Інтерференція світла, фізика
Інтерференція- взаємне посилення або ослаблення двох або більшого числа хвиль при їх накладенні один на одного.
В результаті інтерференції відбувається перерозподіл енергії світлового випромінювання в просторі. Стійка (стаціонарна, постійна в часі) інтерференційна картина спостерігається при додаванні когерентних хвиль.
Латинське слово «cohaerens» означає «що знаходиться в зв'язку». І в повній відповідності з цим значенням під когерентністю розуміють корелювати протікання в часі і просторі декількох хвильових процесів.
Вимога когерентності хвиль - ключове при розгляді інтерференції. Розберемо його на прикладі складання двох хвиль однакової частоти. Нехай в деякій точці простору вони збуджують однаково спрямовані (E̅1 ↑↑ E̅2) коливання: E̅1 sin (ω̅t + φ1) і E̅2 sin (ω̅t + φ2). Тоді величина амплітуди результуючого коливання E̅ sin (ω̅t + φ) дорівнює
де δ = φ1 -φ2. Якщо різниця фаз δ постійна в часі, то хвилі називаються когерентними.
Для некогерентних хвиль δ випадковим чином змінюється в часі, тому середнє значення cosδ дорівнює нулю. Оскільки інтенсивність хвилі пропорційна квадрату амплітуди, то в разі складання некогерентних хвиль інтенсивність результуючої хвилі I просто дорівнює сумі інтенсивностей кожної з хвиль:
При додаванні ж когерентних хвиль інтенсивність результуючого коливання
в залежності від значення cosδ. може приймати значення і великі, і менші, ніж I1 + I2. Так як значення δ в загальному випадку залежить від точки спостереження, то і інтенсивність результуючої хвилі буде різною в різних точках. Саме це малося на увазі, коли вище говорилося про перерозподіл енергії в просторі при інтерференції хвиль.
Плоска світлова хвиля, що падає з повітря на тонку скляну пластину розділяється на дві когерентні хвилі, які збираються лінзою на екрані, розташованому у фіскальній площині лінзи. Якщо оптична різниця ходу Δ = n (AB + BC) - AD + λ / 2 = mλ (m = 1, 2, 3 ...), в точці спостерігається яскрава пляма, якщо Δ = (2m + 1) λ / 2, то пляма здається темним. В даному випадку відбувається розподіл амплітуди
Випромінювання з високим ступенем когерентності отримують за допомогою лазерів. Але якщо немає лазера, когерентні хвилі можна отримати, розділивши одну хвилю на кілька. Зазвичай використовують два способи «поділу» - поділ хвильового фронту і розподіл амплітуди. При розподілі хвильового фронту интерферируют хвильові пучки, спочатку поширювалися від одного джерела в різних напрямках, які потім за допомогою оптичних приладів зводять в одній області простору (її називають полем інтерференції). Для цього використовують бізеркала і біпрізми Френеля. билинзи Біє і ін.
Щоб перерахувати «кольору» різних ділянок оптичного діапазону в порядку убування довжини хвилі - червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий, досить згадати фразу: «Кожен мисливець бажає знати, де сидить фазан».
Явище інтерференціісвета в XVII в. досліджував Ньютон. Він спостерігав інтерференцію світла в тонкому повітряному зазорі між скляною пластинкою і покладеної на неї лінзою. Яка утворюється в такому досвіді интерференционную картину так і називають - кільця Ньютона. Однак Ньютон не зміг виразно пояснити появу кілець в рамках своєї нової теорії світла. Лише на початку XIX століття спочатку Т. Юнг, а потім О.Френель зуміли пояснити освіту інтерференційних картин. І той, і інший були прихильниками хвильової теорії світла.
Під час експерименту Юнга (а) використано поділ хвильового фронту. Два круглих або щілиноподібних отвори служили джерелом когерентних хвиль. S - дугова лампа; S0 - щілину шириною 0,25 мм; S1 і S2 - щілини шириною 0,1 мм на відстані 0,7 мм. На рис. (Б) показана інтерференційна картина, яка спостерігається за схемою Юнга
На цій сторінці матеріал за темами: