Дата урока: 24.03.20 г.
Тема: Интерференция и дифракция волн.
Учебный материал
1. Интерференция.
Явление интерференции лучше наблюдать в случае механических волн. Например, на поверхности воды, когда поблизости колеблются два поплавка или одновременно одной рукой бросить два камня.
Допустим, что имеется два источника синусоидальных волн S1 и S2, которые создают колебания в точке С, расположенной от источника на расстоянии d1 и d2, колебания источников S1 и S2 совпадают по фазе и имеют одинаковые амплитуды и частоты. Найдём результирующее смещение точки С. Амплитуда смещения зависит от разности расстояний d2-d1, которую называют разностью хода.
Здесь возможны два предельных случая.
1. Если разность хода волн равна целому числу длин волн, наблюдается интерференционный максимум: 
2k 
, где 
- разность хода волн; 
- длина волны; k = 0; 1; 2; и т. д.
2. Если разность хода равна нечетному числу длин волн, то наблюдается интерференционный минимум. 
(2 к+1) 
В результате наложения когерентных волн (интерференции волн) образуется интерференционная картина. Такие явления называют интерференцией волн, а саму картину - интерференционной. Для образования устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы волны, испускаемые источником, имели одинаковую частоту, и разность фаз их колебаний была постоянной. Источники, удовлетворяющие этим условиям, называют когерентными.
Определение: Интерференция - сложение (наложение) двух или нескольких когерентных волн.
Опыт Юнга.
Впервые такое наблюдение интерференции света было проведено в 1802 г. английским ученым Томасом Юнгом.
В опыте Юнга солнечный свет падал на экран с узкой щелью S (шириной около 1 мкм). Прошедшая через эту щель световая волна падала на экран с двумя щелями Sl и S2 такой же ширины, находящимися друг от друга на расстоянии d порядка нескольких микрон.
В результате деления фронта волны световые волны, идущие от щелей S1 и S2, оказывались когерентными, создавая на экране устойчивую интерференционную картину. Вследствие интерференции происходят перераспределение энергии в пространстве.
Юнг впервые измерил длины волн в различных областях видимого спектра
Расстояние от одной щели до точки максимума меньше, чем от второй. Эту разность называют разность хода и обозначают 
d. Томас Юнг первым пришел к мысли о возможности объяснения цветов на поверхности мыльной пленки.
Результат интерференции (усиление или ослабление результирующих колебаний) зависит от угла падения света и толщины пленки. Когерентность волн, отраженных от наружной и внутренней поверхностей пленки, обеспечивается тем, что они являются частями одного и того же светового пучка.
Различие связано с различием длины волны. Явление интерференции не только доказывает наличие у света волновых свойств, но и позволяет измерить длину волны.
Применение интерференции:
1.Проверка качества обработки поверхностей (до одной десятой длины волны, т. е. 10-8 м). Определяется по искривлению интерференционных полос.
2.Для точного измерения показателя преломления газов и других веществ, длин световых волн.
3. Просветление оптики.
2. Дифракция. Пропуская тонкий пучок света через маленькое отверстие, можно наблюдать нарушение закона прямолинейного распространения света.
В 1802 году Томас Юнг поставил классический опыт по дифракции.
Дифракция света – огибание световой волной непрозрачных тел с проникновением в область геометрической тени и образованием там интерференционной картины.
Дифракцией называется явление отклонения от прямолинейного распространения при прохождении у края преграды.
При прохождении света через малое круглое отверстие вокруг центрального свектлого пятна на экране наблюдаются чередующиеся темные и светлые пятна.
Французский физик Френель объяснил появление чередующихся светлых и темных колец или полос тем, что световые волны, приходящие в результате дифракции из разных точек отверстия в одну точку экрана, интерферируют между собой.
Дифракция света используется в спектральных приборах. Одним из основных элементов этих приборов является дифракционная решетка – совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками.
Если на решетку падает монохроматическая волна и за решеткой помещена собирающая линза, то на экране, параллельном дифракционной решетке и находящимся в фокальной плоскости линзы, лучи от всех щелей соберутся в одну полоску. Разность хода этих лучей d sin 
= k 
, где d – период решетки;
- угол отклонения световых лучей от перпендикуляра к плоскости решетки;
- длина волны падающего света; k = 0; 1; 2; … и т. д. условие интерференционного максимума для каждой длины световой волны выполняется при своем значении угла. Наибольший угол 
- для красного света, наименьший - для фиолетового.
С помощью дифракционной решетки можно проводить очень точные измерения длин волн. Интерференция и дифракция – явления, подтверждающие волновую природу света.
Задание 1. Прочитайте учебный материал.
Задание 2. Выполните задание
1.Дифракция – это…
1.Отклонение от прямолинейного распространения световых волн
2.Зависимость показателя преломления вещества от частоты
3.Исчезновение преломленных лучей
2.Главные максимумы при дифракции на решетке наблюдаются под углом удовлетворяющем условию…
1. d sin = k 2. d cos = k 3. cos = k
3.Если посмотреть прищурившись на яркий источник света, то можно обнаружить радужные цвета. Какое явление объясняет это
1. интерференция 2. Дифракция 3.дисперсия
4.При помощи дифракционной решетки с периодом 0,02 мм получено первое дифракционное изображение на расстоянии 3,6 см от центрального и на расстоянии 1,8 м от решетки. Найдите длину световой волны
1. 2*10-5 м 2. 4*10-7 м 3. 4*10-6 м
5.Явление дифракции присуще
1. как электромагнитным, так и механическим волнам
2. только видимому свету
3. только звуковым волнам
6.Как называется окраска, содержащая семь цветов, полученных с помощью дифракционной решетки
1.интерференционным спектром
2.дисперсионным спектром
3. дифракционным спектром
7.Что в обычной жизни легче наблюдать: дифракцию звуковых или световых волн и почему?
1. Дифракцию звуковых волн, так как они продольные, а световые волны поперечные.
2. Дифракцию световых волн, в связи с особенностью глаза.
3. Дифракцию звуковых волн, так как длина звуковых волн много больше длины
световых волн.
8. Решите задачу. Если период дифракционной решетки 10 мкм, то число дифракционных максимумов для света с длиной волны 671 нм равно:
1. 3 2. 5 3. 7
Домашнее задание.
Выполните экспериментальное задание
1.В куске картона сделайте иглой отверстие и посмотрите через него на раскалённую нить электрической лампы. Что вы видите? Объясните.
2.Посмотрите на нить электрической лампы через птичье перо, батистовый платок или капроновую ткань. Что вы наблюдаете? Объясните.