33. Интерференция света. Когерентность. Способы получения когерентных волн. Интерференция многих волн. Интерферометрия.

Согласно теории Максвелла свет представляет собой поперечную э/м волну, в кот. в 2-х взаимно перпендикулярных направлениях периодически измен. в-ра напряжённостей элекр. поля Е и магн. поля Н. Ур-ние свет. волны: E=E₀*cos(wt-kr)= E₀*cos2π(υt-r/R)= E₀*cosw(t-r/v), где w=2πk=2πc/R – циклическая частота световой волны, r – радиус-в-р, соед-щий источник с т-кой до волны,R=R-e_r – волновой в-р, R=2π/λ – вволновое число. Интерференция явлений усиления или ослабления амплитуды результирующей волны, в зависимости от соотношения м/у фазами склад-х 2-х или нескольких волн. Если волна поперечная, то в пространстве получится устойчивое распределение результирующей амплитуды наз-ся интерференционной картиной. Когерентность – световые волны, у кот. частоты одинаковы, т.е. w₁=w₂=w, и δ_у=const.Различают временную и пространственную когерентность. Излучение света состоит из излучений отдельных атомов источника. Оно длится очень малый промежуток времени. Минимальный промежуток времени в течении к-рого фазу волны можно считать const наз-ся временем когерентности. В реакции уст. фаза плавно изменяется, поэтому наз-ся временем когерентности; следует понимать промежуток времени, в течении к-рого фаза волны изменяется на величину не более, чем π. Величина l_ког=cτ_ког наз-ся длиной временной когерентности.2-а точечных источника, размеры и взаимное расположение которых позволяет наблюдать интерференцию, такие источники наз-ся пространственно когерентными. Когерентные волны можно получить 2-мя методами:1) разделить с помощью отражённой и преломлённой фронтовой волны, излучаемым одним источником на две части; 2) разделить точечный источник с помощью отражения и преломления амплитуду или интенсивность световой волны на две части:I=E². ∆L^max=±mλ=±2mλ/2.Оптическая разность хода 2-х когерентных волн равна либо целому числу волн, либо чётному числу полуволн. Если же разность фаз δφ=±2π(m+1/2). ∆L^min=±(m+1/2)λ=±(2π+1)λ/2. Оптическая разность хода склад-х когерентных волн = либо полу целому числу длин волн, либо нечётному числу длин волн.

Интерферометр—измерительный прибор, пр-п действия кот. основан на явл. интерференции. Пр-п действия интерферометра заключается в следующем: пучок э/м излуч. с помощью того или иного устройства пространственно разделяется на два или большее кол-во когерентных пучков. Каждый из пучков проходит различные оптические пути и возвращается на экран, создавая интерференционную картину, по кот. можно установить смещение фаз пучков. Интерферометры применяются как при точных измерениях длин, в частности в станкостроении и машиностроении, так и для оценки качества оптических поверхностей и проверки оптических систем в целом.

Интерферометр Майкельсона — двухлучевой интерферометр, изобретённый Альбертом Майкельсоном. Данный прибор позволил впервые измерить длину волны света. Конструктивно состоит из светоделительного зеркала, разделяющего входящий луч на два, которые в свою очередь, отражаются зеркалом обратно. На полупрозрачном зеркале разделённые лучи вновь направляются в одну сторону, чтобы смешавшись на экране, образовать интерференционную картину. Анализируя её и изменяя длину одного плеча на известную величину, можно по изменению вида интерференционных полос измерить длину волны, либо, наоборот, если длина волны известна, можно определить неизвестное изменение длин плеч. Радиус когерентности изучаемого источника света или другого излучения определяет максимальную разность между плечами интерферометра.

И нтерферометр Жамена, наряду с интерферометром Рэлея, представляет собой одно из наиболее чувствительных к разности фазовых набегов волн интерференционных устройств, что позволяет использовать его для точного определения показателей преломления газов при давлении, близком к.

П араллельный пучок света падает на плоскопараллельную стеклянную пластину М1, на заднюю поверхность которой нанесено металлическое зеркало. Два отраженных пучка оказываются при достаточной толщине пластины пространственно разделенными, и направляются порознь в две кюветы с исследуемым газом и газом сравнения соответственно. Прошедшие пучки отражаются от еще одной такой же стеклянной пластины М2. Таким образом, оба отраженных пучка оказываются равными по интенсивности, и сводятся в фокальной плоскости линзы L. В результате возникает интерференционная картина из горизонтальных полос.Использование оптических волокон позволяет сделать такие устройства чрезвычайно компактными и экономичными. Известны две основные схемы волоконно-оптических интерферометров: Маха-Цендера и Фабри-Перо. В волоконно-оптическом интерферометре Фабри-Перо интерференция происходит на частично отражающем сколе волокна и внешнем отражателе. Размер чувствительного элемента датчика перемещений, основанного на этом принципе, сопоставим с диаметром волоконного световода, т.е. около 0,1 мм, а его чувствительность может достигать долей ангстрема. При этом сам чувствительный элемент помехоустойчив к внешним электромагнитным наводкам.

пр-п действия торцевого волоконно-оптич интерферометра Фабри-Перо. Излуч лазерного диода 1 вводится в волоконный световод 2 и через ответвитель 3 передается на волокно 4. При этом часть излуч. отраж от торца волоконного световода 4, а другая его часть высвечивается в воздух, отраж от зеркала 5 и возвращ обратно в волоконный световод 4. Луч, отраженный от торца волоконного световода, интерферирует с лучом, отраженным от зеркала, и на фотоприемнике 5 регистрируется интенсивность изуч, изменяющаяся периодич в зависимости от расстояния x₀ между торцом световода и зеркалом