Интерференция

Доброго времени суток! Читая про интерференцию, точнее про отражение света от плоскопараллельной пластинки, не поняла, почему отражение луча от границы воздух-стекло сопровождается сдвигом фазы на "ПИ", а отражение от границы стекло-воздух не наблюдается никаких сдвигов?
Объясните, пожалуйста, этот момент.

0

Сообщение от Katerina1994 ...почему отражение луча от границы воздух-стекло сопровождается сдвигом фазы на "ПИ", а отражение от границы стекло-воздух не наблюдается никаких сдвигов...

. Строго говоря, это вытекает из уравнений Френеля, и означает, что, если свет отражается от оптически более плотной среды (граница воздух-стекло), то он отражается в противофазе, а если свет отражается от оптически менее плотной среды (граница стекло-воздух), то он отражается в фазе.
. Уравнения Френеля вещь не очень наглядная, поэтому лучше объясню на пальцах, используя аналогию. Вот я беру гитару и дёргаю за струну, струна издает тон "ля" первой октавы, и звуковая волна с частотой 440 Герц побежала от неё во все стороны. И всюду, где звук "ля" слышен, молекулы воздуха колеблются в такт.
. Но вот волна добежала до стенки. А плотность стенки намного больше плотности воздуха, так что она-то колебаться не станет. Значит, и молекулы воздуха у самой стенки тоже должны замереть! И как побежит отраженная волна? Конечно, в противофазе, со сдвигом на ПИ.
Это значит, что если молекула у стенки вместе с падающей волной движется влево, то та же самая молекула вместе с отраженной волной движется вправо, так что сложение этих движений и даёт нам неподвижную молекулу, как и должно быть.
. Вывод: от более плотной среды звуковая волна отражается в противофазе, со сдвигом на ПИ. Речка рядом есть? Бегом на речку (ну, не прямо сейчас, а утром), купаться и кидать камешки, и смотреть, как разбегающиеся волны отражаются от берега.
. Ну, а в форточку (граница воздух - воздух) волна выйдет и уйдет, а частью и отразится, как отражается звук от открытого конца флейты (частично, немного, но отражается), не прекращая колебаний, значит, сдвига фазы не было.
. Вывод: от среды с такой же плотностью (а наверно, и с меньшей, - тоже) звук отражается без сдвига фазы.
. Ну, а свет - тоже волна. Вот он и отражается в противофазе от оптически более плотной среды, и без сдвига фазы (но слабо) - от менее плотной.

1

Спасибо за столь наглядное объяснение, почему происходит сдвиг фазы на ПИ, разобралась! Получается, если изготовить стеклянную пластинку, толщиной много раз меньше длины волны, то при нормальном падении на неё света, отраженные лучи будут в противофазе с падающими, следовательно мы не увидим отражения этих лучей?

0

Спасибо ... разобралась!

Всегда пожалуйста!

... если изготовить стеклянную пластинку ... при нормальном падении... мы не увидим отражения этих лучей?

Не-а! Не так!
Пушкина помните? Сказку о попе и работнике его Балде? Что Балда делал на берегу моря? Море морщил! Он там стоячую волну создал, да такую, что аж чертей корчило, и они ему оброк отдали!

* Вот сразу видно, не сходили вы на речку, не покидали камни, не посмотрели на волны от них!
Ну, тогда возьмите тазик, налейте воды, а в центр ткните палочкой, и водите ею сверху вниз и обратно. Что увидите? Волну, ну, не плоскую, как в учебнике, а круговую, при этом - стоячую. Это сумма двух бегущих волн, одна бежит от центра, вторая - к центру. У края тазика две бегущие волны друг друга гасят --> амплитуда волны - маленькая (узел называется). А дальше через пол длины волны снова узел, а между ними - пучность (максимальная амплитуда).
* То же самое и со светом. У самой отражающей поверхности амплитуда суммарной световой волны нулевая, а дальше - по разному, то больше, то меньше. Только мы этих колебаний не заметим, потому что он происходят через пол длины волны, а наши глаза размером-то побольше будут, ну и смазывается эта картина колебаний интенсивности света.

* Теперь второе. Тонкую-тонкую пластинку брать не надо. Это будет уже не геометрическая оптика, и вообще не оптика. Вам это не надо, говорили нам, когда учили. Я потом уже понял, что и вправду не надо. Там синусами не обойдешься, там сложная математика!
Даже если взять пластинку толщиной порядка длины волны, это еще попроще, но и то уже будет не геометрическая оптика, а волновая. Интерференция будет. Например, если взять пластинку толщиной в четверть длины волны (четверть-волновая пластинка), то луч, отразившийся от передней её поверхности, изменит фазу на Пи, а луч, отразившийся от задней, не изменит фазу, но при этом в самой пластинке пройдет путь в пол длины волны (туда 1/4 + обратно 1/4), так что фаза его в результате тоже изменится на Пи. И выйдут они оба обратно в воздух с одинаковой фазой, и складываясь, усилят друг друга, и мы увидим глорию (сияние)! А если эту же пластинку положить на более плотное стекло, то такие два луча, наоборот, погасят друг друга. Просветляющее покрытие объектива фотоаппарата так и работает, наружу ничего почти не отражается, всё - внутрь, на плёнку.

С математикой пока не очень дружу, особенно, с тригонометрией... не так просто представить в виде наглядных образов, во-вторых, очень много формул...

Ну, с формулами ничего не сделаешь. Я, сколько учился, понял одно, в математике - как в спорте. Пока упражнение отрабатываешь каждый день, оно легко и выполняется. Забросил на месяц, - ничего уже не удается, даже повторить то, что легко делал, не получается.
А с наглядными образами - надо в интернете искать картинки, в книжках - не часто встречается. Вот для тригонометрических всяких функций мне, например, помогла единичная окружность с линиями синусов, тангенсов. Её в учебниках, конечно, рисуют, только особо не используют, например, для вывода формул или для решения задач. К сожалению.

1

Благодарю! В этом диалоге я не только прояснила для себя некоторые моменты, но и узнала кое-что новое! Общение с образованными людьми дает своё А у учителей иногда постесняешься спрашивать какую-нибудь мелочь, поэтому этот форум (а, точнее, люди на этом форуме, обладающие желанием помочь, объяснить) - шанс что-то понять, уточнить, узнать.

0

Сообщение от Katerina1994 Благодарю! ... А у учителей иногда постесняешься спрашивать какую-нибудь мелочь...

Не за что!
Не стесняйтесь спрашивать, не бывает глупых вопросов, бывают глупые ответы!
К тому же, когда спрашиваешь, ведь пытаешься сам сформулировать для себя суть проблемы, и, в результате, начинаешь лучше понимать еще до ответа.
А есть и еще способ понять: попытаться объяснить другому то, чего сам не понимаешь! По себе знаю - помогает !

0

Сообщение от 220Volt И всюду, где звук "ля" слышен, молекулы воздуха колеблются в такт. . Но вот волна добежала до стенки. А плотность стенки намного больше плотности воздуха,

Станет. Причём, скорость звука в плотной среде выше, чем в разреженной, а скорость света наоборот. Для волновых же процессов важно именно изменение скорости волны, а не масса стенки. Так что граница воздух-стена соответствует границе стекло-воздух.

Добавлено через 3 минуты

Сообщение от 220Volt Бегом на речку (ну, не прямо сейчас, а утром), купаться и кидать камешки, и смотреть, как разбегающиеся волны отражаются от берега.

ГПВ (гравитационная поверхностная волна) вообще не распространяется в твёрдых телах, а берег твёрдый. Эта волна вообще не способна распространяться в средах, а только по поверхности раздела сред с разной плотностью, причём, ни одна из них не может быть твёрдой, а поверхность раздела между ними ни где не должна быть вертикальной. А отсюда вообще третьи законы преломления и отражения.

0

Сообщение от taras atavin ... скорость звука в плотной среде выше, чем в разреженной...

Странные представления. На самом деле в твердом теле, чем больше плотность, тем меньше скорость звука.

0