8 Способы наблюдения интерференции света

Интерференция-это сложения(наложения) когерентных волн в пространстве, приводящие к достойному распределению максимумов и минимумов интенсивности света.

Интерференция будет четкая при выполнение условия

a∙sin ω<λ/4

a-ширина щели

ω-амплетуда-угол между интерфферирующими лучами

max:Δ=m∙λ

m-номер кольца

Δ-оптическая разность хода(оптическая длина)

L=l∙n

n-показатель приложения

l-геометрическая длина

min:Δ=(αm+1)λ/2

Интерференцию можно наблюдать в отраженном и проходящем свете.

Два колебательных или волновых процесса называют некогерентными, когда они не согласованы друг с другом. Монохроматические волны-неограниченные в пространстве волны одной фиксированной частоты и постоянной амплитуды -когерентны. При распространении когерентных волн в средах с различными показателями преломления разность оптических длин путей, проходимых волнами, называется оптической разностью хода.

9 Интерференция в тонких пленках, кольцо Ньютона

Интерференционные полосы называются полосами равного наклона, если возникают при падении света на плоскопараллельную пластину(пленку) под фиксированным углом в результате интерференции лучей, отраженных от обеих поверхностей пластины и выходящих параллельно друг другу и локализованы в бесконечности.

На экране возникает система интерференционных полос -полос равной толщине, каждая из которых возникает при отражении от участков клина с одинаковой толщиной и локализованы вблизи поверхности клина.

СХЕМА РИСУНКОВ-СМОТРИМ В КОНСПЕКТЕ

Кольцо Ньютона- классический пример кольцевых полос равной толщины- наблюдается при отражении монохроматического света с длиной волны λ от воздушного зазора, образованного плоскопараллельной пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзой с большим радиусом кривизны.

Δ=2d+λ/2=(2m+1)λ/2

где λ/2­­-связано с потерей полуволны при отражении от пластинки и отсюда

2d= m λ

Далее по теореме Пифагора r²=R²-(R-r)²

Cледовательно, в отраженном свете радиусы темных колец равны

r_{m min}=

Анологично,что радиусы светлых колец определяются

r_{m max}=

10. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля.

Принцип Гюйгенса — Френеля формулируется следующим образом:

Каждый элемент волнового фронта можно рассматривать, как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.

Дифра́кция Френе́ля — дифракционная картина, которая наблюдается на небольшом расстоянии от препятствия, по условиям, когда основной вклад в интерференционную картину дают границы экрана.

На рисунке схематично изображён (слева) непрозрачный экран с круглым отверстием (апертура), слева от которого расположен источник света. Изображение фиксируется на другом экране - справа. Вследствие дифракции свет, проходящий через отверстие, расходится, поэтому область, которая была затемнена по законам геометрической оптики, будет частично освещённой. В области, которая при прямолинейном распространении света была бы освещённой, наблюдаются колебания интенсивности освещения в виде концентрических колец.

Дифракционная картина для дифракции Френеля зависит от расстояния между экранами и от расположения источников света. Её можно рассчитать, считая, что каждая точка на границе апертуры излучает сферическую волну по принципу Гюйгенса. В точке наблюдения (занимаемое вторым экраном) волны или усиливают друг друга, или гасятся в зависимости от разности хода.

Условие применимости достаточно слабо, и позволяет все характерные размеры взять как сравнимые величины, если апертура много меньше, чем длина пути. К тому же так как нас интересует только малая область недалеко от источника величины x и y много меньше чем z, предположим , что означает и r в знаменателе можно аппроксимировать выражением .

В противоположность дифракции Фраунгофера, дифракция Френеля должна учитывать кривизну волнового фронта, для того чтобы правильно учесть относительные фазы интерферирующих волн.

Электрическое поле для дифракции Френеля в точке (x,y,z) дано в виде:

Это - интеграл дифракции Френеля; он означает, что, если приближение Френеля действительно, распространяющееся поле – сферическая волна, начинающаяся в апертуре и движущаяся вдоль z. Интеграл модулирует амплитуду и фазу сферической волны. Аналитическое решение этого выражения возможно только в редких случаях. Для дальнейшего упрощения, действительного только для намного больших расстояний от источника дифракции, см. дифракция Фраунгофера.

Согласно принципу Гюйгенса-Френеля световое поле в некоторой точке пространства является результатом интерференции вторичных источников. Френель предложил оригинальный и чрезвычайно наглядный метод группировки вторичных источников. Этот метод позволяет приближенным способом рассчитывать дифракционные картины, и носит название метода зон Френеля.

Зоны Френеля, участки, на которые можно разбить поверхность световой (или звуковой) волны для вычисления результатов дифракции света (или звука).

Метод Зоны Френеля позволяет быстро и наглядно составлять качественное, а иногда и довольно точное количественное представление о результате дифракции волн при различных сложных условиях их распространения.