Матеріал до уроку "Интерференционные картины в тонких пластинах и пленках"

Тема. Интерференционные картины в тонких пластинах и пленках.

Цель: развивать мышление учащихся, формировать у обучающихся умения самостоятельно выдвигать гипотезы, применять теоретические знания для подтверждения или опровержения гипотез, наблюдать и объяснять физические явления природы;

формировать умения применять полученные знания для объяснения оптических явлений в природе, моделировать эти явления путем постановки простейших опытов и моделей, продолжить формирование навыков экспериментальной работы;

формировать познавательный интерес к предмету, развивать творческие способности учащихся.

Тип занятия: комбинированный.

Рекомендации.

1. Ознакомиться с целью.
2. Ответить самостоятельно на вопросы.
3. Проработайте теоретический материал задания.
4. Решить задания для самопроверки.
5. Ознакомиться с презентацией занятия.
6. Проверить ответы на вопросы для самопроверки с помощью презентации.
7. Если у вас возникли сложности с заданиями, вернитесь к теоретическому материалу и презентации.
8. Проверти свои знания с помощью теста для самопроверки (задания с выбором одного правильного ответа), который дан в двух видах: в конце занятия и отдельной презентации «Задание для самопроверки».

Ведомости о практическом применении теоретического материала

В конце занятия учащиеся научатся применять теоретические знания для подтверждения или опровержения гипотез, наблюдать и объяснять физические явления природы; научатся полученные знания для объяснения оптических явлений в природе, моделировать эти явления путем постановки простейших опытов и моделей, смогут решать задачи.

Вопросы для самопроверки.

На прошлом занятии вы изучали интерференцию механических волн.

1 Вспомним, что такое интерференция?

2 При каком условии волны максимально усиливают друг друга?

3 При каком условии волны максимально ослабляют друг друга?

4 Какими должны быть волны для образования устойчивой интерференционной картины?

5 Что доказывает нам обнаружение интерференционной картины?

6 Получается, что если мы сможем наблюдать интерференцию света, то, таким образом, докажем, что свет – это волна. Согласны вы со мной?

Теоретический материал.

Интерференция света от разных препятствий.

1 Интерференционная картина в тонких пленках.

При освещении плёнки происходит интерференция волн 1; 2 (в отраженном свете), так как волны 1 и 2 – когерентны (=; =const), получены путем разделения волны.

2 Интерференционная картина в тонкой прослойке воздуха между стеклянными пластинами – кольца Ньютона.

Волна 1 – результат отражения ее от точки А (граница стекло – воздух). Волна 2 – отражение от плоской пластины (точка В, граница воздух – стекло). Волны когерентны: возникает интерференционная картина в прослойке воздуха между точками А и В в виде концентрических колец. Зная радиусы колец, можно вычислить длину волны, используя формулу r = , где r – радиус кольца, R – радиус кривизны выпуклой поверхности линзы.

3 Интерференционная картина от пластинок переменной толщины (от клина).

Направления распространения световой волны, отраженной от верхней и нижней границы клина, не совпадают. Отраженные и преломленные лучи встречаются, поэтому интерференционную картину при отражении от клина можно наблюдать и без использования линзы, если поместить экран в плоскость точек пересечения лучей (хрусталик глаза помещают в нужную плоскость).

Интерференция будет наблюдаться только во 2-й области клина, так как в 1-й области оптическая разность хода будет больше длины когерентности.

Результат интерференции в точках и экрана определяется по известной формуле ∆=2b±, подставляя в неё толщину пленки в месте падения луча ( или ). Свет обязательно должен быть параллельным ( α=const ): если одновременно будут изменяться два параметра b и α, то устойчивой интерференционной картины не будет.

Поскольку разность хода лучей, отразившихся от различных участков клина, будет неодинаковой, освещенность экрана будет неравномерной, на экране будут темные и светлые полосы. Каждая из таких полос возникает в результате отражения от участков клина с одинаковой толщиной, поэтому их называют полосами равной толщины.

Задания для самопроверки.

1). Качественные вопросы

1. Почему толстый слой нефти не имеет радужный цвет?

2. Можно ли наблюдать интерференцию света от двух поверхностей оконного стекла?

3. Выдувая мыльный пузырь и наблюдая за ней в отраженном свете, можно заметить на ее поверхности радужные цвета. Объясните это явление.

2). Учимся решать задачи

1. В некоторую точку пространства приходят когерентные лучи с оптической разностью хода 2 мкм. Определите, усилится или ослабнет свет в этой точке, если в нее приходят фиолетовые лучи длиной волны 400 нм.

2. В некоторую точку пространства приходят когерентные лучи с оптической разностью хода 2 мкм. Определите, усилится или ослабнет свет в этой точке, если в нее приходят красные лучи длиной волны 700 нм.

Тест.

1. При распространении света в вакууме в виде электромагнитной волны считается, что в пространстве распространяются

1) только колебания напряженности электрического поля

2) только колебания индукции магнитного поля

3) колебания напряженности электрического поля и индукции магнитного поля

4) колебания невидимой среды – эфира.

2. Световые волны когерентны, если у них

1) совпадают амплитуды

2) совпадают частоты

3) постоянен сдвиг фаз

4) совпадают частоты и постоянен сдвиг фаз

3. При выдувании мыльного пузыря при некоторой толщине пленки он приобретает радужную окраску. Какое физическое явление лежит в основе этого наблюдения:

1) интерференция

2) дисперсия

3) дифракция

4) поляризация?

4. Волны когерентны, если

1) имеют одинаковую частоту

2) разность фаз их колебаний изменяется во времени

3) имеют постоянную во времени разность фаз колебаний

4) имеют кратную частоту

5. Временная когерентность

1) определяется радиусом когерентности

2) связана со степенью монохроматичности волны

3) связана с длиной волны света

4) зависит от углового размера источника света

6. Пространственная когерентность

1) определяется радиусом когерентности

2) связана со степенью монохроматичности волны

3) связана с длиной волны света

4) зависит от углового размера источника света

7. Волны, испускаемые естественными источниками, некогерентны потому что

1) различаются частоты колебаний, испускаемых источником

2) разность фаз непрерывно меняется во времени

3) направления колебаний векторов напряженности электрического и магнитного полей непрерывно меняются

4) разность фаз колебаний остается постоянной во времени

8. Когерентные волны можно получить с помощью

1) отражения волны

2) преломления волны

3) разделения волны с помощью двух щелей

4) поглощения волны

9. Интерференционная картина наблюдается в белом свете. Как окрашен центральный максимум:

1) в белый цвет

2) красный цвет

3) синий цвет

4) фиолетовый цвет?

10. Полосы равной толщины наблюдаются при интеференции на

1) плоскопараллельной пластинке

2) пленке постоянной толщины

3) клине

4) пленке переменной толщины

11. Ширина интерференционной полосы какого цвета будет наибольшей:

1) фиолетового

2) синего

3) зеленого

4) красного?

12. Если расстояние между источниками уменьшить в 2 раза, то как изменится ширина полосы при интерференции от этих источников при прочих равных условиях:

1) увеличится в 2 раза

2) уменьшится в 2 раза

3) не изменится

4) увеличится в 4 раза?

Каждое задание оценивается в 1 балл.