Интерференция света

Содержание

Слайд 2

3.1. Когерентность и монохроматичность световых волн

3.1. Когерентность и монохроматичность световых волн

Слайд 3

Результирующие колебания

Результирующие колебания

Слайд 4

Результирующие колебания

Результирующие колебания

Слайд 5

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

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

времени и пространстве нескольких колебательных или волновых процессов.

Две волны называются когерентными, если разность их фаз в каждой точке пространства с течением времени не изменяется.

Слайд 6

τ ≈ 10-8 с Прерывистое излучение света атомами в виде отдельных

τ ≈ 10-8 с

Прерывистое излучение света атомами в виде отдельных коротких

импульсов называется волновым цугом.

Средняя продолжительность одного цуга τког называется временем когерентности.

Ряд физических процессов, происходящих в источнике света, определяет тот наименьший интервал времени, в течение которого фазу и амплитуду испускаемой волны можно считать постоянными. Этот промежуток времени называется временем когерентности.

Время когерентности – время, за которое случайное изменение фазы волны достигает значения π.

В двух самостоятельных источниках света атомы излучают независимо друг от друга.

Слайд 7

Длина когерентности – расстояние на которое распространяется волна за время, пока

Длина когерентности – расстояние на которое распространяется волна за время, пока

ее фаза и амплитуда остаются в среднем постоянными.

Длина когерентности – расстояние, на котором случайное изменение фазы достигает значения π.

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

Наряду с временной когерентностью для описания когерентных свойств волн в плоскости, перпендикулярной направлению их распространения, вводится понятие пространственной когерентности.

Слайд 8

где λ - длина волны света, Δϕ - угловой размер источника.

где λ - длина волны света, Δϕ - угловой размер источника.


При угловом размере Солнца на Земле ϕ ≈ 10-2 рад и λ ≈ 0,5 мкм

ρког≈ 0,025 мм

При таком малом радиусе когерентности невозможно непосредственно наблюдать интерференцию солнечных лучей, поскольку разрешающая способность человеческого глаза на расстоянии наилучшего зрения составляет лишь 0,1 мм.

Радиусом когерентности (или длиной пространственной когерентности) называется максимальное поперечное направлению распространения волны расстояние, на котором возможно проявление интерференции.

ПРИМЕР

Слайд 9

3.2. Интерференция света от двух источников – световой вектор (3.1) А1,

3.2. Интерференция света от двух источников

– световой вектор

(3.1)

А1, А2, ϕ1, ϕ2

– амплитуды и начальные фазы колебаний

(3.2)

где а = а1 + а2

Слайд 10

О А2 А1 А ϕ1 ϕ2 ϕ (3.3) (3.4)

О

А2

А1

А

ϕ1

ϕ2

ϕ

(3.3)

(3.4)

Слайд 11

(3.5) (3.6) (3.7)

(3.5)

(3.6)

(3.7)

Слайд 12

Для количественной оценки качества интерференционной картины Майкельсоном было введено понятие видимость

Для количественной оценки качества интерференционной картины Майкельсоном было введено понятие видимость

полос V, определяемое через соотношение интенсивностей максимумов и минимумов:

Интерференцией света называют явление перераспределения энергии световых волн в пространстве, возникающее при наложении двух или большего числа когерентных волн.

Слайд 13

Как можно создать условия, необходимые для возникновения интерференции световых волн? Применяют

Как можно создать условия, необходимые для возникновения интерференции световых волн?

Применяют

метод разделения волны, излучаемой одним источником, на две части, которые после прохождения разных оптических путей накладываются друг на друга, и наблюдается интерференционная картина.

О

М

n1

n2

S1

S2

где λ0 – длина волны в вакууме и

Слайд 14

Произведение геометрической длины s пути световой волны в данной среде на

Произведение геометрической длины s пути световой волны в данной среде на

показатель n преломления этой среды называется оптической длиной волны L

Если оптическая разность хода равна целому числу волн в вакууме

(3.8) является условием интерференционного максимума

Если оптическая разность хода

(3.9) является условием интерференционного минимума

Δ=L2 – L1 – разность оптических длин проходимых волнами путей – называется оптической разностью хода

(3.8)

(3.9)

Слайд 15

Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников S1 S2 s1 s2

Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников

S1

S2

s1

s2

X

x

0

Условия минимумов:

– ширина интерференционной полосы.

(3.10)

Условия

максимумов:

(3.11)

(3.12)

(3.13)

Слайд 16

1. Опыт Юнга. Юнг получал полосы интерференции по способу, описанному им

1. Опыт Юнга.

Юнг получал полосы интерференции по способу, описанному им в

публичных лекциях 1807 г

3.3. Методы наблюдения интерференции света

S

S1

S2

l

d

Э

интенсивность

Слайд 17

Задолго до Юнга, в 1665 г., аналогичный опыт был поставлен Гримальди.

Задолго до Юнга, в 1665 г., аналогичный опыт был поставлен Гримальди.


Оценим ширину интерференционной полосы

d = 1 мм, l = 1 м

Красный свет λ = 600 нм

d

l

Слайд 18

2. Бипризма Френеля. Э S Θ ϕ ϕ ϕ ϕ S2 S1 d a b

2. Бипризма Френеля.

Э

S

Θ

ϕ

ϕ

ϕ

ϕ

S2

S1

d

a

b