Способы наблюдения интерференции. Зеркала Френеля.

Получить картину интерференции световых волн достаточно трудно. Причина этого в том, что световые волны, излучаемые различными источниками, не согласованы друг с другом. Они должны иметь одинаковые длины волн и постоянную разность фаз в любой точке пространства5[5]. Равенства длин волн достичь нетрудно, используя светофильтры. Но осуществить постоянную разность фаз невозможно, из-за того, что атомы разных источников излучают свет независимо друг от друга6[6].Тем не менее интерференцию света удается наблюдать. Например, радужный перелив цветов на мыльном пузыре или на тонкой пленке керосина или нефти на воде. Английский ученый Т.Юнг первым пришел к гениальной мысли, что цвет объясняется сложением волн, одна из которых отражается от наружней поверхности, а другая  от внутренней. При этом происходит интерференция7[7] световых волн. Результат интерференции зависит от угла падения света на пленку, ее толщины и длины волны. Зеркала Френеля. Френель предложил в качестве двух когерентных источников воспользоваться двумя изображениями одного и того же действительного источника света в двух плоских зеркалах.

где A1O и А2O − два плоских зеркала, расположенных под углом φ; S − источник света, находящийся на расстоянии r от места соприкосновения зеркал в точке О.

Для построения изображений источника S в обоих зеркалах воспользуемся тем, что мнимое изображение, даваемое плоским зеркалом, лежит за зеркалом на таком же расстоянии, на каком объект лежит перед зеркалом. Проведем из точки О окружность с радиусом r = OS и опустим из точки S перпендикуляр на продолжение прямой ОА1; точка пересечения продолжения этого перпендикуляра с окружностью В1 даст изображение источника S в первом зеркале ОА1. Так же построим изображение В2 даваемое во втором зеркале ОA2. С другой стороны, изображение B2 лежит в той точке, куда переместилось бы изображение В1 при повороте первого зеркала ОА1 на угол φ. Поэтому <B1OB2 = 2φ, и линейное расстояние d между В1 и В2 приближенно равно 2φr:

d = 2φr. (1) Свет от обоих изображений В1 и В2 падает на экран DD/, отстоящий от зеркал на расстоянии Lo. Заслонка Е мешает попадать на экран DD/ прямому свету от источника S. Так как оба изображения B1 и В2 воспроизводят колебания одного и того же действительного источника, то они когерентны, и на экране DD/ наблюдаются интерференционные полосы. Расстояние между полосами Δl равно Δl = λL/d, где L − расстояние от источников до места наблюдения полос.

Подставляя сюда вместо d его значение по (1) и замечая, что приближенно L = Lo + r, получим Δl = (Lo + r)λ/(2φr), или отсюда λ = 2φr•Δl/(Lo + r). Так как в последней формуле все величины, стоящие в правой части, доступны измерению, то из нее видно, что опыт с зеркалами Френеля позволяет измерить длину световых волн λ. Зеркала в опыте Френеля приходится располагать под весьма малым углом φ друг к другу, так как иначе полосы получаются слишком узкими. Источник света берется в виде узкой щели, параллельной ребру О, образованному зеркалами. При этом интерференционные максимумы имеют вид прямых параллельных полос. При наблюдении в белом свете центральная полоса получается белая (k = 0, усиливаются лучи всех длин волн λ), остальные − окрашенные.Бипризма Френеля. Этот опыт представляет собою простой вариант с бизеркалами Френеля. Свет от источника S преломляется в двух призмах с малыми преломляющими углами A и A/ (рисунок),