Дифракция света

доцент кафедры
ОФ ЕНМФ ТПУ
*
Колебания и волны.
Геометрическая и волновая

Юнга
8.3 Когерентность и монохроматичность
8.4 Методы наблюдения интерференции
8.5 Интерференция в

8.6 Применение интерференции света

взаимно, между собой и ferio – ударяю, поражаю) – пространственное

распространяются в противоположных направлениях и интерферируют с образованием стоячей волны.

которых  r2 - r1 = λ (1/2+n), поверхность жидкости не

от источника до стенки r кратно целому числу полуволн, исходная

между точечным источником и стенкой кратно целому числу полуволн плюс

света наиболее отчетливо обнаруживают себя в интерференции и дифракции.

колебания при сложении колебаний направленных вдоль одной прямой

возбужденных волнами в некоторой точке пространства остается постоянной во времени,

В случае некогерентных волн разность фаз

непрерывно изменяется.

член.

,
; в минимуме

, интенсивность

где

; в максимуме

Интенсивность световой волны J равна квадрату амплитуды А. Тогда суммарная интенсивность:

всюду одинакова и, равна сумме интенсивностей, создаваемых каждой из волн

Некогерентность естественных источников света обусловлена тем, что излучение тела слагается из волн, хаотически испускаемых многими атомами.
Фазы каждого цуга волны, испускаемого отдельным атомом никак не связаны друг с другом. Атомы излучают хаотически.

в процессе акта излучения одного атома, называется цугом волн или

Процесс излучения одного цуга атома длится

Длина цуга

В одном цуге укладывается примерно

длин волн.

которая характеризует контраст интерференционных полос:



где Imax и Imin –

-


Оптическая разность хода -
L – оптическая длина пути;

вторая

Рассмотрим интерференцию двух когерентных волн:

целому числу длин волн

(7.2.3)

- условие интерференционного максимума.
Если оптическая разность

(7.2.4)

- условие интерференционного минимума.

с небольшим отверстием. Пройдя через отверстие, свет доходит до второго

Классический интерференционный опыт Юнга

преломления среды – n.

и вниз от него располагаются максимумы (минимумы) первого

(
),

) порядков, и т. д.

Максимумы интенсивности будут наблюдаться в координатах:
(m = 0, 1,

а минимумы – в координатах:

- ширина интерференционной полосы.

Измерив

, зная l и d, можно вычислить длину волны λ. Именно так вычисляют длины волн разных цветов в спектроскопии.

интерференции волн является их когерентность, т.е. согласованное протекание во времени

время когерентности

За промежуток времени
разность фаз колебаний
изменится

Время когерентности – время, по истечению которого разность фаз волны в некоторой, но одной и той же точке пространства, изменяется на π.

процессе излучения одного атома) – расстояние между точками, разность фаз

Когерентность колебаний которые совершаются в одной и той же точке пространства, определяемая степенью монохроматичности волн, называется временнóй когерентностью.

данной волне, тем меньше время когерентности.
Предельный наблюдаемый порядок интерференции

позволяют наблюдать интерференцию, называются пространственно-когерентными.
Радиусом когерентности

Пространственная когерентность

ρк – радиус пространственной когерентности;
λ – длина волны;
θ – угловой размер источника.

размер источника;
λ – длина волны;
Ω - апертура интерференции

- интерференционные схемы с большой апертурой требуют источников малых размеров.

ω1t +φ01 – ω2 t – φ02 = const,
откуда следует

во многих отношениях наблюдать проще, чем в опытах с делением

хода
с учетом потери
полуволны:

пластинки можно использовать интерферометр Майкельсона :
Рисунок 7.11

полосы, при отражении от тонких пленок - окрашены. Поэтому такое

участков клина с одинаковой толщиной, поэтому их называют полосами равной

Рис. 7.15

поверхностей тонкого воздушного клина, интерферируют и образуют светлые и темные

Кольцевые полосы равной толщины, наблюдаемые в воздушном зазоре
между соприкасающимися выпуклой

кольца

например интерферометра Майкельсона, если одно из зеркал М1 отклонить на

Рисунок 7.11

рассеянным светом в котором
содержаться лучи разных направлений.
полосы равной

)

параллельным пучком света.

полос зависит от длины волны и разности хода лучей, позволяет

(в т.ч. фазовые), в которой распространяются волны, или отклонения формы

через него), с «опорной» волной лежит в основе голографии (в

в пространстве
Способ получения голограммы.
На фотопленку попадают как отраженный

создании сложных излучающих систем (антенн) для электромагнитных и акустических волн.

сферической антенной в Аресибо на острове Пуэрто-Рико, установленный в огромном

фильтров.
Рисунок 7.15

пропускания !

линз и солнечных батарей
Min интерференции

Для получения коэффициента отражения
(такие зеркала используются в лазерных резонаторах)