 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Методы получения интерференционной картины
Волновая теория света основывается на принципе Гюйгенса: каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового фронта в следующий момент времени.
Законы отражения и преломления света легко выводятся, используя принцип Гюйгенса.
Пусть на границу раздела двух сред падает плоская волна (плоскость волны - АВ), распространяющаяся вдоль направления I. Пока фронт проходит расстояние ВС (за время t), фронт вторичных волн из точки А проходит расстояние AD. При отражении: ΔАВС = ΔАОС, следовательно i1=i1. При преломле
Рис. 9.1
нии: за время t фронт падающей волны проходит расстояние ВС = v1t, а фронт преломленной - AD=v2t. Из соотношения АС = BС/sin i1 = AD/sin i2 следует:
.
Когерентность. Когерентностью называется согласованное протекание во времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов.
Монохроматические волны - это неограниченные в пространстве волны одной определенной и постоянной частоты являющиеся когерентными.
Так как реальные источники не дают строго монохроматического света, то волны, излучаемые любыми независимыми источниками света всегда некогерентны. В источнике свет излучается атомами, каждый из которых испускает свет лишь в течение времени»10-8c. Только в течение этого времени волны, испускаемые атомом, имеют постоянную амплитуду и фазу колебаний.
Немонохроматический свет можно представить в виде совокупности сменяющих друг друга коротких гармонических импульсов, излучаемых атомами - волновых цугов .
Средняя продолжительность одного цуга τког называется временем когерентности .
Если волна распространяется в однородной среде, то фаза колебаний в определенной точке пространства сохраняется только в течение времени когерентности. За это время волна распространяется в вакууме на расстоянии lког = с τког,, называемом длиной когерентности (или длиной цуга). Поэтому наблюдение интерференции света возможно лишь при оптических разностях хода, меньших длины когерентности для используемого источника света.
Временная когерентность - это определяемая степенью монохроматичности волн когерентность колебаний, совершающихся в одной и той же точке пространства. Временная когерентность существует до тех пор, пока разброс фаз в волне в данной точке не достигнет π.
Длина когерентности - расстояние, на которое перемещается волна за время когерентности.
В плоскости, перпендикулярной направлению распространения цуга волн, случайные изменения разности фаз между двумя точками увеличиваются по мере увеличения расстояния между ними. Пространственная когерентность - когерентность колебаний в один и тот же момент времени, но в разных точках такой плоскости - теряется, если разброс фаз в этих точках достигает π. Длина пространственной когерентности (радиус когерентности):
, где λ - длина волны, Δφ - разность фаз.
Источники должны быть пространственно когерентными, чтобы возможно было наблюдать интерференцию излучаемых ими световых волн.
Интерференция света - сложение в пространстве двух или нескольких когерентных световых волн, при котором в разных его точках получается усиление или ослабление амплитуды результирующей волны.
Условие интерференционного максимума:
Если оптическая разность хода Δ равна целомучислу длин волн в вакууме (четному числу полуволн) 
, то 
и колебания будутпроисходить в одинаковой фазе.
Условие интерференционного минимума. Если оптическая разность хода Δ равна нечетному числуполуволн 
, то 
и колебания будут происходитьв противофазе.
Методы наблюдения интерференции.
До изобретения лазеров, во всех приборах когерентные световые пучки получали разделением волны, излучаемой одним источником, на две части, которые после прохождения раз-
Рис.9.2 ных оптических путей накладывали друг на друга и наблюдали интерференционную картину.
1. Метод Юнга. Свет от ярко освещенной щели S падает на две щели S1 и S2, играющие роль когерентных источников. Интерференционная картина ВС наблюдается на экране Э.
2. Зеркала Френеля. Свет от источника S падает расходящимся пучком на два плоских зеркала А1О и А2О, расположенных под малым φ. Роль когерентных источников играют мнимые S1 и S2 изображения источника S. Интерференционная картина наблюдается на экране Э, Рис. 9.3
защищенном от прямого попадания света заслонкой.
Поиск по сайту: