Інтерференція світла

Когерентність

Хвильова оптика

Цей розділ оптики вивчає явища, що свідчать про якісну спорідненість багатьох властивостей механічних хвиль і світла, що є підтверджен­ням наявності у світла хвильових властивостей.

В експериментах по спостереженню результатів накладання кількох світлових хвиль (інакше кажучи — світлових променів) необхідно, щоб вони були когерентними (тобто взаємозв'язаними).

Умовний приклад: "Когерентними" будуть 2 студенти, які одночасно одержали стипендію (9 гривень!) і домовились щодня витрачати з неї однакове число копійок; і в перший день, і в наступні, аж до "зубо­жіння" студенти будуть знаходитись в "однакових фазах". Якщо ж дру­гий студент одержав стипендію на день пізніше, коли перший уже ви­тратив • 30коп., але відтепер обидва будуть мати однакові витрати, вони теж "когерентні" (пов'язані домовленістю), їх "фази" не збігають­ся, але цей незбіг не змінюється з часом.

Дві хвилі когерентні, якщо:

а) ;

б) їх фази або збігаються (), або ні (),

але .

Світло являє собою накладання великого числа хвиль від багатьох мікро-джерел (атомів речовини), які випромінюють незалежно один від одно­го (неузгоджено).

Когерентні хвилі випромінюють тільки лазери. Когерентні світлові хвилі від інших джерел можна одержати штучно, ділячи хвилю (промінь) на 2 частини і забезпечуючи проходження ними до точки зустрічі різних шляхів. Для цього використовують подвійні щілини, подвійні дзеркала, подвійні лінзи, подвійні призми, напівпрозорі дзеркала.

Первинна щілина S — точкове джерело світла; щілини 1 і 2 ("біщілина") формують коге­рентні хвилі, шляхи яких до точки зустрічі на екрані Е не од­накові ().

Від джерела світла S через щіли­ну промені йдуть до дзеркал Д₁ і Д₂, які дають 2 уявних зображен­ня джерела (S₁ і S₂). Когерентні промені від S₁ і S₂ (наприклад, 1'і 2') проходять до точок зустрічі на екрані Е різні шляхи.

Спочатку це явище було виявлено стосовно механічних хвиль, зокрема — хвиль на поверхні води. Спостереження Гюйгенсом і Юнгом інтерференції світла сприяло переходу від ньютонівських уявлень про світло як сукупність якихось механічних частинок до уявлення про світло як сукупність хвиль. На жаль, у багатьох посібниках вводять поняття інтерференції, почина­ючи словами "це — накладання хвиль... ", і говорять далі, що хвилі в одних ділянках простору підсилюють одна одну, а в інших — послаб­люють. Треба мати на увазі, що накладання — це процес, а інтерферен­ція — результуюче явище, а також, що звичайні світлові хвилі при накладанні не взаємодіють (принцип суперпозиції).

Взаємодія має місце лише у випадку хвиль дуже великої амплітуди і вивчається так званою "Нелінійною оптикою".

Інтерференція хвиль — це явище, що є результатом процесу накла­дання кількох когерентних хвиль і полягає у підсиленні коливань в одних ділянках простору і ослабленні — в інших. Таке чергування мак­симумів і мінімумів амплітуди коливань, яке утворюється шляхом пе­рерозподілу в просторі енергії хвиль, що накладаються, для випадку світлових хвиль має вигляд світлих і темних ділянок.

Умовний приклад: щоб збільшити число "посадочних місць" в ауди­торії, накладені одне на одне пальто (а) перерозподілили на столі (б) так, що на одних ділянках їх стало більше (максимум), а на інших — зовсім не залишилось (мінімум).

Інтерференційні максимуми утворюються в ділянках простору, до яких хвилі, що накладаються, прийшли з різницею ходу , яка виз­начається умовою

,

де к — ціле число, ( дорівнює парному числу половинок довжин хвиль або цілому числу довжин хвиль.)

Умова інтерференційного мінімуму:

( дорівнює непарному числу половинок довжин хвиль).

Застосування інтерференції: просвітлення "оптики" (об'єктивів фотока­мер, біноклів, мікроскопів); контроль якості обробки поверхонь (за до­помогою інтерферометрів).

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 67; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!