Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Декабря 2010 в 22:59, реферат
Закон независимости световых пучков геометрической оптики означает, что световые пучки встречаясь, не воздействуют друг на друга. В явлениях, в которых проявляется волновая природа света, этот закон утрачивает силу. При наложении световые волн в общем случае выполняется принцип суперпозиции: результирующий световой вектор является суммой световых векторов отдельных волн. При этом может получиться волна, интенсивность которой не будет равна сумме интенсивностей складывающихся волн.
,
где l – расстояние между источником
света и щелями. Определяя угловой размер
источника
и используя связь длин волн в вакууме
и среде
, получаем условие
. (15)
Формула
(15) определяет угловые размеры источника,
при которых наблюдается
. (16)
В соответствии с принципом Гюйгенса, реальный источник света в данной схеме можно заменить псевдоисточниками, расположенными на месте щелей. Отсутствие интерференционной картины означает, что волновые колебания этих источников некогерентны. Введем расстояние , при смещении на которое в направлении, поперечном распространению света, волновые колебания становятся некогерентными. Колебания в двух точках, отстоящих друг от друга на расстояние , будут частично когерентными. Расстояние называется радиусом когерентности. Из (16) следует
.
Угловой размер Солнца составляет около 0,01 рад, длина световых волн ~0,5 мкм. Следовательно, радиус когерентности приходящих от Солнца световых волн имеет значение мм. При использовании Солнца в качестве источника света щели следует располагать на расстоянии, меньшем 0,05 мм, а для наблюдения отчетливых интерференционных полос нужно брать d ~ 0,02 мм. Юнг получил интерференцию в 1802 г. от двух щелей, увеличив пространственную когерентность падающего на щели света. Такое увеличение Юнг осуществил, пропустив предварительно свет через небольшое отверстие в непрозрачном экране.
Излучение лазера, по сравнению с естественным светом, обладает огромной временной и пространственной когерентностью. Временная когерентность имеет значение порядка 10–5 с (гелий-неоновый лазер) а пространственная когерентность наблюдается во всем поперечном сечении светового пучка.
Методы наблюдения интерференции света.
1. Метод Юнга. Источником сета служит ярко освещенная щель S (рис), от которой световая волна падает на две узкие равноудаленные щели и , параллельные щели S. Таким образом, щели играют роль когерентных источников. Интерференционная картина наблюдается на экране (Э), расположенном на некотором расстоянии от щелей и . В такой постановке Юнг осуществил первое наблюдение интерференции.
2. Зеркала Френеля. Два плоских зеркала (рис.), расположены относительно друг друга под небольшим углом ( ). На расстоянии r от линии пересечения зеркал параллельно ей находится прямолинейный источник света S. Световые пучки, отразившись от зеркал, являются мнимыми изображениями S в зеркалах. Мнимые источники и взаимно когерентны, и их световые пучки интерферируют в области взаимного перекрытия. От прямого попадания света на экран предохраняет заслонка.
Бипризма Френеля. Она состоит из двух одинаковых с общей гранью призм с малыми преломляющими углами (рис.). Свет от прямолинейного источника S преломляется в обеих призмах, в результате чего образуются две когерентные цилиндрические волны, исходящих из мнимых источников и . На поверхности экрана в некоторой его части происходит наложение этих волн и наблюдается интерференция.