Дифракція та приклади її прояву. Дослідження явища дифракції світла

Дифракція на двох щілинах

Дифракція- явище, що виникає під час поширення хвиль (наприклад, світлових і звукових хвиль). Суть цього явища у тому, що хвиля здатна огинати перешкоди. Це призводить до того, що хвильовий рух спостерігається в області за перешкодою, куди хвиля не може потрапити прямо. Явище пояснюється інтерференцією хвиль на краях непрозорих об'єктів чи неоднорідностях між різними середовищами шляху поширення хвилі. Прикладом може бути кольорових світлових смуг в області тіні від краю непрозорого екрана.

Дифракція добре проявляється тоді, коли розмір перешкоди по дорозі хвилі порівняємо з її довжиною чи менше.

Дифракція акустична- Відхилення від прямолінійного поширення звукових хвиль.

1. Дифракція на щілини

Схема утворення областей світла та тіні при дифракції на щілини

У разі коли хвиля падає на екран зі щілиною, вона проникає перешкодити завдяки дифракції, проте спостерігається відхилення від прямолінійного поширення променів. Інтерференція хвиль за екраном призводить до виникнення темних та світлих областей, розташування яких залежить від напрямку, в якому ведеться спостереження, відстань від екрану тощо.

2. Дифракція в природі та техніці

Дифракція звукових хвиль часто спостерігається у повсякденному житті, оскільки ми чуємо звуки, які доносяться до нас через перешкоди. Легко спостерігати обгинання невеликих перешкод хвилями на воді.

Наукові та технічні використання явища дифракції – різноманітні. Дифракційні решітки служать для розкладання світла спектр і для створення дзеркал (наприклад, для напівпровідникових лазерів). Дифракція рентгенівських променів, електронів та нейтронів використовується для дослідження структури кристалічних твердих тіл.

Час дифракція накладає обмеження дозволу оптичних приладів, наприклад, мікроскопів . Об'єкти, розміри яких менші за довжину хвилі видимого світла (400 760 нм) неможливо розглянути в оптичний мікроскоп. Схоже, обмеження діє у методі літографії, який широко використовується в напівпровідниковій промисловості при виробництві інтегральних схем. Тому доводиться використовувати джерела світла в ультрафіолетовій області спектра.

3. Дифракція світла

Явище дифракції світла наочно підтверджує теорію корпускулярно-хвильової природи світла.

Спостерігати дифракцію світла важко, оскільки хвилі відхиляються від перешкод на помітні кути лише за умови, що розміри перешкод приблизно дорівнюють довжині хвилі світла, а вона дуже мала.

Вперше, відкривши інтерференцію, Юнг виконав досвід з дифракції світла, за допомогою якого було вивчено довжини хвиль, що відповідають світловим променям різного кольору. Вивчення дифракції отримало своє завершення у працях О. Френеля, який і побудував теорію дифракції, яка в принципі дозволяє розраховувати дифракційну картину, що виникає внаслідок огинання світлом будь-яких перешкод. Таких успіхів Френель досягнув, об'єднавши принцип Гюйгенса ідеєю інтерференції вторинних хвиль. Принцип Гюйгенса-Френеля формулюється так: дифракція виникає внаслідок інтерференції вторинних хвиль.

Визначення 1

Дифракцією світла називається явище відхилення світла від прямолінійного напряму поширення під час проходження поблизу перешкод.

У класичній фізиці явище дифракції описується як інтерференція хвилі відповідно до принципу Гюйгенса-Френеля. Ці характерні моделі поведінки виявляються, коли хвиля зустрічає перешкоду чи щілину, яка можна порівняти за розмірами з її довжиною хвилі. Подібні ефекти виникають, коли світлова хвиля проходить через середовище зі змінним показником заломлення, або коли звукова хвиля проходить через середовище зі зміною акустичного імпедансу. Дифракція відбувається з усіма видами хвиль, у тому числі звуковими хвилями, вітровими хвилями та електромагнітними хвилями, а також з видимим світлом, рентгенівськими променями та радіохвилями.

Оскільки фізичні об'єкти мають хвильові властивості (на атомному рівні), дифракція походить також із речовинами і може бути вивчена відповідно до принципів квантової механіки.

Приклади

Ефекти дифракції часто зустрічаються у повсякденному житті. Найбільш яскравими прикладами дифракції є ті, що пов'язані зі світлом; наприклад, близько розташовані доріжки на CD або DVD дисках виступають як дифракційні грати. Дифракція в атмосфері дрібних частинок може призвести до яскравого кільця, яке видно біля яскравого джерела світла, як-от сонце або місяць. Спекл, який спостерігається, коли лазерний промінь падає на оптично нерівну поверхню також є дифракцією. Всі ці ефекти є наслідком того, що світло поширюється у вигляді хвилі.

Зауваження 1

Дифракція може статися будь-яким видом хвилі.

Океанські хвилі розсіюють навколо пристаней та інших перешкод. Звукові хвилі можуть переломлюватись навколо об'єктів, тому можна почути, що хтось кличе, навіть коли він ховається за деревом.

Історія

Ефекти дифракції світла були добре відомі за часів Ґрімальді Франческо Марії, який також запровадив термін дифракції. Результати, отримані, Гримальді були опубліковані посмертно в $1665. Томас Юнг провів знаменитий експеримент у $1803$ році, демонструючи інтерференцію від двох близько розташованих щілин. Пояснюючи свої результати за допомогою інтерференції хвиль, що виходять від двох різних щілин, він зробив висновок, що світло має поширюватися у вигляді хвиль. Френель зробив більш точні дослідження та розрахунки дифракції, які були опубліковані в $1815$. В основу своєї теорії Френель використовує визначення світла, розроблене Християном Гюйгенсом, доповнивши його ідеєю про інтерференцію вторинних хвиль. Експериментальне підтвердження теорії Френеля стало одним із головних доказів хвильової природи світла. У цей час ця теорія відома як принцип Гюйгенса-Френеля.

Дифракція світла

Дифракція на щілини

Довга щілина нескінченно малої ширини, яка освітлюється світлом, переломлює світло в серію кругових хвиль і хвильовий фронт, який виходить із щілини і є циліндричною хвилею однорідної інтенсивності. Щілина, яка ширша, ніж довжина хвилі, виробляє ефекти інтерференції в просторі на виході зі щілини. Їх можна пояснити тим, що щілина поводиться так, ніби вона має велику кількість точкових джерел, які рівномірно розподілені по всій ширині щілини. Аналіз цієї системи полегшується, якщо розглядати світло однієї довжини хвилі. Якщо падаюче світло є когерентним, всі ці джерела мають однакову фазу.

Дифракційні грати

Дифракційна решітка є оптичним компонентом з періодичною структурою, який розщеплює і дифрагує світло на кілька променів, що поширюються в різних напрямках.

Світло, дифраговане на решітці визначається шляхом підсумовування світла, дифрагованого від кожного з елементів, і по суті є згорткою дифракційних та інтерференційних картин.

Теми кодифікатора ЄДІ: дифракція світла, дифракційні грати.

Якщо на шляху хвилі виникає перешкода, то відбувається дифракція - Відхилення хвилі від прямолінійного поширення. Це відхилення не зводиться до відображення або заломлення, а також викривлення ходу променів внаслідок зміни показника заломлення середовища.

Нехай, наприклад, плоска хвиля падає на екран із досить вузькою щілиною (рис. 1). На виході зі щілини виникає хвиля, що розходиться, і ця розбіжність посилюється зі зменшенням ширини щілини.

Взагалі, дифракційні явища виражені тим виразніше, чим дрібніша перешкода. Найбільш істотна дифракція у випадках, коли розмір перешкоди менше чи порядку довжини хвилі. Саме такій умові має задовольняти ширина щілини на рис. 1.

Дифракція, як і інтерференція, властива всім видам хвиль – механічним та електромагнітним. Видимий світло є окремий випадок електромагнітних хвиль; тому тому, що можна спостерігати
дифракцію світла.

Так, на рис. 2 зображено дифракційну картину, отриману в результаті проходження лазерного променя крізь невеликий отвір діаметром 0,2мм.

Ми бачимо, як і належить, центральна яскрава пляма; Дуже далеко від плями розташована темна область - геометрична тінь. Але навколо центральної плями – замість чіткої межі світла та тіні! - йдуть світлі і темні кільця, що чергуються. Що далі від центру, то менш яскравими стають світлі кільця; вони поступово зникають у тіні.

Нагадує інтерференцію, чи не так? Це вона є; дані кільця є інтерференційними максимумами та мінімумами. Які хвилі тут інтерферують? Скоро ми розберемося з цим питанням, а заразом і з'ясуємо, чому взагалі спостерігається дифракція.

Але насамперед не можна не згадати перший класичний експеримент з інтерференції світла - досвід Юнга, у якому суттєво використовувалося явище дифракції.

Досвід Юнга.

Будь-який експеримент з інтерференцією світла містить деякий спосіб отримання двох світлових когерентних хвиль. У досвіді з дзеркалами Френеля, як пам'ятаєте, когерентними джерелами були два зображення однієї й тієї ж джерела, отримані обох дзеркалах.

Найпростіша ідея, яка виникла насамперед, полягала в наступному. Давайте проколемо в шматку картону два отвори і підставимо під сонячні промені. Ці отвори будуть когерентними вторинними джерелами світла, оскільки первинне джерело одне - Сонце. Отже, на екрані в області перекриття пучків, що розходяться від отворів, ми маємо побачити інтерференційну картину.

Такий досвід було поставлено задовго до Юнга італійським ученим Франческо Грімальді (який відкрив дифракцію світла). Однак інтерференції не спостерігалося. Чому ж? Питання це не дуже просте, і причина полягає в тому, що Сонце - не точкове, а протяжне джерело світла (кутовий розмір Сонця дорівнює 30 кутовим хвилинам). Сонячний диск складається з багатьох точкових джерел, кожен з яких дає на екрані свою інтерференційну картину. Накладаючись, ці окремі картини "змазують" одна одну, і в результаті на екрані виходить рівномірна освітленість області перекриття пучків.

Але якщо Сонце надмірно "велике", то потрібно штучно створити точковийпервинне джерело. З цією метою у досвіді Юнга використано маленький попередній отвір (рис. 3).

Мал. 3. Схема досвіду Юнга

Плоска хвиля падає на перший отвір, і за отвором виникає світловий конус, що розширюється внаслідок дифракції. Він досягає наступних двох отворів, що стають джерелами двох когерентних світлових конусів. Ось тепер – завдяки точковості первинного джерела – в області перекриття конусів спостерігатиметься інтерференційна картина!

Томас Юнг здійснив цей експеримент, виміряв ширину інтерференційних смуг, вивів формулу та за допомогою цієї формули вперше обчислив довжини хвиль видимого світла. Ось чому цей досвід увійшов до числа найзнаменитіших в історії фізики.

Принцип Гюйгенса-Френеля.

Нагадаємо формулювання принципу Гюйгенса: кожна точка, залучена до хвильового процесу, є джерелом вторинних сферичних хвиль; ці хвилі поширюються від цієї точки, як із центру, на всі боки і накладаються один на одного.

Але виникає природне питання: а що означає "накладаються"?

Гюйгенс звів свій принцип до чисто геометричного способу побудови нової хвильової поверхні як огинаючої родини сфер, що розширюються від кожної точки вихідної хвильової поверхні. Побічні хвилі Гюйгенса - це математичні сфери, а чи не реальні хвилі; їхня сумарна дія проявляється тільки на огинаючій, тобто на новому положенні хвильової поверхні.

У такому вигляді принцип Гюйгенса не давав відповіді питанням, чому у процесі поширення хвилі немає хвиля, що у зворотному напрямі. Не пояснені залишалися і дифракційні явища.

Модифікація принципу Гюйгенса відбулася лише 137 років. Огюстен Френель замінив допоміжні геометричні сфери Гюйгенса на реальні хвилі та припустив, що ці хвилі інтерферуютьодин з одним.

Принцип Гюйгенса-Френеля. Кожна точка хвильової поверхні є джерелом вторинних сферичних хвиль. Всі ці вторинні хвилі є когерентними зважаючи на спільність їх походження від первинного джерела (і, таким чином, можуть інтерферувати один з одним); хвильовий процес у навколишньому просторі є результатом інтерференції вторинних хвиль.

Ідея Френеля наповнила принцип Гюйгенса фізичним змістом. Вторинні хвилі, інтерферуючи, посилюють один одного на обігає своїх хвильових поверхонь у напрямку "вперед", забезпечуючи подальше поширення хвилі. А в напрямку "назад" відбувається їхня інтерференція з вихідною хвилею, спостерігається взаємне гасіння, і зворотна хвиля не виникає.

Зокрема світло поширюється там, де вторинні хвилі взаємно посилюються. А в місцях ослаблення вторинних хвиль ми бачитимемо темні ділянки простору.

Принцип Гюйгенса-Френеля висловлює важливу фізичну ідею: хвиля, віддалившись від свого джерела, надалі "живе своїм життям" і вже ніяк від цього джерела не залежить. Захоплюючи нові ділянки простору, хвиля поширюється дедалі далі внаслідок інтерференції вторинних хвиль, збуджених у різних точках простору з проходження хвилі.

Як принцип Гюйгенса-Френеля пояснює явище дифракції? Чому, наприклад, відбувається дифракція на отворі? Справа в тому, що з нескінченної плоскої хвильової поверхні падаючої хвилі екранний отвір вирізає лише маленький диск, що світиться, і наступне світлове поле виходить в результаті інтерференції хвиль вторинних джерел, розташованих вже не на всій площині, а лише на цьому диску. Звичайно, нові хвильові поверхні тепер не будуть плоскими; хід променів викривляється, і хвиля починає поширюватися у різних напрямах, які збігаються з початковим. Хвиля огинає краї отвору та проникає в область геометричної тіні.

Побічні хвилі, випущені різними точками вирізаного світлого диска, інтерферують один з одним. Результат інтерференції визначається різницею фаз вторинних хвиль і залежить від кута відхилення променів. В результаті виникає чергування інтерференційних максимумів та мінімумів – що ми й бачили на рис. 2 .

Френель не тільки доповнив принцип Гюйгенса важливою ідеєю когерентності та інтерференції вторинних хвиль, а й вигадав свій знаменитий метод вирішення дифракційних завдань, заснований на побудові так званих зон Френеля. Вивчення зон Френеля не входить до шкільної програми - про них ви дізнаєтеся вже у курсі фізики. Тут ми згадаємо лише, що Френелю у межах своєї теорії вдалося дати пояснення нашого першого закону геометричної оптики - закону прямолінійного поширення світла.

Дифракційні грати.

Дифракційні грати - це оптичний прилад, що дозволяє отримувати розкладання світла на спектральні складові та вимірювати довжини хвиль. Дифракційні грати бувають прозорими та відбивними.

Ми розглянемо прозорі дифракційні грати. Вона складається з великої кількості щілин ширини, розділених проміжками ширини (рис. 4). Світло проходить лише крізь щілини; проміжки світло не пропускають. Величина називається періодом ґрат.

Мал. 4. Дифракційні грати

Дифракційні грати виготовляються за допомогою так званої ділильної машини, яка наносить штрихи на поверхню скла або прозорої плівки. При цьому штрихи виявляються непрозорими проміжками, а незаймані місця є щілинами. Якщо, наприклад, дифракційна решітка містить 100 штрихів на міліметр, то період такої решітки дорівнюватиме: d= 0,01 мм= 10 мкм.

Спершу ми подивимося, як проходить крізь решітку монохроматичне світло, тобто світло зі строго певною довжиною хвилі. Відмінним прикладом монохроматичного світла служить промінь лазерної указки (довжина хвилі близько 0,65 мкм).

На рис. 5 ми бачимо такий промінь, що падає на одну з дифракційних ґрат стандартного набору. Щілини ґрат розташовані вертикально, і на екрані за ґратами спостерігаються періодично розташовані вертикальні смуги.

Як ви зрозуміли, це інтерференційна картина. Дифракційні грати розщеплює падаючу хвилю на безліч когерентних пучків, які розповсюджуються в усіх напрямках і інтерферують один з одним. Тому на екрані ми бачимо чергування максимумів та мінімумів інтерференції – світлих та темних смуг.

Теорія дифракційної ґрат дуже складна і в усій своїй повноті виявляється далеко за рамками шкільної програми. Вам слід знати лише елементарні речі, пов'язані з однією-єдиною формулою; ця формула визначає положення максимумів освітленості екрану за дифракційною решіткою.

Отже, нехай на дифракційні ґрати з періодом падає плоска монохроматична хвиля (рис. 6). Довжина хвилі дорівнює.

Мал. 6. Дифракція на ґратах

Для більшої чіткості інтерференційної картини можна поставити лінзу між гратами та екраном, а екран помістити у фокальній площині лінзи. Тоді вторинні хвилі, що йдуть паралельно від різних щілин, зберуться в одній точці екрану (побічний фокус лінзи). Якщо ж екран розташований досить далеко, то особливої ​​необхідності в лінзі немає - промені, що приходять у цю точку екрана від різних щілин, будуть і так майже паралельні один одному.

Розглянемо вторинні хвилі, що відхиляються на кут. Різниця ходу між двома хвилями, що йдуть від сусідніх щілин, дорівнює маленькому катету прямокутного трикутника з гіпотенузою; або, що те саме, ця різниця ходу дорівнює катету трикутника . Але кут дорівнює куту, оскільки це гострі кути із взаємно перпендикулярними сторонами. Отже наша різниця ходу дорівнює .

Інтерференційні максимуми спостерігаються в тих випадках, коли різниця ходу дорівнює довжині хвиль:

(1)

При виконанні цієї умови всі хвилі, що надходять у крапку від різних щілин, будуть складатися у фазі і посилювати один одного. Лінза при цьому не вносить додаткової різниці ходу – незважаючи на те, що різні промені проходять через лінзу різними шляхами. Чому так виходить? Ми не вдаватимемося в це питання, оскільки його обговорення виходить за межі ЄДІ з фізики.

Формула (1) дозволяє знайти кути, що задають напрямки на максимуми:

. (2)

При отримуємо Це центральний максимум, або максимум нульового порядку.Різниця ходу всіх вторинних хвиль, що йдуть без відхилення, дорівнює нулю, і в центральному максимумі вони складаються з нульовим зсувом фаз. Центральний максимум - це центр дифракційної картини, найяскравіший із максимумів. Дифракційна картина на екрані симетрична щодо центрального максимуму.

При отримуємо кут:

Цей кут задає напрямки на максимуми першого порядку. Їх два, і вони розташовані симетрично щодо центрального максимуму. Яскравість у максимумах першого порядку дещо менша, ніж у центральному максимумі.

Аналогічно, маємо кут:

Він ставить напрямки на максимуми другого порядку. Їх також два, і вони також розташовані симетрично щодо центрального максимуму. Яскравість у максимумах другого порядку дещо менша, ніж у максимумах першого порядку.

Орієнтовна картина напрямів на максимуми перших двох порядків показана на рис. 7 .

Мал. 7. Максимуми перших двох порядків

Взагалі, два симетричні максимуми k-го порядку визначаються кутом:

. (3)

При невеликих відповідних кутах зазвичай невеликі. Наприклад, при мкм і мкм максимуми першого порядку розташовані під кутом. k-го порядку поступово зменшується зі зростанням k. Скільки максимумів можна побачити? На це питання легко відповісти за допомогою формули (2). Адже синус не може бути більше одиниці, тому:

Використовуючи самі числові дані, як і вище, отримаємо: . Отже, найбільший можливий порядок максимуму даної ґрати дорівнює 15.

Подивіться на рис. 5 . На екрані ми помітні 11 максимумів. Це центральний максимум, а також по два максимуми першого, другого, третього, четвертого та п'ятого порядків.

За допомогою дифракційних ґрат можна виміряти невідому довжину хвилі. Направляємо пучок світла на решітку (період якої ми знаємо), вимірюємо кут на максимум першого
порядку, користуємося формулою (1) та отримуємо:

Дифракційні грати як спектральний прилад.

Вище ми розглядали дифракцію монохроматичного світла, яким є лазерний промінь. Часто доводиться мати справу з немонохроматичнимвипромінюванням. Воно є сумішшю різних монохроматичних хвиль, які складають спектрданого випромінювання. Наприклад, біле світло - це суміш хвиль всього видимого діапазону, від червоного до фіолетового.

Оптичний прилад називається спектральнимякщо він дозволяє розкладати світло на монохроматичні компоненти і тим самим досліджувати спектральний склад випромінювання. Найпростіший спектральний прилад вам добре відомий – це скляна призма. До спектральних приладів належить також і дифракційна решітка.

Припустимо, що на дифракційні грати падає біле світло. Повернімося до формули (2) і подумаємо, які висновки з неї можна зробити.

Положення центрального максимуму () залежить від довжини хвилі. У центрі дифракційної картини зійдуться з нульовою різницею ходу Усемонохроматичні елементи білого світла. Тож у центральному максимумі ми побачимо яскраву білу смугу.

А ось положення максимумів порядку визначаються завдовжки хвилі. Чим менше, тим менше кут для цього. Тому в максимумі k-го порядку монохроматичні хвилі поділяються на просторі: найближчої до центрального максимуму виявиться фіолетова смуга, найдальшою - червона.

Отже, у кожному порядку біле світло розкладається гратами в спектр.
Максимуми першого порядку всіх монохроматичних компонентів утворюють спектр першого порядку; потім йдуть спектри другого, третього тощо порядків. Спектр кожного порядку має вигляд кольорової смуги, в якій є всі кольори веселки - від фіолетового до червоного.

Дифракція білого світла показано на рис. 8 . Ми бачимо білу смугу в центральному максимумі, а з боків – два спектри першого порядку. У міру зростання кута відхилення колір смуг змінюється від фіолетового до червоного.

Але дифракційні грати як дозволяє спостерігати спектри, т. е. проводити якісний аналіз спектрального складу випромінювання. Найважливішою перевагою дифракційної грати є можливість кількісного аналізу - як говорилося вище, ми з її допомогою можемо вимірюватидовжина хвиль. При цьому вимірювальна процедура дуже проста: фактично вона зводиться до вимірювання кута напряму максимум.

Природними прикладами дифракційних ґрат, які у природі, є пір'я птахів, крила метеликів, перламутрова поверхню морської раковини. Якщо, примружившись, подивитися на сонячне світло, то можна побачити райдужне забарвлення навколо вій. Наші вії діють у цьому випадку як прозорі дифракційні грати на рис. 6 а як лінзи виступає оптична система рогівки і кришталика.

Спектральне розкладання білого світла, що дається дифракційною решіткою, найпростіше спостерігати, дивлячись на звичайний компакт-диск (рис. 9). Виявляється, доріжки на поверхні диска утворюють відбивну дифракційну решітку!

Дифракція- Це обгинання хвилями перешкод. У випадку світла визначення дифракціїможе звучати так:

Диф-ракція - це будь-які відхилення у поширенні світлових хвиль від законів геометричної оптики, зокрема це проникнення світла в область геометричної тіні.

Іноді використовують ширше визначення:

Диф-ракцією називається сукупність явищ, які спостерігаються при поширенні хвиль у середовищі з різкими неоднорідностями.

Класичний приклад дифракції- Проходження сферичної світлової хвилі через маленьке кругле отвір, коли на екрані замість освітленого кола з чіткими межами спостерігається світле коло з розмитими межами, поцяткований темними і світлими кільцями, що чергуються.

Змінюючи діаметр отвору, ми побачимо, що картинка на екрані буде змінюватися, зокрема, в центрі освітленого кола з'являтиметься і зникатиме темна пляма. Пояснення цьому явищу дав Френель. Він розбив хвильовий фронт на зони так, що відстані від сусідніх зон до точки спостереження відрізняються на півдовжини хвилі. Тоді вторинні хвилі, що приходять від сусідніх зон, гасять один одного. Тому якщо в отворі міститься парне число зон, то в центрі освітленого кола буде темна пляма, якщо непарна світла.

Дифракційні грати- Це оптичний прилад, що являє собою пластину, на яку нанесена велика кількість регулярно розташованих штрихів. Замість штрихів на пластині можуть бути регулярно розташовані щілини, або канавки, або виступи.

Дифракційна картинка, що виходить на таких періодичних структурах, має вигляд максимумів, що чергуються, і мінімумів різної інтенсивності. Матеріал із сайту

Дифракційні грати використовують у спектральних приладах. Їхнє призначення — вивчення спектрального складу електромагнітного випромінювання. Для роботи в ультра-фіолетовій області застосовуються грати, у яких на 1 мм припадає 3600-1200 штрихів, у видимій - 1200-600 штрихів/мм, в інфрачервоній - 300 і менше штрихів/мм. Для ультракоротких рентгенівських хвиль дифракційну решітку створила природа - це кристалічна решітка твердих тіл.

Хвилі з більшою довжиною сильніше дифрагують, тому при проходженні перешкоди червоні промені більше відхиляються від прямолінійного шляху, ніж сині. При падінні білого світла на призму промені в результаті дисперсії відхиляються в зворотному порядку. Швидкість світла червоних променів у склі більше, а відповідно і коефіцієнт заломлення менше, ніж синіх. У результаті червоні промені менше відхиляються від первісного напрямку.

Інтерференція світла - явище взаємного посилення або ослаблення світла при складанні когерентних хвиль. Інтерференція виникає, коли два когерентних джерела світла (тобто промені світла, що випускають повністю узгоджені, з постійною різницею фаз) розташовані дуже близько один від одного. У двох незалежних джерел світла ніколи не зберігається стала різниця фаз хвиль, тому їх промені не інтерферують. Тим не менш інтерференційні картини виникають за рахунок поділу одного світлового променя, що йде від джерела, на два (вони будуть явно когерентні як частини одного світлового променя).

Досвід Юнга по інтерференції світла Світловий промінь, що поширюється від отвору S, проходячи через отвори S 1 і S 2, розташовані на малій відстані один від одного, ділиться на 2 когерентних променя, які накладаються один на одного і дають на екрані інтерференційну картину.

Один з прикладів інтерференції - КІЛЬЦЯ НЬЮТОНА Є 2 пластини, що стикаються: одна - ідеально плоска, інша - опукла лінза з дуже великим радіусом кривизни. Поблизу місця їхнього дотику утворюється повітряний клин (див. хід променів малюнку). Положення кілець можна змінювати, змінюючи положення точки дотику пластин. Кільця Ньютона в монохроматичному світлі

Застосування інтерференції Просвітлення оптики Сучасні оптичні прилади можуть мати десятки поверхонь, що відбивають. На кожній з них втрачається 5-10% світлової енергії. Вигляд інтерференційних смуг при різних дефектах обробки поверхонь Для зменшення втрат енергії при проходженні світла через складні об'єктиви оптичних приладів та покращення якості зображення поверхні об'єктивів покривають спеціальною прозорою плівкою з показником заломлення більшим, ніж у скла. Товщина плівки (і різниця ходу) така, що падаюча і відбита хвилі, складаючись, гасять один одного.

Просвітлення оптики Усі хвилі одночасно погасити неможливо, оскільки результат інтерференції залежить від довжини хвилі світла, а біле світло є поліхромним. Тому гасять зазвичай хвилі центральної, жовто-зеленої області спектра. ПОДУМАЙТЕ: чому об'єктиви оптичних приладів здаються нам бузковими?