F I Z I C A C L A S A A 1 2 -A

EVOLUŢIA CONCEPŢIILORDESPRE NATURA LUMINIIINTERFERENȚA LUMINII

Elaborat: Florean Mihai

CUPRINS

Concepția despre lumină în antichitateTeoria corpusculară-ondulatorieExistenta undelor electromagneticeInterferența luminiiCoerenţa undelor luminoase. Condiţiile de observare a interferenţei luminiiDispozitivul lui YoungInelele lui NewtonProbleme

CONCEPȚIA DESPRE LUMINĂ ÎN ANTICHITATE

În Antichitate în secolul VI î.Hr., Pitagora şi discipolii săi considerau că din ochii omului porneşte o emanaţie invizibilă care „pipăie" obiectul cercetat, astfel acesta fiind văzut.

Democrit (sec. IV î.Hr.) însă considera că senzaţia vizuală este determinată de acţiunea atomilor emişi de corpurile luminoase care nimeresc pe retina ochiului.

TEORIA CORPUSCULARĂ-ONDULATORIE

Abia spre sfîrşitul sec. al XVII-lea s-au conturat două concepţii referitoare la natura luminii, determinate, în mare măsură, de realizările în studiul legilor mecanicii: corpusculară, elaborată de către Newton, şi ondulatorie,formulată de către Huygens.

TEORIA CORPUSCULARĂ-ONDULATORIE

corpusculară ondulatorie

Teoria

Lumimina reprezintă un flux de particule (corpusculi de lumină), emise sau reflectate de corpuri care sepropagă de-a lungul unor linii drepte cu o vitezăenormă conform legilor mecanicii clasice.

Lumina reprezintă un procesondulatoriu, ce se desfăşoară într-un mediu ipotetic elastic, numit eter, care umple tot spaţiul şi pătrunde în interiorul tuturor corpurilor.

EXISTENTA UNDELOR ELECTROMAGNETICE

La începutul secolului al XIX-lea cercetările efectuate de Th. Young (1773-1829) şi A. Fresnel (1788-1827) au exclus definitiv concepţia corpusculară, punînd bazele opticiiondulatorii.În a doua jumătate a secolului al XlX-lea, ilustrulfizician englez James Clerk Maxwell a demonstratteoretic existenţa undelor electromagnetice şi a for-mulat o concluzie foarte importantă:

lumina are natură electromagnetică, adică sepropagă în spaţiu sub forma de unde electro-magnetice.

INTERFERENŢA LUMINII

Să ne amintimUndele caracterizate de aceeaşi frecvenţă şi diferenţa de

fază constantă în timp sînt numite unde coerente.La suprapunerea undelor coerente, energia lor se redistribuie, rezultînd formarea unor maxime şi minime ale amplitudinii undelor. Dacă diferenţa de drum ∆x parcursă de cele două unde pînă la suprapunerea lor este un număr par de semilungimi de undă λ:

unde m = 0, 1,2,… atunci în punctul de suprapunere undele sînt în fază şi se obţine maxim de interferenţă, iar dacă

undele sînt în opoziţie de fază şi avem minim de interferenţă. Numărul întreg m este ordinul maximului sau minimului de interferenţă.

COERENŢA UNDELOR LUMINOASE.CONDIŢIILE DE OBSERVARE A INTERFERENŢEI

LUMINII

Undele de lumină pot fi coerente numai dacă provin de la aceiaşi atomi ce aparţin unei singure surse.

Produsul dintre distanţa x parcursă de undaluminoasă printr-un mediu transparent (drumulgeometric) şi indicele de refracţie n al acestuia senumeşte drum optic:

L = nx.Diferența de drum optic se calculează∆=L2-L1 =n2x2-n1x1

Despre două medii cu indicii de refracţie n1, şin2 > n1, se spune că primul este mai puţin dens din punct de vedere optic, iar al doilea - mai dens din punct de vedere optic.

DISPOZITIVUL LUI YOUNG

Dacă în punctul P(P') se realizează condiţia unui maxim de interferenţă, atunci valoarea coordonatei lui:

iar dacă se satisface condiţia unui minim, atunci

INTERFRANJA

Mărimea i egală cu distanţa dintre două franjeluminoase sau întunecate consecutive se numeşteinterfranjă:

i

INELELE LUI NEWTON

Raza inelului m se calculează

Pentru raza unui inel luminos

iar pentru unul intunecat:

Raza primului inel luminos este:

PROBLEME

12* Pentru determinarea lungimii de undă a unei surse de lumină monocromatică, aceasta a fost folosită într-un dispozitiv Young, care avea distanţa dintre fante de 1 mm, iar de la fante pînă la ecran - de 2 m.Care este lungimea de undă, dacă distanţa dintredouă maxime consecutive este de 1,2 mm?13* 0 lentilă plan-convexă este aşezată cu parteaconvexă pe o placă de sticlă. Sistemul este iluminatcu o radiaţie monocromatică de lungime de undăλ = 0,6 µm incidentă normal. Determinaţi grosimeastratului de aer în punctul unde în lumina reflectatăse observă al patrulea minim de interferenţă.

TEMA DE ACASĂ

Paragraful 3,6-3,7 Referat la tema ”Aplicații ale interferenței”Problema:Calculați interfranja pentru lumina de culoare albastră, dacă a fost folosit Dispozitivul lui Young cu distanța dintre sursele de lumină de 10 cm, iar distanța de la surse pînă la ecran 1,2 m.