Естествознание 11 класс (Урок№16 - Волновые свойства света. Приборы, использующие свойства света.)

Естествознание 11 класс Урок№16 - Волновые свойства света. Приборы, использующие волновые свойства света. мы узнаем: - какова роль знаний о волновых свойствах света для объяснения принципа действия световых приборов; мы научимся: - объяснять явления и процессы, выявляемые в ходе изучения волновых свойств света; мы сможем: - объяснить возможность использования оптических приборов на основе знаний о принципах их функционирования. Свет – электромагнитная волна. И как волна обладает рядом волновых свойств: интерференция, дифракция, дисперсия, поляризация, отражение и преломление. Эти волновые свойства лежат в основе принципа действия определённых приборов. Интерференцию света используют в дифракционных решётках. Дифракционная решётка – оптический прибор, применяющийся для разложения светового излучения в спектр. Эффективность дифракционной решётки как спектрального прибора определяется плотностью щелей и их общим количеством. Современные решётки работают на отражении света. Свет отражается от стеклянной пластинки, а в местах, от которых свет не должен отражаться алмазным резцом нарезаются полоски. Такие решётки содержат несколько тысяч штрихов на 1 мм, а общее число превышает 100 000. Солнечный свет, а также свет, излучаемый обычными источниками света, является естественным (неполяризованным). При помощи поляризаторов из такого естественного света можно создать линейно-поляризованную волну. Поляризаторы изготавливают из турмалина, герапатита, исландского шпата. Дифракционные решётки Не секрет, что наряду с осязаемой материей нас окружают и волновые поля со своими процессами и законами. Это могут быть и электромагнитные, и звуковые, и световые колебания, которые неразрывно связаны с видимым миром, взаимодействуют с ним и влияют на него. Такие процессы и воздействия издавна изучались разными учеными, выведшими основные законы, актуальные и по сей день. Одной из широко применяемых форм взаимодействия материи и волны является дифракция, изучение которой привело к возникновению такого устройства, как дифракционная решетка, получившего широкое применение и в приборах для дальнейшего исследования волнового излучения, и в быту. По применяемому при изготовлении материалу и особенностям использования выделяют дифракционные решетки отражательные и прозрачные. К первым относятся устройства, представляющие собой металлическую зеркальную поверхность с нанесенными штрихами, которые применяют для наблюдений в отраженном свете. В прозрачных решетках штрихи наносят на специальную оптическую, пропускающую лучи поверхность (плоскую или вогнутую), или же вырезаются узкие щели в непрозрачном материале. Исследования при применении таких устройств проводят в проходящем свете. Примером грубой дифракционной решетки в природе можно считать ресницы. Смотря сквозь прищуренные веки, можно в какой-то момент увидеть спектральные линии. Являясь оптическим устройством, применяемым в спектральных приборах, она обладает рядом характеристик, определяющих ее использование. Одно из таких свойств – разрешающая способность, заключающаяся в возможности раздельного наблюдения двух спектральных линий, обладающих близкой длиной волн. Повышения этой характеристики добиваются увеличением общего количества штрихов, имеющихся в дифракционной решетке. В хорошем устройстве число штрихов на один миллиметр достигает 500, то есть при общей длине решетки 100 миллиметров полное количество штрихов составит 50 000. Такая цифра поможет добиться более узких интерференционных максимумов, что позволит выделить близкие спектральные линии. С помощью данного оптического устройства можно точно определить длину волны, поэтому его применяют как диспергирующий элемент в спектральных приборах различного назначения. Дифракционная решетка применяется для выделения монохроматического света (в монохроматорах, спектрофотометрах и других), в качестве оптического датчика линейных или угловых перемещений (так называемая измерительная решетка), в поляризаторах и оптических фильтрах, в качестве делителя пучков излучения в интерферометре, а также в антибликовых очках. В быту довольно часто можно столкнуться с примерами дифракционных решеток. Простейшей из отражательных можно считать нарезку компакт-дисков, так как на их поверхность по спирали нанесена дорожка с шагом 1,6 мкм между витками. Третья часть ширины (0,5 мкм) такой дорожки приходится на углубление (где содержится записанная информация), рассеивающее падающий свет, а около двух третей (1,1 мкм) занимает нетронутая подложка, способная отражать лучи. Следовательно, компакт-диск является отражательной дифракционной решеткой с периодом 1,6 мкм. Другим примером такого устройства являются голограммы различного вида и направления применения.