Формулы по физике 11 класс: интерференция света

Интерференция света — явление наложения световых волн, при котором происходит устойчивое усиление или ослабление света в зависимости от разности фаз волн. Основные формулы позволяют определить условия интерференционных максимумов и минимумов, разность хода волн и расстояние между интерференционными полосами.

Формулы: интерференция света

Что находим	Формула	Обозначения и единицы СИ
Оптическая разность хода световых волн	Δ = d·sin(α)	Δ — разность хода световых волн, м d — расстояние между когерентными источниками света, м α — угол наблюдения интерференционной картины относительно перпендикуляра к линии, соединяющей источники, рад
Условие интерференционного максимума (усиления света)	Δ = k·λ	Δ — разность хода световых волн, м k — целое число, порядок интерференционного максимума (0, ±1, ±2, ...) λ — длина волны света в среде распространения, м
Условие интерференционного минимума (ослабления света)	Δ = (k + 1/2)·λ	Δ — разность хода световых волн, м k — целое число, определяющее порядок интерференционного минимума (0, 1, 2, ...) λ — длина волны света в среде распространения, м
Связь длины волны с частотой света	λ = v/f v = λ·f f = v/λ	λ — длина световой волны, м v — скорость распространения света в среде, м/с f — частота световой волны, Гц
Длина волны света в среде	λ = λ₀/n	λ — длина волны света в среде, м λ₀ — длина волны света в вакууме, м n — абсолютный показатель преломления среды
Ширина интерференционной полосы в опыте Юнга	Δx = λ·L/d	Δx — расстояние между соседними интерференционными максимумами или соседними минимумами, м λ — длина волны света, м L — расстояние от источников света до экрана, м d — расстояние между двумя когерентными источниками света, м
Координата интерференционного максимума на экране в опыте Юнга	x_k = k·λ·L/d	x_k — координата интерференционного максимума относительно центрального максимума, м k — порядок интерференционного максимума (0, ±1, ±2, ...) λ — длина волны света, м L — расстояние от источников до экрана, м d — расстояние между когерентными источниками, м

Когда какую формулу применять

Для определения положения интерференционных максимумов используйте условие Δ = k·λ. Если разность хода равна целому числу длин волн, волны усиливают друг друга.
Для определения положения интерференционных минимумов используйте условие Δ = (k + 1/2)·λ. При такой разности хода волны ослабляют друг друга.
В задачах на опыт Юнга применяйте формулу ширины полосы Δx = λ·L/d. Увеличение длины волны и расстояния до экрана увеличивает ширину полос, а увеличение расстояния между источниками уменьшает её.
При вычислении разности хода по геометрии используйте Δ = d·sin(α). Учитывайте, что угол отсчитывается от перпендикуляра к линии между источниками.
Перед подстановкой переводите длину волны, расстояния между источниками и расстояние до экрана в метры. Не путайте длину волны в вакууме и в среде: при переходе в среду частота не меняется, а длина волны уменьшается.

Пример решения задачи

В опыте Юнга две когерентные щели расположены на расстоянии 0,5 мм друг от друга. Экран находится на расстоянии 2 м от щелей. Длина волны монохроматического света равна 500 нм. Определите расстояние между соседними светлыми интерференционными полосами.

Дано:

d = 0,5 мм = 5·10^-4 м

L = 2 м

λ = 500 нм = 5·10^-7 м

Δx — ?

Решение:

Расстояние между соседними светлыми полосами определяется формулой:

Δx = λ·L/d

Подставим значения:

Δx = (5·10^-7·2)/(5·10^-4) = 2·10^-3 м

Переведём результат в миллиметры:

Δx = 2 мм

Ответ: 2 мм.