47. Принцип Гюйгенса. Интерференция света. Условия минимумов и максимумов интерференции.

Распространение световой волны в пространстве можно объяснить с помощью принципа Гюйгенса, который устанавливает способ построения фронта волны в момент времени t + Dt по известному положению фронта волны в момент времени t (рис. 2). Согласно принципу Гюйгенса каждую точку на первичном волновом фронте следует рассматривать как источник вторичной сферической волны. Поэтому, изобразив ряд сферических волн, исходящих из первичного волнового фронта, а, затем, построив их огибающую, мы получим форму и положение всей волны в более поздний момент времени (рис. 2). Интерференцией света называется явление взаимного усиления или ослабления двух когерентных волн при их наложении в пространстве. Для возникновения интерференции волн

н еобходимо:

1) чтобы волны имели одинаковую частоту

2) разность фаз колебаний полей в этих волнах оставалась постоянной во времени.

В этом случае интерференционная картина не размывается со временем и не перемещается в пространстве. Волны, удовлетворяющие указанным условиям, называются когерентными. Существует много способов получения когерентных волн, но обычно используется один принцип: делят одну волну, идущую от источника, на две волны. Эти волны будут когерентны и смогут интерферировать.

Рис. 3 демонстрирует получение когерентных волн по способу Юнга. Первичный фронт волны делится на два фронта волны щелями S₁ и S₂.

Получение интерференционной картины на двух щелях

Условия минимумов и максимумов интерференции

Р ассмотрим понятие оптической разности хода. Пусть S₁ и S₂ источники света (см. рис.5). В точке В экрана волны, идущие от этих источников накладываются, при этом первая волна проходит геометрический путь x₁=S₁В, а вторая – x₂=S₂В. Если волны распространяются в различных средах, то оптической разностью хода Δх называют разность между оптическим ходом первого и второго луча

, где n₁ и n₂ показатели преломления двух сред.

Разность хода и разность фаз (d₂ - d₁) связаны соотношением

Отсюда видно, что при разности фаз равной p (d₂ - d₁ = p), разность хода интерферирующих волн равна половине длине волны l/2. Тогда условия максимумов интерференции можно сформулировать следующим образом: максимальное усиление результирующего колебания наступает, если оптическая разность хода слагаемых волн равна четному числу длин полуволн, т.е.

- условие максимума. Аналогично формулируется условие минимумов:

ослабление результирующего колебания будет, если оптическая разность хода слагаемых волн равна нечетному числу длин полуволн, т.е. - условие минимума, где m=0,1,2,… называется порядком интерференционного

максимума или минимума.

48. Дифракция света. Дифракционная решетка. Разрешающая способность дифракционной решетки.

Дифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного распространения, когда свет, огибая препятствие, проникает в область геометрической тени (рис. 6). Согласно принципу Гюйгенса все вторичные источники когерентны между собой, поэтому, если за щелью поставить экран, то на экране будем наблюдать перераспределение интенсивности, т.е. в одних местах экрана будет происходить усиление светового потока, в других, наоборот, ослабление. Таким образом, дифракционная картина также как и интерфе ренционная, представляет собой перераспределение интенсивности (рис. 7).

Современные фармацевтические лаборатории не обходятся без спектрального анализа лекарственных препаратов. При этом виде анализа используют разложение белого света на составляющие его цвета (красный, желтый, зеленый и т.д.) Хорошей

разрешающей способностью обладают спектральные приборы, в которых разложение осуществляется с помощью дифракционных решеток. Дифракционная решётка – это оптический прибор, представляющий собой совокупность большого числа N параллельных, равноотстоящих друг от друга штрихов одинаковой формы, нанесённых на плоскую или вогнутую оптическую поверхность. Расстояние между соседними щелями d называется периодом решетки. Условие главных максимумов

d sinφ = ± ml. Число m указывает порядок главного максимума. Разрешающая спо-

собность дифракционной решетки определится как: , где Dl - разница

длин волн линий спектра, которые можно различить.