Интерференция света

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение……………………………………………………………………………...2

Глава 1. Интерференция света.

1.1 Интерференция история открытия и исследований…………………………5

1.2 Интерференция  света……………………………………………………………6

1.3 Интерференция двух  линейных волн…………………………………………..7

1.4 Интерференция от двух точечных источников………………………………..8

1.5 Кольца Ньютона……………………………………………………………….9

1.6 Интерференция электромагнитных волн……………………………………..11

1.7 Интерференция в тонких пленках……………………………………………..12

1.8 Использование интерференции………………………………………………..13

Глава 2. FrontPage и его интерфейс.

2.1 Основные  возможности FrontPage……………………………………………15

2.2 Размещение  текста……………………………………………………………17

2.3 Списки и  разделители………………………………………………………….18

2.4 Размещение  иллюстраций……………………………………………………...19

2.5 Гиперссылки……………………………………………………………………20

2.6 Таблицы…………………………………………………………………………22

2.7 Структура  и создание электронного учебника  по

 «Интерференции  света»…………………………………………………………...26

3.Заключение………………………………………………………………………..29

4.Список литературы……………………………………………………………….30

 

 

 

Введение

Современный период развития цивилизованного общества характеризует процесс информатизации.

Информатизация  общества - это глобальный социальный процесс, особенность которого состоит  в том, что доминирующим видом  деятельности в сфере общественного производства является сбор, накопление, продуцирование, обработка, хранение, передача и использование информации, осуществляемые на основе современных средств микропроцессорной и вычислительной техники, а также на базе разнообразных средств информационного обмена. Информатизация общества обеспечивает:

активное использование  постоянно расширяющегося интеллектуального  потенциала общества, сконцентрированного  в печатном фонде, и научной, производственной и других видах деятельности его  членов;

интеграцию  информационных технологий с научными, производственными, инициирующую развитие всех сфер общественного производства, интеллектуализацию трудовой деятельности;

высокий уровень  информационного обслуживания, доступность  любого члена общества к источникам достоверной информации, визуализацию представляемой информации, существенность используемых данных.

Одним из приоритетных направлений процесса информатизации современного общества является информатизация образования - внедрение средств  новых информационных технологий в систему образования. Это сделает возможным:

совершенствование механизмов у правления системой образования на основе использования  автоматизированных банков данных научно-педагогической информации, информационно-методических материалов, а также коммуникационных сетей;

совершенствование методологии и стратегии отбора содержания, методов и организационных  форм обучения, соответствующих задачам  развития личности обучаемого в современных  условиях информатизации общества;

создание методических систем обучения, ориентированных на развитие интеллектуального потенциала обучаемого, на формирование умений самостоятельно приобретать знания, осуществлять информационно-учебную, экспериментально - исследовательскую деятельность, разнообразные виды самостоятельной деятельности по обработке информации;

создание и  использование компьютерных тестирующих, диагностирующих, контролирующих и  оценивающих систем.

В своей курсовой работе я рассмотрел одну из сторон процесса информатизации общества и образования - создание одной из форм обучения с использованием средств новых информационных технологий - электронного учебника.

Актуальность  темы. Проблема.

Постоянное  увеличение объема информации и ограниченность учебного времени обуславливают  необходимость интенсификации обучения, разработки и внедрения технологий, базирующихся на использовании вычислительной техники с применением активных методов обучения во всем их разнообразии и комплексности.

Цель курсовой работы - разработать электронное  учебное пособие на тему "Интерференция света".

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• изучить литературу по теме курсовой работы;
• изучить интерфейс программы FrontPage;
• разработать структуру электронного учебника;
• заполнить структуру учебника информацией;
• создание ссылок на биографию ученых.

 

Итогом работы должно стать  электронное учебное пособие "Интерференция  света", которое поможет преподавателю  в организации образовательной  деятельности, а также студентам  в самостоятельном изучении материала.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 1. Интерференция света

1.1 Интерференция история открытия и исследований 

Принцип интерференции был  открыт в 1802 году, когда англичанин Т. Юнг, врач по профессии, человек с  очень разносторонними интересами, провёл ставший теперь классическим "опыт с двумя отверстиями". В экране кончиком булавки прокалывались две близко расположенные дырочки, которые освещались солнечным светом из небольшого отверстия в зашторенном окне. За экраном Юнг наблюдал вместо двух ярких точек серию чередующихся темных и светлых колец.

Свой опыт он объяснил по аналогии с распространением двух разных систем волн на поверхности  воды.

"Я полагаю, - писал Юнг, что подобные явления  имеют место, когда смешиваются  две порции света, и это наложение  я называю общим законом интерференции".

Для наблюдения явления интерференции нужны  когерентные источники, излучающие волны с фиксированной разностью  фаз. Такие источники можно получить расщепляя луч света от обычного источника (например, с помощью полупрозрачного  зеркала). Затем образующиеся таким образом два луча, используя оптические системы, направляют на экран. Поскольку оба луча имеют одинаковое происхождение, то разность фаз в каждом месте экрана оказывается фиксированной (она зависит только от разности длин оптических путей). На экране возникает интерференционная картина.

Типичный пример интерференционного явления, который можно наблюдать, - это цветовая окраска тонких плёнок (пятна бензина на асфальте, мыльные плёнки). В таком случае происходит интерференция лучей, отражённых от внешней и внутренней поверхности плёнки. Толщина плёнки обычно меняется от места к месту, и она кажется окрашенной во все цвета радуги.

Интересно, что  проблемой интерференции занимался  Ньютон, и, поскольку он придерживался  мнения, что свет состоит из мельчайших частиц (корпускул), ему пришлось для объяснения окрашивания тонких пластин приписать этим частицам странные "приступы" легкого и тяжёлого отражения. А вот Юнг на основе интерференции легко объяснил это явление и даже впервые измерил длину волны света, и с очень хорошей точностью.

Особый вид  интерференционной картины возникает  при сложении прямой и отражённой волн. При этом образуются так называемые стоячие волны. 
В простейшем случае при отражении плоской волны от плоской стенки возникает система неподвижных максимумов и минимумов, расположенных параллельно стенке. При отражении под углом картина усложняется.

Ещё один пример интерференции волн - так называемые фигуры Хладни. На пластинку, закреплённую в одной точке, насыпают песок, а  по её краю проводят смычком. Песок собирается на определённых линиях, вид которых зависит от формы пластинки и положения закреплённой точки.

В этом случае звуковые волны, возбуждаемые смычком, отражаются от её краёв (не случайно, что объяснение эхо также принадлежит Хладни). В каждом месте пластины происходит сложение колебаний с разными сдвигами фаз. В результате возникают узловые точки - там, где колебания гасят друг друга, и пучности - там, где они максимально усиливаются. Песок сбрасывается с пучностей и собирается на узловых линиях. Теорию этих фигур, обнаруженных знаменитым немецким акустиком Хладни в 1787 году, создали французские учёные Лаплас и Пуассон.[6]

1.2 Интерференция света

Интерференция света — нелинейное сложение интенсивностей двух или нескольких световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. Её распределение называется интерференционной картиной. Впервые явление интерференции было независимо обнаружено Робертом Бойлем (1627—1691 гг.) и Робертом Гуком (1635—1703 гг.). Они наблюдали возникновение разноцветной окраски тонких плёнок (интерференционных полос), подобных масляным или бензиновым пятнам на поверхности воды. В 1801 году Томас Юнг (1773—1829 гг.), введя «Принцип суперпозиции», первым объяснил явление интерференции света, ввел термин «интерференция» (1803) и объяснил «цветастость» тонких пленок. Он также выполнил первый демонстрационный эксперимент по наблюдению интерференции света, получив интерференцию от двух щелевых источников света (1802); позднее этот опыт Юнга стал классическим.[7]

1.3 Интерференция двух линейных волн

Рассмотрим  волну, возникающую на поверхности жидкости под воздействием колебаний длинного цилиндрического стержня:

z = Acos(ωt))

где  A - амплитуда колебаний цилиндра, ω = 2πf, f - частота колебаний, t - время.

Если волна  распространяется без затухания, то любая точка  поверхности жидкости будет колебаться с той же амплитудой, что и стержень, но фаза колебаний будет изменяться пропорционально расстоянию от него:

z = Acos(ωtkx))

где  k =ω / v, v - скорость распространения волны. В общем случае,   волна будет затухать из-за внутреннего трения  жидкости и амплитуда колебаний A будет уменьшаться с расстоянием.

Далее рассмотрим случай интерференции волн от двух стержней, вибрирующих с одинаковой частотой. Предположим, что расстояние между стержнями - d. Амплитуда колебаний поверхности жидкости в любой точке с координатой x может быть найдена как сумма двух волн:

z = Acos(ωt - kx) + Acos(ωt + k(x - d))

Волновое число k входит в вышеуказанную формулу с разными знаками, что соответствует противоположному направлению распространению волн от двух стержней. Эта формула может быть также переписана в виде:

z = 2Acos(ωt - kd/2)cos(kx - kd/2)

Полученное  выражение описывает интерференцию  двух линейных волн, распространяющихся в противоположных направлениях (стоячая волна). Мы можем видеть из этого выражения, что существуют точки на поверхности жидкости, где волны интерферируют в противофазе и колебания в этих точках отсутствуют (так называемые узлы), и имеются точки, где волны накладываются, усиливая друг друга, и в этих точках колебания происходят с удвоенной амплитудой 2A (пучности). Узлы возникают в точках, для которых верно равенство cos(kx - kd/2)=0, то есть в точках x= λ /2 (1/2+n)+d/2, где n - целое число, а λ - длина волны. Это означает, расстояние между соседними узлами равно половине длины волны. То же самое утверждение справедливо и для расстояния между максимумами интерференционной картины. Так пучности появляются в точках для которых  cos(kx - kd/2) равняется +1 или -1, то есть в точках  x= n λ /2+d/2. Зная частоту колебаний стержней и измеряя расстояние между узлами или пучностями (при помощи, например, микроскопа), мы можем найти скорость распространения волн на поверхности жидкости и затем, зная эти данные, мы можем вычислить многие важные параметры среды, в которой распространяется волна.[5] 

1.4 Интерференция от двух точечных источников

Рассмотрим  теперь два маленьких шарика, колеблющихся на поверхности жидкости. Каждый из шариков возбуждает волну. Налагаясь, эти волны дают интерференционную  картину, показанную на анимации.  Рассмотрим уравнение, описывающее интерференционную картину.

Если пренебречь затуханием, то волна от каждого  шарика может быть записана следующим  образом:

s₁=A₁cos(ωt - kr₁);   s₂=A₂cos(ωt - kr₂);

где A₁ и A₂ - амплитуды волн, r₁ и r₂ -  расстояния соответственно от первого и второго шарика, k = ω / v, v - скорость распространения волн.

Так как разность ∆ = r₂ - r₁ много меньше, чем каждое из расстояний r₁ и r₂, мы можем положить A = A₁ = A₂. В этом приближении наложение волн s₁ и s₂ описывается следующим выражением:

s = s₁ + s₂ = 2Acos[ k(r₂ - r₁)/2 ] cos[ ωt - k(r₁ + r₂)/2 ]

Из этого  выражения видно, что в точках, для которых  r₂ - r₁ = λ (1/2+n) , поверхность жидкости не колеблется.[1]

1.5  Кольца Ньютона     

Простая интерференционная  картина возникает в тонкой прослойке воздуха между стеклянной пластиной и положенной на нее плоско-выпуклой линзой, сферическая поверхность которой имеет большой радиус кривизны. Эта интерференционная картина имеет вид концентрических колец, получивших название кольца Ньютона.