Чем меньше длина волны тем меньше расстояния между линиями на экране
Класс: 11
Презентация к уроку
(Урок получения новых знаний 11 класс, профильный уровень – 2 часа).
Образовательные цели урока:
Развивающие цели урока
Оборудование: проектор, экран, презентация.
План урока
Ход урока.
1. Организационный момент.
2. Изучение нового материала.
Если свет представляет собой волновой процесс, на что убедительно указывает явление интерференции, то должна наблюдаться и дифракция света.
Дифракция света— явление отклонения световых лучей в область геометрической тени при прохождении мимо краев препятствий или сквозь отверстия, размеры которых сравнимы с длиной световой волны (слайд№2).
Тот факт, что свет заходит за края препятствий, известен людям давно. Первое научное описание этого явления принадлежит Ф. Гримальди. В узкий пучок света Гримальди помещал различные предметы, в частности тонкие нити. При этом тень на экране оказывалась шире, чем это должно быть согласно законам геометрической оптики. Кроме того, по обе стороны тени обнаруживались цветные полосы. Пропуская тонкий пучок света через маленькое отверстие, Гримальди также наблюдал отступление от закона прямолинейного распространения света. Светлое пятно против отверстия оказывалось большего размера, чем это следовало ожидать при прямолинейном распространении света (слайд№2).
В 1802 г. Т. Юнг, открывший интерференцию света, поставил классический опыт по дифракции (слайд №3).
В непрозрачной ширме он проколол булавкой два маленьких отверстия В и С на небольшом расстоянии друг от друга. Эти отверстия освещались узким световым пучком, прошедшим через малое отверстие А в другой ширме. Именно эта деталь, до которой очень трудно было додуматься в то время, решила успех опыта. Интерферируют ведь только когерентные волны. Возникшая в соответствии с принципом Гюйгенса сферическая волна от отверстия А возбуждала в отверстиях В и С когерентные колебания. Вследствие дифракции от отверстий В и С выходили два световых конуса, которые частично перекрывались. В результате интерференции этих двух световых волн на экране появлялись чередующиеся светлые и темные полосы. Закрывая одно из отверстий. Юнг обнаружил, что интерференционные полосы исчезали. Именно с помощью этого опыта впервые Юнгом были измерены длины волн, соответствующие световым лучам разного цвета, причем, весьма точно.
Теория дифракции
Французский ученый О. Френель не только более детально исследовал различные случаи дифракции на опыте, но и построил количественную теорию дифракции. В основу теории Френель положил принцип Гюйгенса, дополнив его идеей об интерференции вторичных волн. Принцип Гюйгенса в его первоначальном виде позволял находить только положения волновых фронтов в последующие моменты времени, т. е. определять направление распространения волны. По существу, это был принцип геометрической оптики. Гипотезу Гюйгенса об огибающей вторичных волн Френель заменил физически ясным положением, согласно которому вторичные волны, приходя в точку наблюдения, интерферируют друг с другом (слайд №4).
Различают два случая дифракции:
Если преграда, на которой происходит дифракция, находится вблизи от источника света или от экрана, на котором происходит наблюдение, то фронт падающих или дифрагированных волн имеет криволинейную поверхность (например, сферическую); этот случай называется дифракцией Френеля.
Если размеры препятствия много меньше расстояния до источника, то волну, падающую на препятствие, можно считать плоской. Дифракцию плоских волн часто называют дифракцией Фраунгофера (слайд №5).
Метод зон Френеля.
Для объяснения особенностей дифракционных картин на простых объектах (слайд №6), Френель придумал простой и наглядный метод группировки вторичных источников – метод построения зон Френеля. Этот метод позволяет приближенным способом рассчитывать дифракционные картины (слайд №7).
Если разность хода от двух соседних зон равна λ/2, следовательно, колебания от них приходят в точку наблюдения М в противоположных фазах, так, что волны от любых двух соседних зон Френеля гасят друг друга (слайд №8).
Например, при пропускании света через отверстие малого размера, в точке наблюдения можно обнаружить как светлое, так и темное пятно. Получается парадоксальный результат – свет не проходит через отверстие!
Зонная пластинка Френеля.
Из теории Френеля можно получить еще ряд замечательных, иногда парадоксальных следствий. Одно из них – возможность использования в роли собирающей линзы зонной пластинки. Зонная пластинка – прозрачный экран с чередующимися светлыми и темными кольцами. Радиусы колец подбираются так, что кольца из непрозрачного материала закрывают все четные зоны, тогда в точку наблюдения приходят колебания только от нечетных зон, происходящих в одной и той же фазе, что приводит к увеличению интенсивности света в точке наблюдения (слайд №12).
Второе замечательное следствие теории Френеля – предсказание существования светлого пятна (пятна Пуассона) в области геометрической тени от непрозрачного экрана (слайд № 13-14).
Для наблюдения светлого пятна в области геометрической тени необходимо, чтобы непрозрачный экран перекрывал небольшое число зон Френеля (одну-две).
Дифракция Фраунгофера.
Если размеры препятствия много меньше расстояния до источника, то волну, падающую на препятствие, можно считать плоской. Плоскую волну можно также получить, располагая источник света в фокусе собирающей линзы (слайд №15).
Дифракцию плоских волн часто называют дифракцией Фраунгофера по имени немецкого ученого Фраунгофера. Этот вид дифракции рассматривается особо по двум причинам. Во-первых, это более простой частный случай дифракции, а во-вторых, такого рода дифракция часто встречается в разнообразных оптических приборах.
Дифракция на щели
Большое практическое значение имеет случай дифракции света на щели. При освещении щели параллельным пучком монохроматического света на экране получается ряд темных и светлых полос, быстро убывающих по интенсивности (слайд №16).
Если свет падает перпендикулярно к плоскости щели, то полосы расположены симметрично относительно центральной полосы, а освещенность меняется вдоль экрана периодически, в соответствие с условиями максимума и минимума (слайд№17, флеш-анимация «Дифракция света на щели»).
Вывод:
Дифракция на двух щелях.
Если имеются две идентичные параллельные щели, то они дают одинаковые накладывающиеся друг на друга дифракционные картины, вследствие чего максимумы соответственно усиливаются, а, кроме того, происходит взаимная интерференция волн от первой и второй щелей. В результате минимумы будут на прежних местах, так как это те направления, по которым ни одна из щелей не посылает света. Кроме того, возможны направления, в которых свет, посылаемый двумя щелями, взаимно гасится. Таким образом, между двумя главными максимумами располагается один добавочный минимум, а максимумы становятся при этом более узкими, чем при одной щели (слайды№18-19). Чем больше число щелей, тем более резко очерчены максимумы и тем более широкими минимумами они разделены. При этом световая энергия перераспределяется так, что большая ее часть приходится на максимумы, а в минимумы попадает незначительная часть энергии (слайд№20).
Дифракционная решетка.
Дифракционная решетка представляет собой совокупность большого числа очень узких щелей, разделенных непрозрачными промежутками (слайд№21). Если на решетку падает монохроматическая волна – то щели (вторичные источники) создают когерентные волны. За решеткой ставится собирающая линза, далее- экран. В результате интерференции света от различных щелей решетки на экране наблюдается система максимумов и минимумов (слайд№22).
Положение всех максимумов, кроме главного зависит от длины волны. Поэтому если на решетку падает белый свет, то он разлагается в спектр. Поэтому дифракционная решетка является спектральным прибором, служащим для разложения света в спектр. С помощью дифракционной решетки можно точно измерять длину волны, так как при большом числе щелей области максимумов интенсивности сужаются, превращаясь в тонкие яркие полосы, а расстояние между максимумами (ширина темных полос) растет (слайд №23-24).
Разрешающая способность дифракционной решетки.
Для спектральных приборов, содержащих дифракционную решетку, важна способность раздельного наблюдения двух спектральных линий, имеющих близкие длины волн.
Способность раздельного наблюдения двух спектральных линий, имеющих близкие длины волн, называют разрешающей способностью решетки (слайд №25-26).
Если мы хотим разрешить две близкие спектральные линии, то необходимо добиться, чтобы интерференционные максимумы, соответствующие каждой из них, были по возможности более узкими. Для случая дифракционной решетки это означает, что общее число штрихов, нанесенных на решетку, должно быть по возможности очень большим. Так, в хороших дифракционных решетках, имеющих около 500 штрихов на одном миллиметре, при общей длине около 100 мм, полное число штрихов равно 50000.
Решетки в зависимости от их применения бывают металлическими или стеклянными. Лучшие металлические решетки имеют до 2000 штрихов на один миллиметр поверхности, при этом общая длина решетки составляет 100-150 мм. Наблюдения на металлических решетках проводят только в отраженном свете, а на стеклянных – чаще всего в проходящем свете.
Наши ресницы с промежутками между ними представляют собой грубую дифракционную решетку. Если посмотреть, прищурившись, на яркий источник света, то можно обнаружить радужные цвета. Явления дифракции и интерференции света помогают
Природе раскрашивать всё живое, не прибегая к использованию красителей (слайд№27).
3. Первичное закрепление материала.
Контрольные вопросы
Примеры некоторых ключевых ситуаций (первичное закрепление знаний) (слайд №29-49)
4. Домашнее задание (слайд№50).
Учебник: § 71-72 (Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. Физика.11).
Сборник задач по физике № 1606,1609,1612, 1613,1617 (Г.Н.Степанова).
ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЁТКА
Описание презентации по отдельным слайдам:
Описание слайда:
ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЁТКА
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ
11 К Л А С С
У Р О К
Описание слайда:
Отражательная дифракционная решетка, из чего она состоит?
Прозрачная дифракционная решетка, из чего она состоит?
Какая дифракционная решетка лучше, в которой 100 или 600 штрихов на 1 мм?
Что называется дифракционной решеткой?
Описание слайда:
При изготовлении искусственных перламутровых пуговиц используется технология нанесения множества штрихов на их поверхность. Почему в результате они приобретают радужную окраску?
К КАКОМУ ТИПУ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЕТОК ОНА ОТНОСИТСЯ?
Описание слайда:
Почему имеет радужную окраску лазерный диск?
Чем отличается дифракционный спектр от дисперсионного(призматического спектра)?
Почему дифракционные спектры всех порядков начинаются с фиолетовой полосы, а заканчиваются красной?
Описание слайда:
Как изменится дифракционная картина при уменьшении расстояния между щелями d?
Появятся новые дифракционные
окрашенные полосы между старыми.
2. Дифракционная картина станет более
нечеткой и размытой.
Дифракционная картина станет более
четкой.
Расстояния между линиями на экране
уменьшатся.
5. Расстояния между линиями на экране увеличатся.
«Чем меньше период между щелями, тем больше расстояния между линиями на экране».
Описание слайда:
Как изменится дифракционная картина при уменьшении длины волны падающего монохроматического света?
Дифракционная картина не изменится.
2. Расстояние между линиями в спектре увеличатся
3. Расстояния между линиями в спектре уменьшатся.
Чем меньше длина волны, тем меньше расстояния между линиями на экране».
Описание слайда:
Дифракционная решетка имеет 50 штрихов на миллиметр. Под какими углами видны дифракционные максимумы первого и второго порядков монохроматического излучения с длиной волны 400 нм?
Описание слайда:
На дифракционную решетку с периодом решетки d = 3·10–5 м падает синий свет с длиной волны 420 нм. Во сколько раз уменьшится порядок дифракционных максимумов m, если первую дифракционную решетку заменить второй, с периодом решетки d = 1·10–5 м?
Описание слайда:
Во сколько раз увеличится расстояние от максимума нулевого порядка (m = 0) до максимума первого порядка, если первоначально наблюдения вели с дифракционной решеткой, период которой d = 3·10–5 м на длине волны 380 нм, а затем – с дифракционной решеткой с периодом решетки d = 1·10–5 м, на которую падает красный цвет с длиной волны 760 нм?
Описание слайда:
Презентация создана учителем физики Ивантеевской СОШ
Малюкиным С.Я.
Описание слайда:
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Курс повышения квалификации
Охрана труда
Курс профессиональной переподготовки
Библиотечно-библиографические и информационные знания в педагогическом процессе
Курс профессиональной переподготовки
Охрана труда
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
также Вы можете выбрать тип материала:
Общая информация
Похожие материалы
Тест по Новой истории Латинской Америки
Отчет работы кружка «Дари добро»
Рабочая программа «Основы проектной деятельности»
Музыка для новогоднего сценария «Новый год 2021г» 3 часть
Доклад «Договора отчуждение жилого дома на условиях на условиях пожизненного содержания его собственником»
Тема»Криминалистическая фотография и видеозапись»
Встреча поколений: выпускники, воспитанники, педгоги
Не нашли то что искали?
Воспользуйтесь поиском по нашей базе из
5407925 материалов.
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки
Время чтения: 11 минут
В МГУ заработала университетская квантовая сеть
Время чтения: 1 минута
Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст
Время чтения: 1 минута
В России утвердили новый порядок формирования федерального перечня учебников
Время чтения: 1 минута
Росприроднадзор призвал ввести в школах курс по экологии
Время чтения: 1 минута
Школьников Улан-Удэ перевели на удаленку из-за гриппа и ОРВИ
Время чтения: 1 минута
Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Презентация по физике на тему «Дифракция света. Дифракционная решетка» (11 класс)
Описание презентации по отдельным слайдам:
Перечислите волновые свойства света, изученные нами. Дисперсия – зависимость показателя преломления света от частоты колебаний. Интерференция – сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний.
Каково условие максимума? Δd = k∙λ k =0,1,2,…
Каково условие минимума? Δd = (2k + 1)∙λ/2 k =0,1,2,…
Какие волны называются когерентными? Источники волн имеют одинаковую частоту и постоянную разность фаз.
Что такое дифракция?
Дифракция — отклонение от прямолинейного распространения, огибание волной препятствий.
Дифракция была открыта Франческо Гримальди в конце XVII в. Классический опыт по дифракции света Был поставлен Томасом Юнгом Биографии
Огюст Френель дал описание экспериментов по наблюдению явлений интерференции и дифракции света и объяснил свойство прямолинейности распространения света с позиций волновой теории.
Принцип Гюйгенса-Френеля: каждая точка волновой поверхности является источником вторичных сферических волн, которые интерферируют между собой
Дифракция от различных препятствий: а) от тонкой проволочки; б) от круглого отверстия; в) от круглого непрозрачного экрана.
Задание: Будет ли вид дифракционной картины зависеть от длины волны (цвета)?
* Дифракция от одной щели
* Дифракция от двух щелей
* Дифракция от двух щелей
* Нарезка компакт-диска может считаться дифракционной решёткой. Хорошие решётки требуют очень высокой точности изготовления. Если хоть одна щель из множества будет нанесена с ошибкой, то решётка будет бракована. Машина для изготовления решёток прочно и глубоко встраивается в специальный фундамент. Перед началом непосредственного изготовления решёток, машина работает 5-20 часов на холостом ходу для стабилизации всех своих узлов. Нарезание решётки длится до 7 суток, хотя время нанесения штриха составляет 2-3 секунды.
* Наши ресницы с промежутками между ними представляют собой грубую дифракционную решетку. Поэтому если посмотреть, прищурившись, на яркий источник света, то можно обнаружить радужные цвета. Белый свет разлагается в спектр при дифракции вокруг ресниц.
* Дифракционные спектры Так как положение максимумов (кроме центрального, соответствующего m= 0) зависит от длины волны, то решетка разлагает белый свет в спектр (спектры второго и третьего порядков перекрываются). Чем больше , тем дальше располагается тот или иной максимум, соответствующий данной длине волны, от центрального максимума. Каждому значению m соответствует свой спектр. Между максимумами расположены минимумы освещенности. Чем больше число щелей, тем более резко очерчены максимумы и тем более широкими минимумами они разделены. Световая энергия, падающая на решетку, перераспределяется ею так, что большая ее часть приходится на максимумы, а в минимумы попадает незначительная часть энергии.
* Зависимость дифракционной картины от периода решетки Чем меньше расстояние между щелями (период), тем больше расстояния между линиями на экране
* Зависимость дифракционной картины от длины волны света Чем меньше длина волны, тем меньше расстояния между линиями на экране
* Ответьте на вопросы:
* 1. Как изменится дифракционная картина при уменьшении расстояния между щелями d? a. Появятся новые дифракционные окрашенные полосы между старыми. b. Дифракционная картина станет более нечеткой и размытой. c. Дифракционная картина станет более четкой. d. Расстояния между линиями на экране уменьшатся. e. Расстояния между линиями на экране увеличатся. Чем меньше расстояние между щелями (период), тем больше расстояния между линиями на экране
* 2. Как изменится дифракционная картина при уменьшении длины волны падающего монохроматического света? a. Дифракционная картина не изменится. b. Расстояние между линиями в спектре увеличатся. c. Расстояния между линиями в спектре уменьшатся. Чем меньше длина волны, тем меньше расстояния между линиями на экране
* 3.Решите задачу: Дифракционная решетка имеет 50 штрихов на миллиметр. Под какими углами видны дифракционные максимумы первого и второго порядков монохроматического излучения с длиной волны 400 нм?
* 4. Решите задачу На дифракционную решетку с периодом d = 3·10–5 м падает синий свет с длиной волны 420 нм. Во сколько раз уменьшится порядок дифракционных максимумов m, если первую дифракционную решетку заменить второй, с периодом решетки d = 1·10–5 м?
* Домашнее задание: § 72; задачи 1 – 3 Спасибо за работу. Успехов!
Юнг Томас 13.IV.1773-10.V.1829 Английский ученый. Полиглот. Научился читать в 2 года. Объяснил аккомодацию глаза, обнаружил интерференцию звука, объяснил интерференцию света, и ввел этот термин. Измерил длины волн световых лучей. Исследовал деформацию
Араго Доменик Франсуа (26.II.1786-2.X.1853) Французский физик и политический деятель. Автор многих открытий по оптике и электромагнетизму: хроматическую поляризацию света, вращение плоскости поляризации, намагничивание железных опилок вблизи проводника с током. Установил связь полярных сияний с магнитными бурями. По его указаниями А.Физо и У.Фуко измерили скорость света, а У.Леверье открыл планету Нептун
Фраунгофер Йозеф (6.III.1787- 7.VI.1826) Немецкий физик. Научные работы относятся к физической оптике. Внёс существенный вклад в исследование дисперсии и создание ахроматических линз. Фраунгофер изучал дифракцию в параллельных лучах (так называемая дифракция Фраунгофера).Сначала от одной щели, а потом от многих. Большой заслугой учёного является использование(с 1821 года) дифракционных решеток для исследования спектров (некоторые исследователи считают его даже изобретателем первой дифракционной решетки)
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс повышения квалификации
Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Номер материала: ДБ-1047540
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки
Время чтения: 11 минут
Рособрнадзор объявил сроки и формат ЕГЭ
Время чтения: 1 минута
Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст
Время чтения: 1 минута
В России утвердили новый порядок формирования федерального перечня учебников
Время чтения: 1 минута
Путин призвал повышать уровень общей подготовки в колледжах
Время чтения: 1 минута
В Петербурге школьникам разрешили уйти на каникулы с 25 декабря
Время чтения: 2 минуты
Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.