Презентация Электромагнитные волны. Интерференция и поляризация ЭМВ онлайн
На нашем сайте вы можете скачать и просмотреть онлайн доклад-презентацию на тему Электромагнитные волны. Интерференция и поляризация ЭМВ абсолютно бесплатно. Урок-презентация на эту тему содержит всего 73 слайда. Все материалы созданы в программе PowerPoint и имеют формат ppt или же pptx. Материалы и темы для презентаций взяты из открытых источников и загружены их авторами, за качество и достоверность информации в них администрация сайта не отвечает, все права принадлежат их создателям. Если вы нашли то, что искали, отблагодарите авторов - поделитесь ссылкой в социальных сетях, а наш сайт добавьте в закладки.
Оцените презентацию от 1 до 5 баллов!
- Тип файла:ppt / pptx (powerpoint)
- Всего слайдов:73 слайда
- Для класса:1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11
- Размер файла:676.49 kB
- Просмотров:78
- Скачиваний:0
- Автор:неизвестен
Слайды и текст к этой презентации:
№1 слайд
Содержание слайда: ВОЕННО–МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ
имени С.М. Кирова
Кафедра биологической и медицинской физики
ЛЕКЦИЯ № 6
по дисциплине «Физика, математика»
на тему: «Электромагнитные волны. Интерференция и поляризация ЭМВ»
для курсантов и студентов I курса ФПВ, ФПиУГВ, спецфакультета
№2 слайд
Содержание слайда: 1. Понятие об электромагнитных волнах
Теория электромагнитного поля была создана в 1864 г. Джеймсом Кларком Максвеллом (1831-1879).
№3 слайд
Содержание слайда: Д.К. Максвелл проанализировал все известные к тому времени законы электродинамики и сделал попытку применить их к изменяющимся во времени электрическому и магнитному полям.
№4 слайд
Содержание слайда: Максвелл ввел в физику понятие вихревого электрического поля и предложил новую трактовку закона электромагнитной индукции, открытой Майклом Фарадеем в 1831 г.:
Всякое переменное магнитное поле порождает вихревое электрическое поле.
№5 слайд
Содержание слайда: Максвелл высказал гипотезу о существовании и обратного процесса:
Всякое переменное электрическое поле порождает вихревое магнитное.
№6 слайд
Содержание слайда:
№7 слайд
Содержание слайда: Эта гипотеза была лишь теоретическим предположением, не имеющим экспериментального подтверждения, однако на ее основе Максвеллу удалось записать непротиворечивую систему уравнений, описывающих взаимные превращения электрического и магнитного полей, т. е. систему уравнений единого электромагнитного поля (уравнений Максвелла).
№8 слайд
Содержание слайда: Из теории Максвелла вытекает ряд важных выводов:
1. Единое электромагнитное поле распространяется в виде электромагнитных волн.
№9 слайд
Содержание слайда: Электромагнитные волны представляют собой взаимосвязанные и взаимопорождающие друг друга распространяющиеся колебания электрических и магнитных полей, переносящие в пространстве энергию.
№10 слайд
Содержание слайда:
№11 слайд
Содержание слайда: ЭМВ поперечны – векторы и перпендикулярны друг другу и лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны.
№12 слайд
Содержание слайда: Уравнения плоской ЭМВ имеют вид:
E = Emcos ω(t-x/v)
H = Hmcos ω(t-x/v)
Здесь H = B/μ0μ – напряженность МП;
μ0 = 12,56.10-7 Гн/м - магнитная постоянная.
№13 слайд
Содержание слайда: Как видно из уравнений, колебания электрической и магнитной составляющей электромагнитной волны происходят синфазно.
№14 слайд
Содержание слайда: 2) Электромагнитные волны распространяются в веществе с конечной скоростью:
где с - скорость света в вакууме.
№15 слайд
Содержание слайда: Скорость распространения ЭМВ равна скорости света.
Это послужило основанием для создания Д.К. Максвеллом электромагнитной теории света.
Видимый свет – это ЭМВ в диапазоне длин волн от 380 до 760 нм.
№16 слайд
Содержание слайда: Основные свойства ЭМВ – интерференция, дифракция, поляризация – наиболее наглядно проявляются при изучении света.
№17 слайд
Содержание слайда: 2. Интерференция света. Практическое применение интерференции
Интерференцией света называют сложение световых волн с образованием в пространстве устойчивой интерференционной картины, представляющей собой чередование максимумов и минимумов интенсивностей света (максимумов и минимумов освещенности).
№18 слайд
Содержание слайда: Устойчивую во времени интерференционную картину можно получить только при сложении когерентных волн.
Определение: Волны называют когерентными, если они имеют одинаковую частоту и постоянную во времени разность фаз.
№19 слайд
Содержание слайда: Обычные источники света представляет собой совокупность огромного числа излучающих атомов или молекул.
Эти атомы и молекулы излучают свет независимо друг от друга, то есть излучаемые волны не согласованы по фазе, а кроме того, могут отличаться по частоте.
№20 слайд
Содержание слайда: Поэтому картина взаимного усиления, возникшая в каком-либо участке пространства, уже через миллиардные доли секунды сменяется картиной взаимного ослабления и т. д.
Смена таких мгновенных картин глазом не воспринимается, а создает ощущение ровного потока света, не изменяющегося во времени.
№21 слайд
Содержание слайда: Единственный способ получения когерентных световых волн - разделить один световой пучок на два, провести их по разным путям, а затем свести их вместе.
В силу общности происхождения таких пучков света, они будут когерентными.
№22 слайд
Содержание слайда: Зеркало Ллойда
В зеркале Ллойда прямой пучок света от источника S интерферирует с пучком света, отраженным от плоского зеркала. Когерентными являются источник света S и его мнимое изображение S* в зеркале.
№23 слайд
Содержание слайда: Бизеркало Френеля
Свет от точечного источника света S падает на два плоских зеркала, двугранный угол между которыми чуть <180°. В результате отражения света от двух зеркал пучок света разделился на 2 когерентных пучка. На экране P мы можем наблюдать устойчивую во времени интерференционную картину.
№24 слайд
Содержание слайда: Определим условия максимумов и минимумов интерференционной картины на примере двух монохроматических когерентных плоских волн.
№25 слайд
Содержание слайда: Колебания вектора напряженности электрического поля Е этих волн в некоторой точке A, удаленной на расстояния x1 и x2 соответственно от каждого источника, происходят по гармоническому закону:
№26 слайд
Содержание слайда: Сложение волн, распространяющихся в среде, определяется сложением соответствующих колебаний.
Наиболее простой случай сложения электромагнитных волн наблюдается тогда, когда их частоты одинаковы, а направления колебаний совпадают.
№27 слайд
Содержание слайда:
№28 слайд
Содержание слайда: Амплитуду результирующих колебаний вектора напряженности в точке A находим по теореме косинусов:
где Δφ - разность фаз между двумя волнами.
№29 слайд
Содержание слайда: Очевидно, что амплитуда результирующего колебания будет максимальной (условие максимума), если соs Δφ = 1,
то есть Δφ = 2kπ (k = 0, ±1, ±2, …).
Такие колебания называют синфазными.
№30 слайд
Содержание слайда: Амплитуда результирующего колебания будет минимальной (условие минимума), если соs Δφ = -1,
то есть Δφ = (2k+1)π (k = 0, ±1, ±2, …)..
Такие колебания называют противофазными.
№31 слайд
Содержание слайда: Чему же равна разность фаз рассматриваемых волн?
№32 слайд
Содержание слайда: Вспомним, что ω = 2π/Т.
Отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде называют показателем преломления среды:
Тогда
№33 слайд
Содержание слайда: Продолжая вывод формулы, получим:
№34 слайд
Содержание слайда: Произведение геометрического пути волны x на абсолютный показатель преломления среды n называется оптической длиной пути, а разность оптических путей – оптической разностью хода двух волн.
№35 слайд
Содержание слайда: Объединим условие интерференционного максимума: Δφ = 2kπ (k = 0, ±1, ±2, …) и полученное нами выражение .
Получаем
Отсюда
№36 слайд
Содержание слайда: Максимум интерференции наблюдается в тех точках, в которых оптическая разность хода равна целому числу длин волн (четному числу полуволн).
Аналогично можно показать, что минимум интерференции наблюдается в тех точках, в которых δ равна нечетному числу длин полуволн.
№37 слайд
Содержание слайда: Интерференция в тонких пленках
№38 слайд
Содержание слайда: Условие максимума интерференции в тонкой пленке:
Условие минимума интерференции в тонкой пленке:
№39 слайд
Содержание слайда: Здесь - толщина пленки;
i - угол падения;
n – показатель преломления пленки (полагаем, что луч света падает на пленку из воздуха и nвозд.= 1).
№40 слайд
Содержание слайда: Проанализируем формулы интерференционных минимумов и максимумов для тонких пленок:
1) Если на тонкую плоскопараллельную пластинку под некоторым углом падает параллельный пучок монохроматического света, то пластинка в отраженном свете выглядит яркой или темной.
№41 слайд
Содержание слайда: 2) При освещении пластинки белым светом условия минимумов и максимумов будут выполняться для отдельных длин волн. Пластинка станет окрашенной, причем цвета в отраженном и проходящем свете будут дополнять друг друга до белого.
№42 слайд
Содержание слайда: Предположим, что свет падает на пластину переменной толщины.
Условия интерференции одинаковы в точках, соответствующих одинаковым значениям толщины.
Поэтому рассматриваемая интерференционная картина будет называться полосами равной толщины.
№43 слайд
Содержание слайда: При освещении пластинки переменной толщины белым светом получаем разноцветные пятна и линии: мыльные пузыри, CD-диски, переливчатые крылья насекомых и птиц.
№44 слайд
Содержание слайда: Применение интерференции
1) Просветление оптики
Современные оптические устройства состоят из большого количества оптических стекол (линз, призм и др.).
Проходя через такие устройства, свет отражается от многих поверхностей..
№45 слайд
Содержание слайда: При падении света нормально поверхности от каждой поверхности отражается 5-9 % всей энергии. А таких поверхностей может быть до 50 (в частности, в перископах современных подводных лодок их до 40).
Сквозь прибор часто проходит всего 10-20 % поступающего в него света.
№46 слайд
Содержание слайда: В результате этого освещенность изображения получается малой.
Многократное отражение от преломляющих поверхностей приводит к появлению внутри приборов рассеянного света, что ухудшает качество изображений.
№47 слайд
Содержание слайда: Для устранения этих неприятных последствий отражения света надо уменьшить долю отраженной энергии света.
Для этого оптику просветляют.
№48 слайд
Содержание слайда: На поверхность оптического стекла наносят тонкую пленку (например, из оксидов металлов) с показателем преломления
Толщину пленки подбирают таким образом, чтобы лучи, отраженные от границ воздух-пленка и стекло-пленка при интерференции гасили друг друга.
№49 слайд
Содержание слайда: Из условий интерференции в тонкой пленке следует, что толщина слоя просветления:
Выражение показывает, что требуемая толщина пленки зависит от длины волны. Поэтому осуществить гашение отраженных волн всех частот невозможно.
№50 слайд
Содержание слайда: Толщину пленки подбирают так, чтобы полное гашение при нормальном падении имело место для длин волн средней части спектра (зеленый цвет, = 550 нм).
Отражение света крайних участков спектра – красного и фиолетового – ослабляется незначительно. Поэтому объектив с просветленной оптикой в отраженном свете имеет пурпурный оттенок.
№51 слайд
Содержание слайда: 2) Интерферометры -приборы для измерения с высокой точностью длин волн, небольших линейных и угловых расстояний, малых разностей показателей преломления веществ, определения качества обработки оптических поверхностей, исследования структуры спектральных линий.
№52 слайд
Содержание слайда: Интерферометр Жамена
№53 слайд
Содержание слайда: 3) Интерференционный микроскоп - сочетание двухлучевого интерферометра и микроскопа.
Используют в биологии для измерения показателя преломления и толщины прозрачных микрообъектов.
№54 слайд
Содержание слайда: 3) Интерференционный микроскоп - сочетание двухлучевого интерферометра и микроскопа.
Используют в биологии для измерения показателя преломления и толщины прозрачных микрообъектов.
№55 слайд
Содержание слайда: 3. Естественный и поляризованный свет.
Почти все источники света, представляющие собой совокупность очень большого количества независимых друг от друга излучателей, излучают так называемый естественный свет.
№56 слайд
Содержание слайда: Естественный свет представляет собой совокупность световых волн, в которых векторы напряженности электрического поля Е колеблются вдоль всевозможных направлений, перпендикулярных лучу (направлению распространения света).
№57 слайд
Содержание слайда: Если в свете есть преимущественное направление колебаний вектора , то свет будет называться частично поляризованным.
Луч света, в котором колебания электрического и магнитного векторов происходят во вполне определенных взаимно перпендикулярных плоскостях, положение которых не изменяется с течением времени, называется плоскополяризованным.
Плоскополяризованную волну излучает отдельно взятый атом в единичном акте излучения.
№58 слайд
Содержание слайда: Плоскость, в которой колеблется электрический вектор Е, называется плоскостью поляризации света.
№59 слайд
Содержание слайда:
№60 слайд
Содержание слайда: Способы получения плоскополяризованного света
1) Поляризация света при отражении и преломлении на границе раздела двух диэлектриков.
2) Поляризация света при двойном лучепреломлении.
3) Дихроизм.
№61 слайд
Содержание слайда: Устройства для получения плоскополяризованного света из естественного называются поляризаторами.
Поляризатор, при прохождении через него естественного света, пропускает только волны с определенным направлением колебаний, лежащих в главной оптической плоскости поляризатора.
№62 слайд
Содержание слайда: Поляризатор можно использовать для анализа плоскополяризованного света.
В этом случае его называют анализатором.
№63 слайд
Содержание слайда:
№64 слайд
Содержание слайда: Пусть на анализатор П2 падает плоскополяризованная волна, прошедшая через поляризатор П1.
Световой вектор этой волны пусть колеблется в плоскости ОО (главная плоскость поляризатора).
Пусть плоскость ОО составляет угол α с главной плоскостью О’О’ анализатора.
№65 слайд
Содержание слайда: В результате этого через анализатор пройдет только составляющая вектора Е0, равная Е=Е0cosα.
Так как интенсивность света пропорциональна квадрату амплитуды колебаний, то IА = IПcos2 α,
№66 слайд
Содержание слайда: где IА – интенсивность поляризованного света, вышедшего из анализатора;
IП – интенсивность света, вышедшего из поляризатора (падающего на анализатор); α – угол между главными плоскостями поляризатора и анализатора.
Это закон Малюса.
№67 слайд
Содержание слайда: Как видно из закона Малюса, при повороте анализатора относительно луча падающего поляризованного света, интенсивность вышедшего света изменяется от нуля до IП.
№68 слайд
Содержание слайда: 4. Вращение плоскости поляризации. Оптически активные вещества. Поляриметрия
Некоторые вещества обладают способностью поворачивать плоскость поляризации луча, проходящего через них.
Такие вещества называются оптически активными.
Например, оптически активны некоторые кристаллы (кварц, киноварь), чистые жидкости (скипидар, никотин) и растворы (растворы сахаров, аминокислот, винной кислоты).
№69 слайд
Содержание слайда: В зависимости от того, в каком направлении (со стороны наблюдателя) происходит поворот плоскости поляризации в данном веществе, оно называется правовращающим или левовращающим.
Все ОА вещества существуют в двух разновидностях (право- и левовращающие, D- и L-изомеры).
№70 слайд
Содержание слайда: Опыт показывает, что все оптически активные вещества поворачивают плоскость поляризации падающего на них света на угол ,
где - толщина оптически активного слоя,
α – постоянная вращения.
№71 слайд
Содержание слайда: Для растворов угол поворота плоскости поляризации прямо пропорционален концентрации оптически активного вещества:
где С – концентрация, выраженная в %,
– длина пути в веществе, выраженная в дм,
[α0] – удельное вращение.
№72 слайд
Содержание слайда: [α0] = 1 град·см3·г‑1·дм‑1 - физическая величина, численно равная стократному углу поворота плоскости колебаний линейно поляризованного света 1%-ным раствором ОА вещества толщиной 1 дм.
Удельное вращение зависит от температуры вещества, длины волны плоскополяризованного света, давления, типа растворителя.
№73 слайд
Содержание слайда: Зная удельное вращение, угол вращения и длину пути в веществе, можно найти концентрацию раствора ОАВ.
Метод определения концентрации ОАВ по углу поворота плоскости поляризации называется поляриметрией (сахариметрией).
Соответствующие приборы называют поляриметрами (сахариметрами).
Скачать все slide презентации Электромагнитные волны. Интерференция и поляризация ЭМВ одним архивом:
