Изучение интерференции света от двух щелей

Лабораторная работа №30

 

Первый уровень

1. Что называется интерференцией волн?

2. Какие волны называют когерентными? Объясните, почему интерференция наблюдается только для когерентных волн.

3. Что такое фаза волны? От чего она зависит?

4. Запишите условия максимума и минимума при интерференции двух волн, используя разность фаз  колебаний, возбуждённых двумя волнами в некоторой точке пространства. Чем определяется величина ?

5. Что такое оптическая длина пути  волны, как её вычислить, зная геометрическую длину пути ?

6. Что такое оптическая разность хода  двух волн?

7. Поясните, как связаны оптическая длина пути  волны и оптическая разность хода  двух волн со временем распространения волн.

8. Запишите условия максимумов и минимумов при интерференции двух волн, используя оптическую разность хода  этих волн.

9. Запишите условия максимумов и минимумов при интерференции двух волн, распространяющихся в одной и той же среде, используя геометрическую разность хода  этих волн.

10. Как связаны разность фаз  колебаний, возбуждённых двумя волнами в некоторой точке пространства, с оптической разностью хода  этих волн?

11. Как связаны разность фаз  колебаний, возбуждённых двумя волнами в некоторой точке пространства, с геометрической разностью хода  этих волн?

12. Почему, применяя два различных естественных источника монохроматического света, нельзя получить интерференционной картины? Как её можно получить?

13. Изобразите и поясните схему опыта Юнга.

 

Второй уровень

1. Пользуясь методом векторных диаграмм, объясните, при каком условии в результате интерференции двух волн в данной точке пространства возникает максимум, а при каком условии – минимум интенсивности колебаний, возбуждённых этими волнами.

2. Получите выражение оптической длины пути волны через время её распространения.

3. Получите выражение оптической разности хода двух волн через разность времён их распространения до некоторой точки пространства.

4. Поясните, почему в опыте Юнга на экране наблюдения видны светлые и тёмные чередующиеся полосы? От чего зависит цвет светлых полос?

5. Как изменится картина на экране наблюдения в опыте Юнга, если красный свет заменить зелёным? Почему произойдут указанные вами изменения?

6. Как изменится картина на экране наблюдения в опыте Юнга, если красный свет заменить белым? Почему произойдут указанные вами изменения?

 

Третий уровень

1. Получите формулу, связывающую разность фаз колебаний , возбужденных двумя волнами в некоторой точке пространства, с оптической  и геометрической  разностями хода этих волн. Объясните, при каких условиях полученные формулы корректны. Используя полученную формулу, получите условия максимума и минимума при интерференции двух монохроматических волн.

2. Что такое время когерентности  и длина когерентности ? Получите связь между  и интервалом частот , представленным в реальной немонохроматической волне.

3. Получите связь между предельным наблюдаемым порядком максимума  при интерференции двух реальных немонохроматических волн и интервалом длин волн  света, используемого в опыте Юнга.

4. Поясните разницу между временной и пространственной когерентностью. Что такое радиус когерентности ? Получите связь между  и углом , под которым из данной точки пространства виден источник света.

5. Получите условия максимумов и минимумов при интерференции монохроматического света на тонкой пластинке (плёнке). Как можно наблюдать интерференционную картину, если пластинка плоскопараллельная? Приведите примеры применения этого явления.

6. Как возникают кольца Ньютона? Получите формулу для радиусов тёмных и светлых колец. Как можно использовать это явление?

7. Получите зависимость результирующей интенсивности волн  от угла излучения  при заданном числе  синфазных одинаковых источников, расположенных на одинаковом расстоянии  друг от друга вдоль прямой.

8. Докажите, что интенсивность главных максимумов при многолучевой интерференции света, приходящего в данную точку пространства от  точечных источников, пропорциональна .

9. Докажите, что количество минимумов, расположенных между двумя соседними главными максимумами, при многолучевой интерференции света от  точечных источников равно .