Интерференция света

Сложение волн от независимых точечных источников

Принцип независимости световых пучков

Результирующая амплитуда фронта волны

Интерференция волн

Когерентные волны

Выделение когерентных световых волн

Цуги

Длина когерентности

Условия максимумом и минимумов при интерференции волн.

Опыт Юнга

Способы получения когерентных источников

Амплитуда вектора напряженности электрического поля на сферическом фронте электромагнитной волны точечного источника постоянна. Она остается постоянной и после преобразования фронта волны оптической системой, например, на фронте сходящейся сферической волны, создающей действительное изображение точечного источника.

Одним из основных принципов геометрической оптики является принцип независимости световых лучей:

Световые пучки, встречаясь, не воздействуют друг на друга

Следствием взаимодействия волн является зависимость результирующей амплитуды фронта волны от положения точки на фронте.

Кроме того, эта зависимость определяется временем запаздывания одной волны относительно другой, или, что тоже самое, разностью фаз волн.

Интерференцией света называют пространственное перераспределение светового потока при на­ложении двух (или нескольких) когерентных свето­вых волн, в результате чего в одних местах возника­ют максимумы, а в других минимумы интенсивности (интерференционная картина).

Интерференция (от лат.inter – взаимно, ferio – ударяю) – явление наложения волн, вследствие которого наблюдается устойчивое во времени усиление или ослабление результирующих колебаний в различных точках пространства.

Интерференцией света объясняется окраска мыльных пузырей и тонких масляных пленок на воде, хотя мыльный раствор и масло бесцветны. Световые волны частично отража­ются от поверхности тонкой пленки, частично прохо­дят в нее. На второй границе пленки вновь происхо­дит частичное отражение волны.

Световые волны, отраженные двумя поверхностями тонкой пленки, распространяются в одном направлении, но проходят разные пути.

Интерференция – общее свойство волн любой природы.

Устойчивая во времени интерференционная картина может наблюдаться только при наложении коррелированных (взаимосвязанных) колебаний, называемых когерентными (от лат. cohaerens – находящийся в связи)

Когерентные волны – волны с одинаковой частотой, поляризацией и постоянной разностью фаз.

При интерференции – сложении когерентных волн – возникает устойчивая во времени интерференционная картина максимумов и минимумов освещенности.

При разности хода, кратной целому числу длин волн l = 2k наблюдается интерферен­ционный максимум.

При разности хода, кратной нечетному числу полуволн l = (2k+1), наблюдается интерферен­ционный минимум.

Когда выполняется условие мак­симума для одной длины световой волны, то оно не выполняется для других волн. Поэтому освещенная белым светом тонкая цветная прозрачная пленка кажется окрашенной.

Явление интерференции в тон­ких пленках применяется для контроля качества об­работки поверхностей просветления оптики.

При прохождении света через малое круглое отверстие на экране вокруг центрального светлого пятна наблюдаются чередующиеся темные и светлые кольца; если свет проходит через узкую щель, то по­лучается картина из чередующихся светлых и тем­ных полос.

Для выделения когерентных световых волн можно использовать светофильтр, дающий определенную длину волны, и поляризатор, выделяющий свет определенной поляризации.

Наиболее сложно добиться постоянства разности фаз от двух независимых источников света. Атомы источников излучают свет прерывисто в виде «цугов» гармонических колебаний – импульсов длительностью порядка 10^-8с.

Фаза каждого последующего «цуга» хаотически меняется по сравнению с предыдущим.

Средняя длительность цуга гармонического излучения характеризуется временем когерентности τ_к ≈ 10^-8с.

За это время свет распространяется на расстояние, называемое длиной когерентности l_к = сτ_к ≈ 1 м

Длина когерентности – расстояние, на котором происходит устойчивое гармоническое колебание световой волны.

Волны от разных источников имеют постоянную разность фаз лишь в течении времени когерентности. Затем разность фаз между ними хаотически меняется. Соответственно меняется интерференционная картина. Устойчивой интерференционной картины от таких источников не наблюдается.

Дата добавления: 2015-11-14