Кузнецов Сергей Иванович доцент кафедры ОФ ЕНМФ ТПУ вторник, 16 апреля 2019

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.

мах
Δ12 = m λ
Условие min
Δ12 = (m ± 1/2) λ
m

(10)

(11)

(12)

(13)

9

стороны.
- «Ёжик» векторов
(фото за Δt)
Каждый вектор Е – это

За 10-8 с. атом «вспыхнул» и «погас» , испустив некоторую ∑ квантов hν (λν = c), т.е. определённый набор длин волн – цуг волн.

Этот набор обусловлен соответствующими переходами электронов из возбуждённого состояния в нормальное.

7

акта излучения одного атома, называется цугом волн или волновым цугом.

Процесс излучения одного цуга атома длится

Длина цуга

В одном цуге укладывается примерно

длин волн.

λ= const

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

падающий на границу раздела 2-х сред многократно отражается и преломляется.
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
i
r
r
r
i
А
В
С
К
Т
n

d

наблюдать проще, чем в опытах с делением волнового фронта. Один

хода
с учетом потери
полуволны:

пластинки можно использовать интерферометр Майкельсона :
Рисунок 7.11

от тонких пленок - окрашены. Поэтому такое явление называют цвета

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

солнечных батарей
Min интерференции

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

такое цуг волн и волновой пакет?
4. Суть интерференции света, условия

5. Понятие временной и пространственной интерференции.

6. Способы получения когерентных световых источников.

45

в отраженном и проходящем свете для полос равного наклона и

8. Применение интерференции.

46

ход интерферирующих лучей в зеркалах Френеля, бипризмах Френеля и Бийе.
3.

4. Получить аналитическое выражение для условий max и min при интерференции в тонких пленках в отраженном и проходящем свете для полос равного наклона и равной толщины.

47

Построить ход лучей в интерферометрах Майкельсона, Линника, Жамена.
48

нм
 585-620 нм
575-585 нм
 550-575 нм
510-550 нм
 480-510 нм
450-480 нм
380-450 нм

медного купороса,
Определены оптимальные условия выращивания
кристаллов