1)Інтерференція світлових хвиль. Когерентність світлових хвиль.

Інтерференція світла - це складання полів світлових хвиль від двох або декількох (порівняно невеликого числа) джерел. У загальному випадку поляризація кожної з інтерферуючих хвиль (тобто напрямок, уздовж якого коливається вектор електричного поля; магнітне поле не враховується) має свій напрямок, і складання двох хвиль є векторне складання. Зазвичай розглядають інтерференцію хвиль, які мають однакову поляризацію. Тоді хвилі складаються алгебраїчно. Нехай є два джерела гармонійних електромагнітних хвиль, що створюють на деякому віддаленні від себе в точці спостереження поля, що коливаються в такий спосіб: E1 (t) = E1 cos (wt + j1), E2 (t) = E2 cos (wt + j2). Е1 і Е2 - амплітуди коливань; j1 і j2 - їх фази. E1 = E2 = E0. Тоді результуюче коливання має вигляд: E = 2E0 cos1 / 2 (j1 - j2) cos [wt + +1 / 2 (j1 + j2)] = ER cos (wt + jR). Отже, результуюче коливання є також синусоїдальну коливання, але з іншими амплітудою і фазою: ER = 2E0 cos1 / 2 (j1 - j2), jR = 1 / 2 (j1 + j2). Результуюче поле має амплітуду, пов'язану з амплітудами співвідношенням E2R = E21 + E22 + 2E1E2cos (j2 - j1). Необхідною умовою інтерференції хвиль є їх когерентність, тобто узгоджене перебіг у часі та просторі декількох коливальних або хвильових процесів. Цій умові задовольняють монохроматичні хвилі - необмежені в просторі хвилі однієї певної і строго постійної частоти. Так як ні один реальний джерело не дає строго монохроматичного світла, то хвилі, які випромінює будь-якими незалежними джерелами світла, завжди некогерентних. Спектр частот реальної хвилі має кінцеву ширину. Якщо в якийсь момент часу хвилі були у фазі, через деякий час різниця фаз буде вже дорівнює π (хвилі в протифазі). Таку хвилю можна наближено вважати монохроматичної тільки протягом часу

2)Методи спостереження інтерференції світла.

Інтерференція спостерігається інерційним приймачем випромінювання в області перекриття двох когерентних світлових пучків. Для їх створення потрібно в обсязі когерентності виділити два вторинних джерела світла і за допомогою того чи іншого способу здійснити накладання цих пучків. Отримати експериментально когерентні джерела в оптичному полі випромінювання лазера порівняно просто. Найважче здійснити для теплових джерел світла. У цьому випадку для отримання когерентних джерел застосовуються два експериментальні методи: метод поділу амплітуди і метод поділу фронту хвилі. У першому методі світло від джерела потрапляє на світлорозподільну пластину, відображені і проходять промені світла мають приблизно однакові амплітуди. Так як промені утворилися з поділу одного і того ж цугу хвилі, то вони когерентні. У другому методі когерентні випромінювання виходять за допомогою тих чи інших оптичних пристроїв, наприклад отворів, дзеркал, лінз і т.д., розташованих на поверхні фронту хвилі.

При освітленні системи монохроматичним світлом у відбитому світлі будуть спостерігатись світлі та темні кільця сталих радіусів r , які чергуються (рис.8). Радіуси темних кілець визначаються за умовою мінімумів інтерференції : Δ = (2m + 1)λ/2, тобто r2/R + λ/2 = mλ + λ/2,

тому радіус m – го темного кільця дорівнює: rm = (mλR)1/2 . (20)

Радіуси послідовних світлих кілець знаходяться за умовою максимумів:

Δ = 2mλ/2, тому радіус m - світлого кільця rm = ((m – 1/2) λR)1/2 . (21)

Відлік темних кілець починається з m = 0, тобто від самого центру інтерференційної картини, а відлік світлих кілець – з m =1. Радіуси кілець зростають пропорційно корню квадратному з їх номера m, тобто з віддаленням від центру кільця розміщуються густіше (рис.8.б). При освітленні приладу білим світлом світлі кільця стануть різнокольоровими.

Вимірюючи радіуси кілець, можна, якщо відомий радіус кривизни R, визначити довжину хвилі світла λ, яким освітлюється прилад, і навпаки, знаючи λ, знайти радіус кривизни лінзи R.

Правильна форма кілець Ньютона легко спотворюється при будь-яких, навіть незначних, дефектах в обробці опуклої поверхні лінзи і верхньої поверхні пластини. Тому спостереження форми кілець Ньютона дає можливість здійснювати швидкий і дуже точний контроль якості шліфування плоских пластин і лінз, а також близькість поверхонь останніх до сферичної форми.