Исследование явлений дифракции и интерференции.

Интерференция света — нелинейное сложение интенсивностей двух или нескольких световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. Её распределение называется интерференционной картиной. При интерференции света происходит перераспределение энергии в пространстве. Дифра́кция во́лн — явление, которое можно рассматривать как отклонение от законов геометрической оптики при распространении волн. Первоначально понятие дифракции относилось только к огибанию волнами препятствий, но в современном, более широком толковании, с дифракцией связывают весьма широкий круг явлений, возникающих при распространении волн в неоднородных средах, а также при распространении ограниченных в пространстве волн. Дифракция тесно связана с явлением интерференции. Более того, само явление дифракции зачастую трактуют как частный случай интерференции.

9.Оптические приборы. -это устройства, в которых излучение какой-либо области спектра (ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной) преобразуется (пропускается, отражается, преломляется, поляризуется). Они могут увеличивать, уменьшать, улучшать (в редких случаях ухудшать) качество изображения, давать возможность увидеть искомый предмет косвенно. Лупа - это двояко выпуклая линза, которая увеличивает угол зрения предметов Фотоаппарат - это прибор, который позволяет воспроизводить и хранить изображение на фотопленке, фотобумаге и Микроскоп - это оптический прибор, показывающий в увеличенном виде очень мелкие, не видимые глазу, близко расположенные объекты.

10.Методы генерации и управления световыми потоками. резонатор усиливает.зеркало перенаправляет.поляризатор выравнивает, делает когерентнвми

11.Физиологическое действие. Объективное воздействие цвета подтверждено экспериментальным путем и зависит от количества цвета, качества цвета, время воздействия, особенностей нервной системы, возраста, пола и других факторов. Непосредственным физиологическим действием на весь организм человека объясняются явления, вызываемые красным и синим цветами, в особенности при максимальной их насыщенности. Красный цвет возбуждает нервную систему, вызывает учащение дыхания и пульса и активизирует работу мускульной системы. Синий цвет оказывает тормозящее действие на нервную систему. Красный, желтый, оранжевые цвета являются цветами экстраверсии, т.е. импульса, обращенного наружу. Группа синего, фиолетового, зеленого напротив для пассивной интроверсии и импульсов обращенных внутрь.Оранжевый и красный цвета, возбуждая попутно со зрительным и слуховой центр мозга, что вызывает кажущееся увеличение громкости шумов. Не лишено основания, что эти активные цвета часто называют "кричащими". Зеленый и синий, успокаивающие цвета, ослабляют возбуждение слухового центра, т.е. как бы ослабляют или компенсируют громкость шумов.

12. Явления и системы волновой оптики. Волновая о́птика или физическая оптика — раздел оптики, который основан на принципе Гюйгенса и моделирует распространение сложных фронтов импульса через оптические системы, включая и амплитуду и фазу волны.Волновая оптика рассматривает распространение света с учётом его волновой природы. Наиболее широко наблюдаемые явления волновой оптики - интерференция, дифракция, поляризация и т. п.

13.Когерентность. —согласованность нескольких колебательных или волновых процессов во времени, проявляющаяся при их сложении. Колебания когерентны, если разность их фаз постоянна во времени и при сложении колебаний получается колебание той же частоты.Классический пример двух когерентных колебаний — это два синусоидальных колебания одинаковой частоты.Когерентность волны означает, что в различных точках волны осцилляции происходят синхронно, то есть разность фаз между двумя точками не зависит от времени. Отсутствие когерентности, следовательно — ситуация, когда разность фаз между двумя точками не постоянна, а меняется со временем. Такая ситуация может иметь место, если волна была сгенерирована не единым излучателем, а совокупностью одинаковых, но излучателей.Без когерентности невозможно наблюдать такое явление, как интерференция. Радиус когерентности — расстояние, при смещении на которое вдоль псевдоволновой поверхности, случайное изменение фазы достигает значения порядка π.

14. Когерентность волны означает, что в различных точках волны осцилляции происходят синхронно, то есть разность фаз между двумя точками не зависит от времени. Отсутствие когерентности, следовательно — ситуация, когда разность фаз между двумя точками не постоянна, а меняется со временем.. Когерентными называют такие волны, которые имеют одинаковые частоты (длины волн) и постоянную разность фаз. Естественные источники света излучают некогерентные волны.

15. Формирование когерентных волн. Для образования когерентных волн различными методами разделяют волны, идущие от одного точечного источника….

16 Источники оптического излучения. Искусственные источники света - технические устройства различной конструкции и различными способами преобразования энергии, основным предназначением которых является получение светового излучения (как видимого, так и с различной длиной волны, например, инфракрасного). В источниках света используется в основном электроэнергия, но так же иногда применяется химическая энергия и другие способы генерации света (триболюминесценция, радиолюминесценция, биолюминесценция).Естественные источники света - это природные материальные объекты и явления, основным или вторичным свойством которых является способность испускать видимый свет. В отличие от естественных источников света, искусственные источники света являются продуктом производства человека или других разумных существ. К естественным или природным источникам света прежде всего относят: Солнце, Луну, планеты, кометы, полярные сияния, атмосферные электрические разряды, биолюминесценцию живых организмов, свет звезд и иных космических объектов, свечение окисляющихся органических продуктов и минералов.

17.Когерентные источники света. Когерентные источники получают, разделив световую волну, идущую от одного источника на две. Для получения когерентных источников света французский физик Огю-стен Френель (1788—1827) нашел в 1815 г. простой и остроумный способ. Надо свет от одного источника разделить на два пучка и, заставив их пройти различные пути, свести вместе. Тогда цуг волн, испущенных отдельным атомом, разделится на два когерентных цуга. Так будет для цугов волн, испускаемых каждым атомом источника. Свет, испускаемый одним атомом, дает определенную интерференционную картину. При наложении этих картин друг на друга получается достаточно интенсивное распределение освещенности на экране: интерференционную картину можно наблюдать. Имеется много способов получения когерентных источников света, но суть их одинакова. С помощью разделения пучка на две части получают два мнимых источника света, дающих когерентные волны. Для этого используют два зеркала (бизеркала Френеля), бипризму (две призмы, сложенные основаниями), билинзу (разрезанную пополам линзу с раздвинутыми половинами) и др.18.Временная когерентность.

18.Временная когерентность. Если разность фаз двух колебаний изменяется очень медленно, то говорят, что колебания остаются когерентными в течение некоторого времени τ _coh. Это время τ _coh называют временем когерентности.Можно сравнить фазы одного и того же колебания в разные моменты времени t ₁ и t ₂, разделённые интервалом τ _coh. Если негармоничность колебания проявляется в беспорядочном, случайном изменении во времени его фазы, то при достаточно большом τ _coh изменение фазы колебания может отклониться от гармонического закона. Это означает, что через время когерентности τ _coh гармоническое колебание «забывает» свою первоначальную фазу и становится некогерентным «само себе».Для описания подобных процессов вводят понятие цуг волн - "отрезок" монохроматической волны, конечной длины. Длительность цуга τ _coh и будет временем когерентности, а длина l_coh = c τ _coh - длиной когерентности (c - скорость распространения волны). По истечении одного гармонического цуга он как бы заменяется другим с той же частотой, но др. фазой.

19.Время когерентности. время в течение которого 2 вылны будут когерентны,то есть дельта фи достикает 2пи.

20. Пространственная когерентность. — когерентность колебаний, которые совершаются в один и тот же момент времени в разных точках плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.

21.Длина когерентности. Фаза колебаний в какой-нибудь определённой точке пространства сохраняется только в течение времени когерентности τ _coh. За это время волна распространится на расстояние l_coh = v τ _coh. Таким образом колебания в точках, удалённых друг от друга на расстояние l_coh, вдоль направления распространения волны, оказываются некогерентными. Расстояние l_coh вдоль направления распространения плоской волны на котором случайные изменения фазы колебаний достигают величины, сравнимой с π, называют длиной когерентности, или длиной цуга.

22. Интерференция света (волн). — нелинейное сложение интенсивностей двух или нескольких световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. Её распределение называется интерференционной картиной. При интерференции света происходит перераспределение энергии в пространстве.

23. Разность хода, порядок интерференции.   Порядок интерференции, разность хода интерферирующих лучей света, деленная на длину их волны. Чаще всего рассматривают Порядок интерференции, равные целым числам (длин волн): 0 ± 1, ± 2..., т.к. именно в этих случаях наиболее сильно проявляется эффект интерференции. Если лучи на своём пути отражаются от какой-либо поверхности, в Порядок интерференции включается происходящий при этом сдвиг фазы (скачок фазы), деленный на 2l

24. Основные схемы для наблюдения интерференции (Юнга, Френеля, Бийе, Ллойда).

Юнга: бипризмаФренеля

Билизма Бийе  Зеркало Ллойдв

25. Общая интерференционная схема (ширина полосы, видность). Ширина интерференционных полос — это расстояние на экране между двумя соседними светлыми или двумя темными полосами. Видность интерференционной картины по определению равна:V=(Imax-Imin)/(Imax+Imin).Здесь Imax— интенсивность света в середине светлой полосы, Imin— в середине ближайшей темной полосы. Более строго можно ввести понятие видности, используя понятие модуля комплексной степени когерентности [2, 3] Видность интерференционной картины меняется в пределах от 0 до 1. Нулевая видность соответствует условию Imax=Imin, при котором полосы просто отсутствуют (равномерно освещенная область экрана). Видность равная единице соответствует условию Imin=0.

26.Роль конечных размеров источника света. Конечные размеры источника света ведут к размытию или даже полному исчезновению интерференционных полос