Планы-конспекты уроков по оптике для 11 класса

На рисунке 2.24 показано, как выглядят на фотографиях дифракционные картины от различных препятствий: а) от тонкой проволочки; б) от круглого отверстия; в) от круглого экрана.

Рисунок 2.24 – Дифракционные картины на разных препятствиях.

Вместо тени от проволочки видна группа светлых и темных полос; в центре дифракционной картины от отверстия появляется темное пятно, окруженное светлыми и темными кольцами; при другом положении отверстия относительно источника и экрана пятно в центре дифракционной картины светлое и окружено чередующимися темными и светлыми кольцами; в центре тени, образованной круглым экраном, видно светлое пятнышко, а сама тень окружена темными концентрическими кольцами.

Следует ли из рассмотренной теории дифракции, что от геометрической оптики и используемых в ней эмпирических законов и правил следует отказаться?

Границы применимости геометрической оптики. Во всех физических теориях происходящие в природе процессы отражаются приближенно. Для любой теории могут быть указаны определенные границы ее применимости. Можно ли в конкретном случае применять данную теорию или нет, зависит не только от той точности, которая обеспечивается в рамках этой теории, но и от того, какая точность требуется при решении той или иной практической задачи. Границы теории можно установить только после того, как для описания тех же явлений построена более общая теория.

Все эти общие положения относятся и к геометрической оптике. Эта теория является приближенной. Она неприменима при объяснении явлений интерференции и дифракции света.

Более общей и более точной теорией является волновая оптика. Закон прямолинейного распространения света и другие законы геометрической оптики выполняются достаточно точно только в том случае, если размеры препятствий на пути распространения света во много раз больше длины световой волны. Но совершенно точно они не выполняются никогда.

Действие оптических приборов описывают на основе законов геометрической оптики. Если забыть о границах применимости этих законов, то мы должны различать с помощью микроскопа сколь угодно малые детали объекта; а с помощью телескопа – установить существование двух звезд при любых, как угодно малых угловых расстояниях между ними. Однако в действительности это не так, и только в рамках волновой теории света удаётся разобраться в причинах существования предела разрешающей способности оптических приборов.

Разрешающая способность микроскопа и телескопа. Волновая природа света налагает предел на возможность различения деталей предмета или очень мелких предметов при их наблюдении с помощью микроскопа. Вследствие дифракции не получается отчетливых изображений мелких предметов, так как свет распространяется не строго прямолинейно, а огибает предметы. Поэтому изображения получаются "размытыми". Никакое увеличение не обеспечить различения деталей предмета, если их "размытые" изображения сливаются. Это происходит, когда линейные размеры предметов меньше длины световой волны.

Дифракция налагает также предел на разрешающую способность телескопа. Вследствие дифракции волн у края оправы объектива изображением звезды будет не точка, а система светлых и темных колец. Если две звезды находятся на малом угловом расстоянии друг от друга, то эти кольца налагаются друг на друга и глаз не в состоянии различить, имеются ли две светящиеся точки или одна. Предельное угловое расстояние между светящимися точками, при которых их можно различать, определяется отношением длины волны к диаметру объектива.

Развитие логического мышления на уроках математики
Никто не будет спорить с тем, что каждый учитель должен развивать логическое мышление учеников. Об этом говорится в методической литературе, в объяснительных записках к учебным программам. Однако, как это делать, учитель не всегда знает. Нередко это приводит до того, что развитие логического мышлен ...

О роли воспитания, его целях и задачах
Взгляды Коменского на ребенка, его развитие и воспитание коренным образом отличались от средневековых представлений. Вслед за гуманистами эпохи Возрождения Коменский отвергал религиозные измышления о греховности природы человека, хотя и не освободился еще от влияния религии. Так, он полагал, что те ...

Психолого-педагогические рекомендации по развитию сенсомоторной координации
Развитию зрительно-двигательной (сенсомоторной) координации и тонкой ручной моторики способствуют виды деятельности, хорошо знакомые каждому ребенку: рисование, аппликация, лепка из пластилина (глины), конструирование и работа с мозаикой. Заметный развивающий эффект дает и освоение детьми азов разл ...