновременно распространяется несколько различных волн, например, когда в комнате разговаривают несколько человек, то звуковые волны накладываются друг на друга. Что при этом происходит?

За наложением механических волн можно проследить, если бросить два камня. Образуются две круговые волны и каждая проходит сквозь другую и ведет себя так, как будто другой волны не существовало.

Определение: сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний частиц среды, называется интерференцией.

Рассмотрим два шарика в ванне с водой, укрепленных на стержне, которые совершают гармонические колебания. В любой точке на поверхности воды будут складываться колебания вызванные двумя волнами от источников О1 и О2.

Результат сложения волн в точке М зависит от разности фаз между ними. Пройдя различные расстояния, волны имеют разность хода

Условие максимумов. Если на отрезке ∆d укладывается не одна волна, а любое целое число длин волн.

Когерентные волны.

Для образования устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы источники волн имели одинаковую частоту и разность фаз их колебаний была постоянной.

Источники, соответствующие этим двум условиям, называют когерентными. Когерентными называют и созданные ими волны.

Если разность фаз колебаний источников не остается постоянной, то в любой точке среды разность фаз будет с течением времени. В результате интерференционная картина будет размываться.

2. Если свет представляет собой поток волн, то должно наблюдаться явление интерференции света. Однако, получить интерференционную картину от независимых источников света, невозможно.

Чтобы добиться равенства длин волн от двух источников, используют светофильтры, пропускающие свет в очень узком промежутке.

Определение: интерференцией света называется процесс наложения когерентных световых волн, в результате которого происходит перераспределение светового потока: в одних местах возникают максимумы, в других – минимумы интенсивности.

Условие максимума: оптическая разность хода равна четному числу полуволн

Условие минимума: оптическая разность хода равна нечетному числу полуволн

3. Интерференцию можно наблюдать в естественных условиях, например радужная окраска тонких пленок (мыльные пузыри, масляные пятна на воде).

Такие картины получаются за счет интерференции света, отраженного от передней и задней границ пленки.

Если на пути отраженных лучей поставить собирающую линзу, то они сойдутся в одной точке фокальной плоскости линзы и дадут интерференционную картину.

Оптическая разность хода между интерференционными лучами

Полосы равной толщины в виде концентрических колец, получивших название колец Ньютона (рис. на доске) можно получить при отражении света, падающего на зазор между плоскопараллельной пластиной и плосковыпуклой линзой с большим радиусом кривизны.

. Дифракция света присуща волнам любой природы: механическим, звуковым, электромагнитным, световым.

Длина световой волны очень мала, поэтому огибание световыми волнами препятствий незначительно.

Наблюдать дифракцию света нелегко, так как волны отклоняются от прямолинейного распространения на заметные углы только на препятствиях, размеры которых сравнимы с длиной волны.

Определение: дифракцией света называют явление, наблюдаемое при распространении света вблизи непрозрачных тел сквозь малые отверстия и связанное с отклонениями распространения света.

Дифракция света объясняется на основе принципа Гюйгенса – Френеля. Дифракционные картины от различных препятствий получаются различными. ( Слайд, презентация.).

2. Волновая природа налагает предел на возможность различать детали предмета или очень мелкие предметы при их наблюдении с помощью микроскопа. Дифракция не позволяет получить отчетливые изображения мелких предметов, предметы получаются размытыми, когда линейные размеры предметов меньше длины световой волны.

Дифракцией света обусловлена разрешающая способность оптических приборов – мера способности оптических приборов давать раздельные изображения близких предметов.

3. На явлении дифракции основано устройство оптического прибора – дифракционной решетки.

Дифракционная картина представляет собой чередование темных и светлых колец или полос в зависимости от формы препятствия на пути световых волн.

Определение: дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками.

Хорошие решетки изготавливают с помощью специальной делительной машины, наносящей на стеклянную пластину параллельные штрихи. Количество штрихов доходит до тысячи на 1 мм. Рис. дифракционной решетки.

Максимум дифракционной решетки наблюдается при условии

По обе стороны от центрального максимума ( ему соответствует к=0) располагаются первые максимумы – правый и левый, далее вторые и т.д. Между дифракционными максимумами располагаются минимумы. Чем большее число щелей содержит дифр. решетка, тем большая световая энергия пройдет сквозь нее, тем более интенсивными и острыми будут максимумы.

4

Подводим итоги.

Домашнее задание: конспект урока, [2], с.198-223, §67, 69-72

Преподаватель: Сторублевцева Г. Н.