Transcript 05-Interferencia svetla

INTERFERENCIA SVETLA
alebo
O dúhových farbách na mydlových bublinách
PaedDr. Jozef Beňuška
[email protected]
Prejavy interferencie svetla:
- dúhové farby na mydlových bublinách,
- dúhové farby na tenkých vrstvách oleja na vode,
- krídla hmyzu...
Vysvetlil farby tenkých vrstiev
interferenciou svetla
Thomas Young (1773-1829), anglický fyzik a lekár
Podmienky trvale pozorovateľnej interferencie:
- interferujúce vlnenia musia mať rovnakú frekvenciu,
- interferujúce vlnenia musia mať stály fázový rozdiel.
1
2
Lúče 1 a 2 sú koherentné.
rozhranie 1
rozhranie 2
Lúče 1 a 2 pochádzajú z rovnakého zdroja - majú rovnakú
frekvenciu, a stály dráhový (aj fázový) rozdiel.
Interferencia na tenkej vrstve v odrazenom svetle
1
2
Odraz na prvom rozhraní
Odraz na druhom rozhraní
Odrazené svetlo
Monofrekvenčné svetlo sa odrazí na oboch rozhraniach
planparalelnej vrstvy.
Interferencia na tenkej vrstve v odrazenom svetle
1
2
 l1 

2
Svetelné vlnenie odrazom na opticky hustejšom prostredí
zmení fázu na opačnú.
Tým vznikne dráhový rozdiel rovný polovici vlnovej dĺžky.
Interferencia na tenkej vrstve v odrazenom svetle
2
1
 l1 

2
 l 2  2 nd
d
Optická dráha
- je dĺžka, ktorú by svetlo prešlo vo vzduchu za rovnaký
čas ako v danom optickom prostredí.
Interferencia na tenkej vrstve v odrazenom svetle
2
1
 l1 

2
 l 2  2 nd
d
 l   l1   l 2
 l  2 nd 


l - je celkový rozdiel optických dráh interferujúcich
vlnení v odrazenom svetle pri kolmom dopade svetla.
Interferencia na tenkej vrstve v odrazenom svetle
Podmienky pre zosilnenie alebo zoslabenie
Ak je dráhový rozdiel interferujúcich vlnení l rovný
párnemu počtu polvĺn, interferenciou nastane najväčšie
zosilnenie svetla.
2 nd 

2
 2k

, kde k  1, 2, 3,...
2
Ak je dráhový rozdiel interferujúcich vlnení l rovný
nepárnemu počtu polvĺn, interferenciou nastane najväčšie
zoslabenie svetla.
2 nd 

2
 ( 2 k  1)

, kde k  1, 2, 3,...
2
k - určuje rád interferenčného maxima
Interferencia na tenkej vrstve v odrazenom svetle
d1
d2
d3
zoslabenie svetla
zosilnenie svetla
zoslabenie svetla
Mydlová blana na rámčeku nadobudne klinový tvar.
Rôzne hrúbky tenkej vrstvy spĺňajú podmienku striedavo
pre zosilnenie a zoslabenie svetla interferenciou.
Použitie interferencia svetla
1. Meranie vlnovej dĺžky svetla (Newtonove sklá).
Na sklenú platňu položíme ploskovypuklú šošovka s veľkým
polomerom krivosti.
Medzi nimi je vzduchová medzera s premenlivou hrúbkou.
Miesta s rovnakou hrúbkou sú kružnice.
Použitie interferencia svetla
1. Meranie vlnovej dĺžky svetla (Newtonove sklá).
2. Kontrola rovinných a guľových plôch.
Na kontrolované teleso priložíme kaliber. Na vzduchovej
vrstve medzi nimi vznikne interferenčný obraz.
Čím je lepšia zhoda, tým je prúžkov menej a sú širšie.
Použitie interferencia svetla
1. Meranie vlnovej dĺžky svetla (Newtonove sklá).
2. Kontrola rovinných a guľových plôch.
3. Protiodrazové vrstvy.
Prechodom svetla cez rozhrania sa veľká časť odráža.
Plochy optických skiel sú pokryté vstvou s menším
indexom lomu ako je index lomu skla.
Riešte úlohu:
Na vrstvu oleja s hrúbkou 0,2 mm, ktorá je na vode,
dopadá kolmo slnečné svetlo.
Určte vlnovú dĺžku svetla, ktorá sa bude v odrazenom
svetle najviac a ktorá najmenej zosilňovať, keď rýchlosť
svetla v oleji je 2.108 m.s-1 a vo vode 2,2.108 m.s-1.
 max= 400 nm,  min= 600 nm
Test
Optická dráha:
a) je dĺžka, ktorú by svetlo prešlo vo vzduchu za rovnaký čas ako v danom optickom prostredí,
b) je vlnová dĺžka, ktorú by svetlo prešlo vo vzduchu
za rovnaký čas ako v danom optickom prostredí,
c) je šírka prostredia, ktorú by svetlo prešlo za rovnaký
čas ako v danom optickom prostredí,
d) je čas, za ktorý by svetlo prešlo vo vzduchu rovnaký
dráhu ako v danom optickom prostredí.
1
Test
Podmienka pre zosilnenie svetla pri interferencii
na tenkej vrstve v odrazenom svetle je:
a)
2 nd 

 2k

2
b)
2 nd 

2
 k
2
c)
d)
2d 
2n 

 2k


2


 2k
, kde k  1, 2, 3,...
2
2
2
, kde k  1, 2, 3,...
2
, kde k  1, 2, 3,...
, kde k  1, 2, 3,...
2
Test
Podmienka pre zoslabenie svetla pri interferencii
na tenkej vrstve v odrazenom svetle je:
a)
2 nd 

 ( 2 k  1)

2
b)
2d 

 ( 2 k  1)
, kde k  1, 2, 3,...
2

, kde k  1, 2, 3,...
2
2


c) 2 nd 
 ( 2 k  1) , kde k  1, 2, 3,...
3
2


d) 2 n 
 ( 2 k  1) , kde k  1, 2, 3,...
2
2
3