35. Интерференция световых волн

Световые волны представляют собой часть спектра э/м волн. Как показывает опыт, физиологическое, фотохимическое, фотоэлектрическое и другие действия света вызываются колебаниями эл.вектора Е. Поэтому вектор Е называют световым вектором. Его поведение даётся выражением = *cos(w*t- * +α); V(скорость)=1/√(ε0*μ0* ε*μ)=c/√( ε*μ)=c/n

Среда с большим значением n называется более оптически плотной. Видимому диапазону света соответствуют длины волн λ=0.4-0.76 мкм; V=c/ λ0

Пусть 2 волны одной частоты, накладываясь друг на друга, возбуждают колебания. Согласно принципу суперпозиции, мы наблюдаем колебания = 1+ 2

1, 2)*cosδ, где δ= α2- α1 – разность фаз. Если разность фаз, возбужд. волнами, остаётся постоянной во времени, то волны называют когерентными. Мы наблюдаем в силу большой частоты колебаний величины, пропорциональные средней по времени интенсивности . Интенсивность прямопропорциональна потоку энергии I~S~E*H~ . Интенсивность волны прямопропорциональна квадрату амплитуды волны 1* 2)*cosδ

В случае сложения когерентных волн интенсивность не равна сумме интенсивностей волн, а будет меняться при переходе от одной т. пространства в другую, т.к. -1<= cosδ<=1. Это явление называют интерференцией. Происходит распределение интенсивности света в пространстве; в результате возникают чередующиеся max и min интенсивности. Естественные источники света некогерентны, поэтому для наблюдения интерференции поступают след.образом: С помощью отражений и преломлений пучок света разбивают на 2 пучка,которые проходят различные пути s1, s2 в средах с показателем преломления n1, n2, а затем сводят их вместе РИСУНОК

Если закон A*cos(w*t), то в т.Р приходят колебания A1*cos(w*(t-s1/v1)) и A2*cos(w*(t-s2/v2)). S=w*s1/v1-w*s2/v2=(w/c)*(n1*s1-n2*s2)=(2*π/λ0)*( n1*s1-n2*s2)

Разность фаз определяется оптической разностью хода ∆= n1*s1-n2*s2; δ=(2*π/λ0)* ∆

Максимумы интенсивности будет наблюдаться при условии δ=+-2*π*m; ∆=+-m* λ0=+-2*m* λ0/2

Минимумы интенсивности наблюдаются при δ=+-(2*m+1)*π или ∆=+-(2*m+1)* λ0/2

Интерференцию в лаб.условиях наблюдал Юнг. Слабый пучок света падал на экран с двумя близко расположенными отверстиями, интерференция наблюдалась на другом параллельном экране РИСУНОК

Тогда разность хода ∆ =s2-s1=d*sinθ=d*tgθ=d*x/l

Оптическая разность тока ∆=n*dx/lусловие наблюдения максимумов на экране будет n*dxmax/l=+-m* λ0 и минимумов n*dxmin/l=+-(m+0.5)* λ0. Видно, что расстояние между соседними максимумами одинаково ∆х=l/d * λ0/n=l* λ/d. На экране max и min равномерно чередуются. При естественном предположении равенства интенсивности двух лучей для результирующей интенсивности получаем:

1* 2*cosδ=2* (1+ cosδ)=4*I1*(cos2δ)/2

Max интенсивности в 4 раза больше интенсивности одного луча. Зная геометрию установки, по измеренному dx можно определить длину волны падающего света