Интерференция волн. Дифракция волн. Дифракция света. Дифракционная решетка. Дисперсия волн, типы спектров, спектральный анализ, страница 6

А теперь представим, что к прибору подойдут две поперечный волны с различными плоскостями колебаний (рис. 19). Через прибор пройдет только та волна, у которой плоскость колебания, как указывалось, совпадает с плоскостью щели, колебание в которой будут идти в одной плоскости. Такую волну называют плоско поляризованной, а прибор - поляризатором.

Если волна невидима, то поляризованную волну можно легко узнать, если воспользоваться ещё одним таким же прибором - анализатором (рис. 20)                                               

При повороте такого прибора, как указано на рисунках, мы заметим, что при совпадении щелей поляризованная волна проходит, а когда плоскости щелей перпендикулярны, то волна задерживается вторым прибором.

Опыты показывают, что электромагнитные волны поляризуются, значит, они поперечны.

Плоскость колебания Е принято считать плоскостью колебания, а плоскость колебания Н плоскостью поляризации (рис. 21).

Световые волны обычно не представляют асимметрии относительно луча, т.е. в естественном свете имеют место волны с самыми различными плоскостями колебания (рис. 22) источником света являются атомы, которые в любом источнике света огромное количество. Если луч света пропустить через поляризатор, то произойдет поляризация света.

Рисунок 20 - Анализатор

 
 


Подпись: Рисунок 21 – Плоскость колебаний и поляризации

Поляризаторами являются кристаллы с анизотропией поглощения. Таким кристаллом может служить турмалин, кварц и т.д. Поляризацию света легко обнаружить, если использовать два таких кристалла. При повороте анализатора (рис. 23) мы заметим, что свет при одном его положении проходит через оба кристалла, при другом - гасится.

Поляризация света говорит о том, что световые волны поперечны.

Частичная поляризация наблюдается при отражении и преломлении света.

Большой интерес представляет вращение плоскости поляризации некоторыми веществами. Если между анализатором и поляризатором поместить сосуд с раствором сахара, то можно заметить, что плоскость колебания повернулась. По углу поворота можно определить концентрацию сахара в растворе.

Поляризация света дает дополнительные сведения об окружающем нас мире. Кроме того, она имеет практическое применение. С помощью ее определяют содержание в растворе некоторых веществ, изучают напряжения, возникающие в деталях при деформациях, используют для записи звука в кино и т.д.

Подпись: Рисунок 22 – Поляризация света



Подпись: Рисунок 23 – Опыт, проведенный с помощью анализатораПодпись: Луч

ЧО1 Интерференция волн

Принцип суперпозиции волн

Возбудим в волновой ванне одновременно две одиночные волны (рис. 1). Наблюдая за ними, мы увидим, что каждая волна движется независимо от другой, будто второй волны нет.

Экспериментально установлено, что для волн с небольшими амплитудами справедлив принцип суперпозиции и при наложении волн результирующее смещение равно сумме смещений, вызываемых каждой волной в отдельности:

х = х1 + х2.

2. Интерференция волн

 Допустим, что имеем два вибратора поперечных синусоидальных волн S1 и S2 (рис. 2), которые возбуждают колебания в точке К, расположенной от вибраторов на расстоянии с d1  и  d2. Допустим, что колебания вибраторов S1 и S2 совпадают по фазе и имеют одинаковую амплитуду и частоту. Найдем результирующее смещение точки под действием дошедших до нее волн. Так как

то

применим к сумме синусов формулу

получаем

Постоянную величину  обозначим через φ.

Тогда:

Отсюда видно, что амплитуда колебаний результирующего смещения

Зависит от разности расстояний d2-d1. которою принято называть разностью хода волн. Если разность хода волн составляет четное число 2k полуволн

то

и амплитуда результирующих равна удвоенной амплитуде колебаний в каждой из волн:

.

Если же разность хода составляет нечетное число полуволн

то

амплитуда результирующей волны равна нулю:

хm = 0.

Справедливость полученного результата легко, проверить на опыте. Для этого возбудим на поверхности воды две системы волн с одинаковыми частотами и амплитудами. Мы увидим картину, изображенную на рисунке 3.