An einem Punkt im Raum O wird die Welle in zwei kohärente geteilt. Einer von ihnen passiert den Weg S 1 in einem Medium mit einem Brechungsindex n 1 und der zweite - den Weg S 2 in einem Medium mit einem Index n 2, wonach die Wellen am Punkt P überlagert werden. Wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt t die Phasen der Welle am Punkt O sind gleich und gleich j 1 = j 2 = w t, dann sind am Punkt P die Phasen der Wellen jeweils gleich

wo v1 und v2- Phasengeschwindigkeiten in Medien. Die Phasendifferenz δ am Punkt P wird gleich sein

Dabei v 1 =c/n 1 , v 2 =c/n 2. Setzen wir diese Größen in (2) ein, erhalten wir

Da , wobei l 0 die Wellenlänge des Lichts im Vakuum ist, dann

Optische Weglänge L in diesem Medium heißt das Produkt der Entfernung S, die von Licht im Medium zurückgelegt wird, durch den absoluten Brechungsindex des Mediums n:

L = Sn.

Aus (3) folgt also, dass die Phasenänderung nicht nur durch den Abstand bestimmt wird S, und die optische Weglänge L in diesem Umfeld. Wenn die Welle mehrere Medien durchläuft, dann L = Σn ich S ich. Ist das Medium optisch inhomogen (n≠const), dann .

Der Wert von δ kann dargestellt werden als:

wo L1 und L2 sind die optischen Weglängen in den jeweiligen Medien.

Ein Wert gleich der Differenz zwischen den optischen Weglängen zweier Wellen Δ opt = L2 - L1

namens optischer Wegunterschied. Dann gilt für δ:

Der Vergleich der optischen Weglängen zweier interferierender Wellen ermöglicht eine Vorhersage des Ergebnisses ihrer Interferenz. An den Stellen wofür

wird beobachtet Höhen(die optische Wegdifferenz ist gleich einer ganzen Zahl von Wellenlängen im Vakuum). Maximale Bestellung m zeigt, wie viele Wellenlängen im Vakuum der optische Gangunterschied interferierender Wellen beträgt. Wenn die Bedingung für die Punkte erfüllt ist

Noch bevor die Natur des Lichts festgestellt wurde, das Folgende Gesetze der geometrischen Optik(Die Frage nach der Natur des Lichts wurde nicht berücksichtigt).

• 1. Das Gesetz der Unabhängigkeit der Lichtstrahlen: Die Wirkung eines einzelnen Strahls hängt nicht davon ab, ob die anderen Strahlen gleichzeitig wirken oder eliminiert werden.
• 2. Gesetz der geradlinigen Lichtausbreitung: Licht breitet sich in einem homogenen transparenten Medium geradlinig aus.

Reis. 21.1.

• 3. Das Gesetz der Lichtreflexion: Der reflektierte Strahl liegt in der gleichen Ebene wie der einfallende Strahl und die Senkrechte, die auf die Grenzfläche zwischen zwei Medien am Auftreffpunkt gezogen wird; der Reflexionswinkel /| "ist gleich dem Einfallswinkel /, (Abb. 21.1): ich [ = ich x .
• 4. Gesetz der Lichtbrechung (Snelliussches Gesetz, 1621): einfallender Strahl, gebrochener Strahl und Senkrechte

zur Grenzfläche zwischen zwei Medien, gezeichnet am Auftreffpunkt des Strahls, in derselben Ebene liegen; wenn Licht an der Grenzfläche zwischen zwei isotropen Medien mit Brechungsindizes gebrochen wird n x und S. 2 die Bedingung

Totale interne Reflexion- dies ist die Reflexion eines Lichtstrahls an der Grenzfläche zwischen zwei transparenten Medien bei seinem Fall von einem optisch dichteren Medium in ein optisch weniger dichtes Medium unter einem Winkel /, > / pr, für den die Gleichheit gilt

wo « 21 - relativer Brechungsindex (Fall l, > P 2).

Der kleinste Einfallswinkel /pr, bei dem alles einfallende Licht vollständig in das Medium / reflektiert wird, wird bezeichnet Grenzwinkel volle Reflexion.

Das Phänomen der Totalreflexion wird in Lichtleitern und Totalreflexionsprismen (z. B. in Ferngläsern) genutzt.

Optische WeglängeL zwischen Punkten Lee v transparentes Medium ist die Entfernung, über die sich Licht (optische Strahlung) in einem Vakuum in der gleichen Zeit ausbreiten würde, die es braucht, um es zurückzulegen SONDERN Vor BEIM in der Umwelt. Da die Lichtgeschwindigkeit in jedem Medium kleiner ist als die Geschwindigkeit im Vakuum, also L immer größer als die tatsächlich zurückgelegte Strecke. In einem heterogenen Umfeld

wo P der Brechungsindex des Mediums ist; DS ist ein infinitesimales Element der Strahlenbahn.

In einem homogenen Medium, wo die geometrische Länge des Lichtweges gleich ist s, die optische Weglänge wird definiert als

Reis. 21.2. Ein Beispiel für tautochrone Lichtwege (SMNS" > SABS")

Die letzten drei Gesetze der geometrischen Optik können aus entnommen werden Fermatsches Prinzip(ca. 1660): In jedem Medium bewegt sich Licht auf dem Weg, der die kürzeste Reisezeit benötigt. Für den Fall, dass diese Zeit für alle möglichen Wege gleich ist, werden alle Lichtwege zwischen zwei Punkten aufgerufen tautochron(Abb. 21.2).

Die Bedingung des Tautochronismus ist beispielsweise erfüllt, wenn alle Strahlengänge durch die Linse gehen und ein Bild ergeben S" Lichtquelle S. Licht breitet sich in der gleichen Zeit auf Pfaden ungleicher geometrischer Länge aus (Abb. 21.2). Genau das, was aus dem Punkt emittiert wird S Strahlen gleichzeitig und nach kürzester Zeit an einem Punkt gesammelt werden S", ermöglicht es Ihnen, sich ein Bild von der Quelle zu machen S.

optische Systeme ist ein Satz optischer Teile (Linsen, Prismen, planparallele Platten, Spiegel usw.), die kombiniert werden, um ein optisches Bild zu erhalten oder den von einer Lichtquelle kommenden Lichtstrom umzuwandeln.

Es gibt folgende Arten optischer Systeme abhängig von der Position des Objekts und seines Bildes: Mikroskop (das Objekt befindet sich in endlicher Entfernung, das Bild ist im Unendlichen), das Teleskop (sowohl das Objekt als auch sein Bild sind im Unendlichen), das Objektiv (das Objekt befindet sich im Unendlichen, und das Bild befindet sich in einer endlichen Entfernung), Projektionssystem (das Objekt und sein Bild befinden sich in einer endlichen Entfernung vom optischen System). Optische Systeme werden in technologischen Geräten zur optischen Ortung, optischen Kommunikation usw. verwendet.

Optische Mikroskope ermöglichen die Untersuchung von Objekten, deren Abmessungen kleiner als die minimale Augenauflösung von 0,1 mm sind. Der Einsatz von Mikroskopen ermöglicht die Unterscheidung von Strukturen mit einem Elementabstand von bis zu 0,2 µm. Abhängig von den zu lösenden Aufgaben können Mikroskope pädagogisch, forschend, universell usw. Beispielsweise beginnen metallographische Untersuchungen von Metallproben in der Regel mit der Methode der Lichtmikroskopie (Abb. 21.3). Auf dem dargestellten typischen Schliffbild der Legierung (Abb. 21.3, a) es ist ersichtlich, dass die Oberfläche der Aluminium-Kupfer-Legierungsfolien ist

Reis. 21.3.a- Kornstruktur der Oberfläche der Al-0,5 at.% Cu-Legierungsfolie (Shepelevich et al., 1999); b- Querschnitt durch die Dicke der Folie der Al-3,0 at.% Cu-Legierung (Shepelevich et al., 1999) (glatte Seite - die Seite der Folie, die während der Erstarrung mit dem Substrat in Kontakt ist) enthält kleinere Bereiche und größere Körner (siehe Unterthema 30.1 ). Eine Analyse der Kornstruktur des Mikroschliffs des Querschnitts der Dicke der Proben zeigt, dass sich die Mikrostruktur der Legierungen des Aluminium-Kupfer-Systems entlang der Dicke der Folien ändert (Abb. 21.3, b).

MINDESTLISTE DER PRÜFUNGSAUFGABEN IN PHYSIK (ABSCHNITT „OPTIK, ELEMENTE DER ATOM- UND KERNPHYSIK“) FÜR FERNSTUDIERENDE

1. Lichtemission und ihre Eigenschaften

Licht ist ein materielles Objekt mit dualer Natur (Teilchen-Wellen-Dualismus). Bei manchen Phänomenen verhält sich Licht wie Elektromagnetische Welle(der Prozess der Schwingungen elektrischer und magnetischer Felder, die sich im Weltraum ausbreiten), in anderen - als Strom spezieller Teilchen - Photonen oder Lichtquanten.

Bei einer elektromagnetischen Welle stehen die Vektoren der elektrischen Feldstärke E, des magnetischen Feldes H und der WV senkrecht aufeinander und bilden ein rechtshändiges System.

Die Vektoren E und H schwingen in der gleichen Phase. Für die Welle ist folgende Bedingung erfüllt:

Wenn eine Lichtwelle mit Materie wechselwirkt, spielt die elektrische Komponente der Welle die größte Rolle (die magnetische Komponente in nichtmagnetischen Medien wirkt weniger), daher wird der Vektor E (die elektrische Feldstärke der Welle) genannt Lichtvektor und seine Amplitude wird mit A bezeichnet.

Kennzeichnend für die Energieübertragung einer Lichtwelle ist die Intensität I – das ist die Energiemenge, die pro Zeiteinheit von einer Lichtwelle durch eine Flächeneinheit senkrecht zur Wellenausbreitungsrichtung übertragen wird. Die Linie, entlang der sich die Energie der Welle ausbreitet, wird Strahl genannt.

2. Reflexion und Brechung einer ebenen Welle an der Grenze von 2 Dielektrika. Gesetze der Reflexion und Brechung des Lichts.

Gesetz der Lichtreflexion: einfallender Strahl, reflektierter Strahl und senkrecht zur Grenzfläche

Medien am Auftreffpunkt liegen in der gleichen Ebene. Der Einfallswinkel ist gleich dem Reflexionswinkel (α = β ). Darüber hinaus liegen die einfallenden und reflektierten Strahlen auf gegenüberliegenden Seiten der Normalen.

Gesetz der Lichtbrechung: der einfallende Strahl, der gebrochene Strahl und die Normale zur Grenzfläche zwischen den Medien am Einfallspunkt liegen in derselben Ebene. Das Verhältnis des Sinus des Einfallswinkels zum Sinus des Brechungswinkels ist für diese beiden Medien ein konstanter Wert und wird als relativer Brechungsindex oder Brechungsindex des zweiten Mediums relativ zum ersten bezeichnet.

sinα / sinγ = n21 = n2 / n1

wobei n 21 der relative Brechungsindex des zweiten Mediums relativ zum ersten ist,

n 1, n 2 - absolute Brechungsindizes die ersten und zweiten Medien (d. h. die Brechungsindizes der Medien in Bezug auf Vakuum).

Ein Medium mit einem höheren Brechungsindex wird genannt optisch dichter. Wenn ein Strahl von einem optisch weniger dichten zu einem optisch dichteren Medium fällt (n2 > n1 )

der Einfallswinkel ist größer als der Brechungswinkel α > γ (wie in der Figur).

Wenn der Strahl fällt von einem optisch dichteren zu einem optisch weniger dichten Medium (n 1 > n 2 ) ist der Einfallswinkel kleiner als der Brechungswinkel α< γ . In einem gewissen Einfallswinkel

der gebrochene Strahl gleitet zur Oberfläche (γ = 90o). Für Winkel größer als dieser Winkel wird der einfallende Strahl vollständig von der Oberfläche reflektiert ( Phänomen der Totalreflexion).

Relativer Indikator n21							und die absoluten Brechungsindizes der Medien n1 und n2 sein können
auch in Bezug auf die Lichtgeschwindigkeit in den Medien ausdrücken
n 21 =				n 1 =						Wobei c die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum ist.

3. Kohärenz. Interferenz von Lichtwellen. Interferenzmuster aus zwei Quellen.

Kohärenz ist das koordinierte Durchdringen von zwei oder mehr oszillierenden Prozessen. Kohärente Wellen erzeugen, wenn sie hinzugefügt werden, ein Interferenzmuster. Interferenz ist der Vorgang des Hinzufügens kohärenter Wellen, der in der Umverteilung der Energie einer Lichtwelle im Raum besteht, die in Form von dunklen und hellen Bändern beobachtet wird.

Der Grund für die fehlende Beobachtung von Eingriffen in das Leben ist die Inkohärenz natürlicher Lichtquellen. Die Strahlung solcher Quellen wird durch eine Kombination von Strahlungen einzelner Atome gebildet, von denen jedes für ~ 10-8 s ein „Stück“ einer harmonischen Welle, die als Zug bezeichnet wird, aussendet.

Kohärente Wellen aus realen Quellen können erhalten werden, Teilen der Welle einer Quelle in zwei oder mehr, dann, indem sie verschiedene optische Wege durchlaufen, sie an einem Punkt auf dem Bildschirm zusammenbringen. Ein Beispiel ist Jungs Experiment.

Optische Weglänge einer Lichtwelle

L = n l ,

wobei l die geometrische Weglänge einer Lichtwelle in einem Medium mit einem Brechungsindex n ist.

Optischer Gangunterschied zweier Lichtwellen

∆ = L. 1 − L. 2 .

Der Zustand der Lichtverstärkung (Maxima) während der Interferenz

∆ = ± k λ , wobei k=0, 1, 2, 3 , λ die Lichtwellenlänge ist.

Bedingung der Lichtdämpfung (Minimum)

∆ = ± (2 k + 1 ) λ 2 , wobei k=0, 1, 2, 3 ……

Abstand zwischen zwei Streifen, die von zwei kohärenten Lichtquellen erzeugt werden auf einem Schirm parallel zu zwei kohärenten Lichtquellen

∆y = d L λ ,

wobei L der Abstand von den Lichtquellen zum Bildschirm ist, d der Abstand zwischen den Quellen ist

(d<

4. Interferenz in dünnen Filmen. Streifen gleicher Dicke, gleicher Steigung, Newtonsche Ringe.

Optischer Gangunterschied von Lichtwellen, der durch die Reflexion von monochromatischem Licht an einem dünnen Film entsteht

∆ = 2 d n 2 − sin 2 i ± λ 2 oder ∆ = 2 dn cos r ± λ 2

wobei d die Filmdicke ist; n der Brechungsindex des Films ist; i - Einfallswinkel; r ist der Brechungswinkel des Lichts im Film.

Wenn wir den Einfallswinkel i fixieren und einen Film variabler Dicke nehmen, dann sind für bestimmte Abschnitte mit einer Dicke d gleich Interferenzstreifen

Dicke. Diese Streifen können erhalten werden, indem ein paralleler Lichtstrahl auf eine Platte mit unterschiedlichen Dicken an verschiedenen Stellen gerichtet wird.

Wenn ein divergentes Strahlenbündel auf eine planparallele Platte gerichtet wird (d \u003d const) (d. H. Ein Strahl, der unterschiedliche Einfallswinkel i liefert), dann werden, wenn Strahlen überlagert werden und in bestimmten identischen Winkeln einfallen, Interferenzstreifen auftreten beobachtet, die aufgerufen werden Streifen gleicher Steigung

Ein klassisches Beispiel für gleich dicke Streifen sind Newtonsche Ringe. Sie entstehen, wenn ein monochromatischer Lichtstrahl auf eine auf einer Glasplatte liegende plankonvexe Linse gerichtet wird. Newtonsche Ringe sind Interferenzstreifen aus Bereichen mit gleicher Dicke des Luftspalts zwischen Linse und Platte.

Radius der hellen Newtonschen Ringe im reflektierten Licht

wobei k =1, 2, 3 …… - Ringnummer; R ist der Krümmungsradius. Radius von Newtons dunklen Ringen im reflektierten Licht

r k = kR λ , wobei k =0, 1, 2, 3 …….

5. Aufklärung der Optik

Erleuchtung der Optik - besteht darin, dass auf die Oberfläche des Glasteils ein dünner transparenter Film aufgebracht wird, der aufgrund von Interferenzen die Reflexion des einfallenden Lichts eliminiert und so das Öffnungsverhältnis des Geräts erhöht. Brechungsindex

der Antireflexfolie muss n kleiner sein als der Brechungsindex des Glasteils

n über . Die Dicke dieses Antireflexionsfilms ergibt sich aus der Bedingung der Lichtdämpfung während der Interferenz durch die Formel

dmin = 4λn

6. Lichtbeugung. Huygens-Fresnel-Prinzip. Fresnel-Beugung. Fresnel-Zonen-Verfahren. Vektordiagramm von Fresnel-Zonen. Fresnel-Beugung an einfachsten Hindernissen (Rundloch).

Lichtbeugung ist eine Reihe von Phänomenen, die in der Umverteilung des Lichtstroms während des Durchgangs einer Lichtwelle in Medien mit scharfen Inhomogenitäten bestehen. Beugung im engeren Sinne ist die Abrundung von Hindernissen durch Wellen. Lichtbeugung führt zu einer Verletzung der Gesetze der geometrischen Optik, insbesondere der Gesetze der geradlinigen Lichtausbreitung.

Es gibt keinen grundlegenden Unterschied zwischen Beugung und Interferenz, da beide Phänomene führen zu einer Umverteilung der Lichtwellenenergie im Raum.

Es gibt die Fraunhofer-Beugung und die Fresnel-Beugung.

Fraunhofer Beugung- Beugung in parallelen Strahlen. Es wird beobachtet, wenn sich der Bildschirm oder Aussichtspunkt weit vom Hindernis entfernt befindet.

Fresnel-Beugung ist Beugung in konvergierenden Strahlen. Aus nächster Nähe zum Hindernis beobachtet.

Qualitativ wird das Phänomen der Beugung erklärt Huygens-Prinzip: Jeder Punkt der Wellenfront wird zu einer Quelle sekundärer Kugelwellen, und die neue Wellenfront ist die Hülle dieser sekundären Wellen.

Fresnel ergänzte das Huygens-Prinzip um die Idee der Kohärenz und Interferenz dieser Sekundärwellen, wodurch es möglich wurde, die Wellenintensität für verschiedene Richtungen zu berechnen.

Prinzip Huygens-Fresnel: Jeder Punkt der Wellenfront wird zur Quelle kohärenter sekundärer Kugelwellen, und durch die Interferenz dieser Wellen entsteht eine neue Wellenfront.

Fresnel schlug vor, symmetrische Wellenflächen in spezielle Zonen zu unterteilen, deren Abstände von deren Grenzen zum Beobachtungspunkt sich um λ/2 unterscheiden. Benachbarte Zonen wirken gegenphasig, d.h. die Amplituden, die durch benachbarte Zonen am Beobachtungspunkt erzeugt werden, werden subtrahiert. Um die Amplitude einer Lichtwelle bei der Methode der Fresnel-Zonen zu finden, wird die algebraische Addition der an dieser Stelle durch die Fresnel-Zonen erzeugten Amplituden verwendet.

Der Radius der äußeren Begrenzung der m-ten ringförmigen Fresnel-Zone für eine sphärische Wellenoberfläche

rm = m ein ab + b λ ,

wobei a der Abstand von der Lichtquelle zur Wellenoberfläche ist, b der Abstand von der Wellenoberfläche zum Beobachtungspunkt ist.

Vektordiagramm von Fresnel-Zonen ist eine Spirale. Die Verwendung eines Vektordiagramms erleichtert es, die Amplitude der resultierenden Schwingung zu finden

die elektrische Feldstärke der Welle A (und dementsprechend die Intensität I ~ A 2 ) im Zentrum des Beugungsmusters bei der Beugung einer Lichtwelle an verschiedenen Hindernissen. Der resultierende Vektor A aus allen Fresnel-Zonen ist ein Vektor, der den Anfang und das Ende der Spirale verbindet.

Bei Fresnel-Beugung an einem runden Loch wird ein dunkler Fleck (Intensitätsminimum) in der Mitte des Beugungsmusters beobachtet, wenn eine gerade Anzahl von Fresnel-Zonen in das Loch passt. Das Maximum (heller Fleck) wird beobachtet, wenn eine ungerade Anzahl von Zonen in das Loch passt.

7. Fraunhofer-Beugung an einem Spalt.

Aus der Bedingung wird der Ablenkwinkel ϕ der Strahlen (Beugungswinkel) bestimmt, der dem Maximum (Lichtband) bei der Beugung an einem schmalen Spalt entspricht

b sin ϕ = (2 k + 1) λ 2 , wobei k= 1, 2, 3,...,

Aus der Bedingung wird der Ablenkwinkel ϕ der dem Minimum (dunkles Band) entsprechenden Strahlenbündel bei der Beugung an einem schmalen Spalt bestimmt

b sin ϕ = k λ , wobei k= 1, 2, 3,...,

wobei b die Schlitzbreite ist; k - Seriennummer des Maximums.

Die Abhängigkeit der Intensität I vom Beugungswinkel ϕ für den Spalt hat die Form

8. Fraunhofer-Beugung an einem Beugungsgitter.

eindimensional Beugungsgitter ist ein System periodisch angeordneter transparenter und lichtundurchlässiger Flächen.

Der transparente Bereich besteht aus Schlitzen der Breite b. Undurchsichtige Bereiche sind Schlitze mit der Breite a . Der Wert a + b \u003d d wird als Periode (Konstante) des Beugungsgitters bezeichnet. Ein Beugungsgitter zerlegt die darauf einfallende Lichtwelle in N kohärente Wellen (N ist die Gesamtzahl der Ziele im Gitter). Das Beugungsmuster ist das Ergebnis der Überlagerung von Beugungsmustern aller Einzelspalte.

BEIM Richtungen, in denen sich die Wellen aus den Schlitzen gegenseitig verstärken, werden beobachtetgroße Höhen.

BEIM Richtungen, in denen keiner der Schlitze Licht sendet (Minima werden für die Schlitze beobachtet), werden absolute Minima gebildet.

BEIM Richtungen, in denen sich die Wellen benachbarter Schlitze "auslöschen", gibt es

sekundäre Tiefs.

Zwischen den sekundären Minima gibt es schwache sekundäre Höhen.

Die Abhängigkeit der Intensität I vom Beugungswinkel ϕ für ein Beugungsgitter hat die Form

− 7λ

− 5 λ − 4 λ −

4λ 5λ

d d λ

-b

Der Ablenkwinkel ϕ der Strahlen entspricht Hauptmaximum(Lichtband) während der Beugung von Licht an einem Beugungsgitter, wird aus der Bedingung bestimmt

d sin ϕ = ± m λ , wobei m= 0, 1, 2, 3,...,

wobei d die Periode des Beugungsgitters ist, m die Ordnungszahl des Maximums ist (die Ordnung des Spektrums).

9. Beugung an räumlichen Strukturen. Wulf-Bragg-Formel.

Die Wulf-Bragg-Formel beschreibt die Beugung von Röntgenstrahlen durch

Kristalle mit einer periodischen Anordnung von Atomen in drei Dimensionen

1. Die optische Weglänge ist das Produkt aus der geometrischen Weglänge d einer Lichtwelle in einem gegebenen Medium und dem absoluten Brechungsindex dieses Mediums n.

2. Die Phasendifferenz zweier kohärenter Wellen aus einer Quelle, von denen die eine die Weglänge in einem Medium mit absolutem Brechungsindex und die andere die Weglänge in einem Medium mit absolutem Brechungsindex durchläuft:

wobei , , λ die Wellenlänge des Lichts im Vakuum ist.

3. Wenn die optischen Weglängen zweier Strahlen gleich sind, dann werden solche Wege als tautochron bezeichnet (ohne Einführung einer Phasendifferenz). In optischen Systemen, die stigmatische Bilder einer Lichtquelle liefern, ist die Tautochronismus-Bedingung dadurch erfüllt, dass alle Strahlengänge von demselben Quellpunkt ausgehen und an dem ihm entsprechenden Bildpunkt konvergieren.

4. Der Wert wird als optische Wegdifferenz der beiden Strahlen bezeichnet. Die Hubdifferenz hängt mit der Phasendifferenz zusammen:

Haben zwei Lichtstrahlen einen gemeinsamen Anfangs- und Endpunkt, so bezeichnet man die Differenz der optischen Weglängen solcher Strahlen optischer Wegunterschied

Bedingungen für Maxima und Minimum unter Interferenz.

Wenn die Schwingungen der Vibratoren A und B gleichphasig sind und gleiche Amplituden haben, dann ist es offensichtlich, dass die resultierende Verschiebung am Punkt C von der Differenz zwischen den Wegen der beiden Wellen abhängt.

Höchstbedingungen:

Wenn die Differenz zwischen den Wegen dieser Wellen gleich einer ganzzahligen Anzahl von Wellen ist (d. h. einer geraden Anzahl von Halbwellen)

Δd = kλ, wobei k = 0, 1, 2, ..., dann bildet sich an der Überlagerungsstelle dieser Wellen ein Interferenzmaximum aus.

Maximaler Zustand:

Die Amplitude der resultierenden Schwingung A = 2x 0 .

Mindestbedingung:

Wenn der Gangunterschied dieser Wellen gleich einer ungeraden Anzahl von Halbwellen ist, bedeutet dies, dass die Wellen von den Vibratoren A und B gegenphasig zum Punkt C kommen und sich gegenseitig auslöschen: Die Amplitude der resultierenden Schwingung A = 0 .

Mindestbedingung:

Wenn Δd ungleich einer ganzen Zahl von Halbwellen ist, dann 0< А < 2х 0 .

Das Phänomen der Lichtbeugung und die Bedingungen seiner Beobachtung.

Zunächst wurde das Phänomen der Beugung als Abrundung eines Hindernisses durch eine Welle interpretiert, also als Eindringen einer Welle in den Bereich eines geometrischen Schattens. Aus Sicht der modernen Wissenschaft wird die Definition der Beugung als Lichtbeugung um ein Hindernis als unzureichend (zu eng) und nicht ganz angemessen anerkannt. Beugung ist somit mit den verschiedensten Phänomenen verbunden, die bei der Ausbreitung von Wellen (wenn man ihre räumliche Begrenzung berücksichtigt) in inhomogenen Medien auftreten.

Wellenbeugung kann sich manifestieren:

bei der Transformation der räumlichen Struktur von Wellen. In einigen Fällen kann eine solche Transformation als "Umhüllung" von Hindernissen durch Wellen betrachtet werden, in anderen Fällen - als Erweiterung des Ausbreitungswinkels von Wellenstrahlen oder deren Abweichung in eine bestimmte Richtung;

bei der Zerlegung von Wellen nach ihrem Frequenzspektrum;

bei der Transformation der Wellenpolarisation;

bei der Veränderung der Phasenstruktur der Wellen.

Am besten untersucht ist die Beugung von elektromagnetischen (insbesondere optischen) und akustischen Wellen sowie Gravitations-Kapillarwellen (Wellen auf der Oberfläche einer Flüssigkeit).

Einer der wichtigen Spezialfälle der Beugung ist die Beugung einer Kugelwelle an einigen Hindernissen (z. B. am Objektivtubus). Eine solche Beugung wird Fresnel-Beugung genannt.

Huygens-Fresnel-Prinzip.

Nach dem Huygens-Fresnel-Prinzip Lichtwelle, die von einer Quelle angeregt wird S kann als Ergebnis einer Überlagerung kohärenter Sekundärwellen dargestellt werden. Jedes Element der Wellenoberfläche S(Abb.) dient als Quelle einer sekundären Kugelwelle, deren Amplitude proportional zum Wert des Elements ist dS.

Die Amplitude dieser Sekundärwelle nimmt mit der Entfernung ab r von der Quelle der Sekundärwelle bis zum Beobachtungspunkt gemäß dem Gesetz 1/r. Daher aus jedem Abschnitt dS Wellenoberfläche zum Beobachtungspunkt R elementare Schwingung kommt:

Woher ( ωt + α 0) ist die Schwingungsphase am Ort der Wellenoberfläche S, k− Wellenzahl, r− Abstand vom Flächenelement dS auf den Punkt P, in dem die Schwingung kommt. Faktor eine 0 bestimmt durch die Amplitude der Lichtschwingung an der Stelle, an der das Element angebracht wird dS. Koeffizient K hängt vom Winkel ab φ zwischen dem normalen auf der Website dS und Richtung zum Punkt R. Beim φ = 0 dieser Koeffizient ist maximal, und bei ϕ/2 es ist gleich null.
Resultierende Schwingung an einem Punkt R ist eine Überlagerung von Schwingungen (1) für die gesamte Oberfläche S:

Diese Formel ist ein analytischer Ausdruck des Huygens-Fresnel-Prinzips.

Optische Weglänge

Optische Weglänge zwischen den Punkten A und B eines transparenten Mediums ist die Entfernung, über die sich Licht (optische Strahlung) beim Durchgang von A nach B im Vakuum ausbreiten würde. Die optische Weglänge in einem homogenen Medium ist das Produkt der Entfernung, die das Licht in a zurücklegt Medium mit einem Brechungsindex n nach Brechungsindex:

Für ein inhomogenes Medium ist es notwendig, die geometrische Länge in so kleine Intervalle zu unterteilen, dass es möglich wäre, die Brechzahlkonstante auf diesem Intervall zu betrachten:

Die gesamte optische Weglänge wird durch Integrieren gefunden:

Wikimedia-Stiftung. 2010 .

Sehen Sie, was "Optische Pfadlänge" in anderen Wörterbüchern ist:

Das Produkt aus der Weglänge eines Lichtstrahls und dem Brechungsindex des Mediums (der Weg, den Licht zurücklegen würde, wenn es sich gleichzeitig im Vakuum ausbreitet) ... Großes enzyklopädisches Wörterbuch

Zwischen den Punkten A und B eines transparenten Mediums die Entfernung, über die sich Licht (optische Strahlung) im Vakuum in der gleichen Zeit ausbreiten würde, die es braucht, um im Medium von A nach B zu gelangen. Da die Lichtgeschwindigkeit in jedem Medium geringer ist als im Vakuum, ist O. d ... Physikalische Enzyklopädie

Die kürzeste Entfernung, die die Strahlungswellenfront eines Senders von seinem Ausgangsfenster zum Eingangsfenster des Empfängers zurücklegt. Quelle: NPB 82 99 EdwART. Glossar der Begriffe und Definitionen für Sicherheit und Brandschutz, 2010 ... Wörterbuch für Notfälle

optische Weglänge- (s) Die Summe der Produkte der von monochromatischer Strahlung in verschiedenen Medien zurückgelegten Entfernungen und der jeweiligen Brechungsindizes dieser Medien. [GOST 7601 78] Themen Optik, Optische Geräte und Messtechnik Allgemeine Begriffe Optik ... ... Handbuch für technische Übersetzer

Das Produkt aus der Weglänge eines Lichtstrahls und dem Brechungsindex des Mediums (der Weg, den Licht zurücklegen würde, während es sich gleichzeitig in einem Vakuum ausbreitet). * * * LÄNGE DER OPTISCHEN SCHWEBE LÄNGE DER OPTISCHEN SCHWEBE, das Produkt der Weglänge des Lichtstrahls mit ... ... Enzyklopädisches Wörterbuch

optische Weglänge- optinis kelio ilgis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. optische Weglänge vok. optische Weglänge, f rus. optische Weglänge, fpranc. longueur de trajet optique, f … Fizikos terminų žodynas

Strahlengang zwischen den Punkten A und B eines transparenten Mediums; die Strecke, die Licht (optische Strahlung) in einem Vakuum auf seinem Weg von A nach B zurücklegen würde. Da die Lichtgeschwindigkeit in jedem Medium kleiner ist als seine Geschwindigkeit in ... ... Große sowjetische Enzyklopädie

Das Produkt aus der Weglänge eines Lichtstrahls und dem Brechungsindex des Mediums (der Weg, den Licht gleichzeitig zurücklegen würde, wenn es sich im Vakuum ausbreitet) ... Naturwissenschaft. Enzyklopädisches Wörterbuch

Das Konzept der geom. und Wellenoptik, wird als Summe der Abstandsprodukte ausgedrückt! passable Strahlung in Zersetzung Medien, auf den entsprechenden Brechungsindizes der Medien. O.d.p. ist gleich der Entfernung, die Licht in der gleichen Zeit zurücklegen würde, sich ausbreitend in ... ... Großes enzyklopädisches polytechnisches Wörterbuch

DIE WEGLÄNGE zwischen den Punkten A und B eines transparenten Mediums ist die Entfernung, über die sich Licht (optische Strahlung) im Vakuum in der gleichen Zeit ausbreiten würde, die es braucht, um im Medium von A nach B zu gelangen. Da die Lichtgeschwindigkeit in jedem Medium geringer ist als die Geschwindigkeit im Vakuum ... Physikalische Enzyklopädie