1. Интерференция света. Когерентность и Монохроматичность световых волн.
Интерференция света — перераспределение интенсивности света в результате наложения (суперпозиции) нескольких когерентных световых волн. Это явление сопровождается чередующимися в пространстве максимумами и минимумами интенсивности. Её распределение называется интерференционной картиной. В физике когерентностью называется скоррелированность (согласованность) нескольких колебательных или волновых процессов во времени, проявляющаяся при их сложении. Колебания когерентны, если разность их фаз постоянна во времени и при сложении колебаний получается колебание той же частоты. Монохроматическое излучение — электромагнитное излучение, обладающее очень малым разбросом частот, в идеале — одной частотой (длиной волны). Монохроматическое излучение формируется в системах, в которых существует только один разрешённый электронный переход из возбуждённого в основное состояние.
2. Временная и пространственная когерентность.
Понятие временной когерентности можно связать с контрастом интерференционной картины, наблюдаемой в результате интерференции двух волн, исходящих из одной и той же точки поперечного сечения пучка (полученных методом деления амплитуд). Временная когерентность волны характеризует сохранение взаимной когерентности при временном отставании одного из таких лучей по отношению к другому. При этом мерой временной когерентности служит время когерентности – максимально возможное время отставания одного луча по отношению к другому, при котором их взаимная когерентность ещё сохраняется. Временная когерентность определяется степенью монохроматичности. Пространственная когерентность — когерентность колебаний, которые совершаются в один и тот же момент времени в разных точках плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны. Понятие пространственной когерентности введено для объяснения явления интерференции (на экране) от двух разных источников (от двух точек удлиненного источника, от двух точек круглого источника и т. п.). Так при определённом расстоянии от источников разность оптического хода будет такой, что фазы двух волн будут отличаться на π. В результате этого приходящие волны от различных частей источника в центр экрана будут уменьшать значение мощности по сравнению с максимальным, которое имело бы место, если бы все волны имели одинаковую фазу.
3. Расчёт интерференционной картины от двух когерентных источников.
4. Интерференция в тонких пленках.
Получить
устойчивую
интерференционную
картину
для
света
от
двух
разделённых
в
пространстве
и
независящих
друг
от
друга
источников
света
не
так
легко,
как
для
источников
волн
на
воде.
Атомы
испускают
свет
цугами
очень
малой
продолжительности,
и
когерентность
нарушается.
Сравнительно
просто
такую
картину
можно
получить,
сделав
так,
чтобы
интерферировали
волны
одного
и
того
же
цуга.
Так,
интерференция
возникает
при
разделении
первоначального
луча
света
на
два
луча
при
его
прохождении
через
тонкую
плёнку,
например
плёнку,
наносимую
на
поверхность
линз
у
просветлённых
объективов.
Луч
света,
проходя
через
плёнку
толщиной
,
отразится
дважды
—
от
внутренней
и
наружной
её
поверхностей.
Отражённые
лучи
будут
иметь
постоянную
разность
фаз,
равную
удвоенной
толщине
плёнки,
отчего
лучи
становятся
когерентными
и
будут
интерферировать.
Полное
гашение
лучей
произойдет
при
,
где
—
длина
волны.
Если
нм,
то
толщина
плёнки
равняется
550:4=137,5 нм.
Лучи соседних участков спектра по обе стороны от нм интерферируют не полностью и только ослабляются, отчего плёнка приобретает окраску. В приближении геометрической оптики, когда есть смысл говорить об оптической разности хода лучей, для двух лучей
— условие
максимума;
— условие
минимума,
где
k=0,1,2... и
—
оптическая
длина
пути
первого
и
второго
луча,
соответственно.
Явление интерференции наблюдается в тонком слое несмешивающихся жидкостей (керосина или масла на поверхности воды), в мыльных пузырях, бензине, на крыльях бабочек, в цветах побежалости, и т. д.