Для выбора основных цветов:1 – красный;2 – зелёный;3 – синий

9.2. Интерференция света

Основными эффектами, обусловленными волновой природой света, являются интерференция и дифракция. Более того, именно обнаружение этих эффектов исторически стало обоснованием такой природы [8]. Надо отметить, что к настоящему времени создано целое техническое направление, основанное на этих явлениях [3, 7].

Интерференцией считается сложение двух или нескольких синусоидальных волн одинаковой частоты.

Рассмотрим сложение двух синусоидальных волн одинаковой частоты, но разных фаз, распространяющихся в одном и том же направлении – вдоль оси х (рис. 9.2, а):

. (9.1, а)

Напомним, что k - волновое число, равное

, (9.1, б)

где λ – длина волны. Фазы φ₁ и φ₂ равны

; . (9.1, в)

Рис. 9.2. Интерференция волн: а – две плоские монохроматические волны, сдвинутые по фазе; б – формирования сдвига по фазе у плоских

Монохроматических волн; в – интерференция сферических волн

Применяя к правой части формулы (9.1, а) тригонометрическую формулу сложения синусоид [5], получаем

. (9.1, г)

Сдвиг по фазе 0,5(φ₁ – φ₂) возникает из – за разного расположения в пространстве источников света, а поэтому

, (9.1, д)

где d – расстояние между источниками (рис. 9.2, б).

Если волны сферические и распространяются под любым углом О к плоскости, на которой расположены источники, то сдвиг по фазе определяется (см. рис. 9.2, в) по формуле

. (9.1, е)

Если на пути этой суммарной волны установлен экран, то на нем возникают характерные интерференционные полосы там, где - светлые, а где - темные.

Свойство монохроматических световых волн формировать при наложении интерференционную картину чередования темных и светлых полос широко используется в технике. Достаточно упомянуть такие приборы, как интерферометры, позволяющие определить длину волны в спектроскопии, интерференционных рефракторометров, устанавливающих с высокой точностью процентное содержание газовых примесей, или колебания давления и температуры, микроинтерферометров (комбинаций интерферометра и микроскопа) [14, 3]. Однако наиболее перспективным использованием интерференции является голография [1, 3, 14].

Голография – это особый вид фотографии, основанный на том, что светочувствительная пленка освещается не только лучами, отраженными от фиксируемого предмета, но и дополнительно опорным пучком монохроматического света.

Рис. 9.3. К пояснению принципа голографии:а)получение изображения

Предмета на фотоплёнку при облучении его лазером (монохроматическим когерентным светом;б)получение объёмного (стереоскопического) изображения этого предмета

На рис. 9.3 дана схема получения голографического изображения.

Плоская монохроматическая волна, излучаемая лазером (рис. 9.3,а) попадает частично на зеркало, частично на фотографируемой предмет. Отражаясь от того и другого, лучи попадают на голограмму – светочувствительную пленку. Если затем посмотреть на изображение голограммы (рис. 9.3,б), предварительно убрав предмет, и ограничив диафрагмой плоской световой волны, направленной от лазера, на этот предмет, то увидим его либо мнимым (т. е. расположенным за фотопленкой), либо действительным (перед пленкой). Отличие голографического снимка от фотографического в том, что на нём предмет изображен стереоскопически.