Общие свойства гармонических колебаний. Задачи для самостоятельного решения

Физика колебаний Электромагнитные волны

Студенты учатся приводить примеры использования в технике волновых оптических явлений, объяснить принцип работы световодов, интерференционной оптики, дифракционных решеток, поляризационных фильтров, применить знания к объяснению особенностей распространения света в разных средах, изложить физические основы голографии.

Наблюдение интерференции с помощью бипризмы.

Бипризма представляет собой две тонкие призмы с общим основанием. Если угол призмы j мал, то угол преломления такой призмы q при нормальном падении луча света равен q = j×(n - 1), где n - показатель преломления призмы. Можно показать, что при малых  углах падения света на плоскую грань призмы угол преломления будет определяться тем же выражением. Если поместить точечный источник света S или источник в виде святящейся щели на некотором расстоянии от бипризмы, то возникнут два мнимых изображения этого источника S1 и S2 на расстоянии b от бипризмы (см. рис.8.6). Расстояние между S1 и S2 определяется выражением:

d » 2 bq = 2 bj×(n – 1) (8.9)

Рис. 8.6. Формирование двух когерентных источников с помощью бипризмы.

В области перекрытия когерентных пучков света от мнимых изображений S1 и S2 наблюдается интерференционная картина, для расчета которой также применима теория, изложенная выше.

Интерференция  в тонких пленках

При прохождении света через тонкие прозрачные пленки и отражении света от их поверхностей возникают когерентные световые пучки, которые способны интерферировать. Схема образования плоскопараллельной пленкой когерентных пучков света изображена на рис. 8.7.

Интерференция наблюдается при наложении когерентных лучей 1¢ и 2¢, отраженных от верхней и нижней поверхностей пленки. Если пленка плоскопараллельна, то лучи 1' и 2' могут перекрываться только очень далеко от пленки (“на бесконечности”). Для наблюдения интерференционной картины на конечном расстоянии от пленки на пути лучей 1' и 2' помещают собирающую линзу, а в ее фокальной плоскости - экран. Можно показать, что оптическая разность хода между этими лучами равна 2dn×cosb, где n – показатель преломления пленки, b - угол преломления. При расчете интерференционной картины необходимо учитывать, что при отражении от оптически более плотной среды (с бóльшим значением n) теряется l/2 ( для луча 1', если n > n0 , где n0 – показатель преломления окружающей среды). Тогда условие максимумов интерференции  в отраженном свете можно записать в следующем виде:

2dn×cosb = (m - 1/2)l , (8.10)

а условие минимумов:

  2dn×cosb = ml  (8.11)

где m = 1,2, ... ; здесь l - длина волны света в вакууме.

Интерференционная картина наблюдается также в области перекрытия лучей 1'' и 2'', прошедших через пленку (см. рис 8.7). В этом случае условию максимумов соответствуют (8.11), а минимумов - (8.10).

Лабораторные занятия по дисциплине "Физика" проводятся в специально оборудованных лабораториях с применением необходимых средств обучения: лабораторного оборудования, образцов для исследований, методических пособий, компьютерных средств обработки результатов измерений. При выполнении лабораторных работ проводятся: подготовка оборудования и приборов к работе, изучение методики работы, воспроизведение изучаемого явления, измерение величин, определение соответствующих характеристик и показателей, обработка данных и их анализ, обобщение результатов.
Переменный ток