Интерференция света. Глава 2. Волновые свойства света

Глава 2. Волновые свойства света.

Явление интерференции света – это одно из проявлений волновой природы света. С этим явлением мы познакомились ранее при изучении механических волн. Вспомним, что мы знаем об этом явлении.

Интерференцией называется наложение волн, дающее неизменную во времени картину распределения максимумов и минимумов колебаний в пространстве. Для наблюдения такой устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы источники колебаний были когерентными, т.е имели одинаковую и не изменяющуюся во времени частоту (такие источники называются монохроматическими) и постоянную разность фаз.

Рис. 2.1.1.

Результат сложения волн от двух когерентных источников S₁ и S₂ в точке M (рис. 2.1.1) приводит к следующим условиям (см. §4 гл. 2 разд. IV):

условие максимума интерференционной картины:

, (2.1.1)

при котором в точку M приходят волны с одинаковой фазой и усиливают друг друга; и

условие минимума интерференционной картины:

, (2.1.2)

при котором в точку M приходят волны в противофазе и, соответственно, гасят друг друга. Здесь

(2.1.3)

- геометрическая разность хода.

Проделаем простейший опыт. Пусть в комнате висят две одинаковые лампочки. Включим одну из них, затем включим вторую. Станет светлее, но интерференционной картины на стенах наблюдаться не будет. Почему? Даже если возьмем монохроматические источники света, излучающие свет одинаковой частоты, всё равно результат будет отрицательным. Чтобы объяснить этот результат следует рассмотреть природу испускания света.

Свет испускается атомами при переходе из более возбужденного состояния в менее возбужденное. Время такого перехода с. Поэтому волна, излучаемая атомом, представляет собой обрывок синусоиды - цуг (рис. 2.1.2). Длина цуга равна м.

Рис. 2.1.2.

Так как свет излучается одновременно огромным количеством атомов, и излучают они независимо друг от друга, то реальная световая волна представляет собой набор волновых цугов с хаотически меняющими фазами. Таким образом, при наложении световых волн от разных источников света, и даже от разных атомов с произвольно меняющейся разностью фаз устойчивая интерференционная картина невозможна.

Для того, чтобы возникла устойчивая интерференционная картина необходимо наложить друг на друга с небольшой разностью фаз части излучения одного и того же атома. Подобная схема была реализована в следующем опыте.

Поиск по сайту: