Скачиваний:
5
Добавлен:
17.11.2022
Размер:
552.66 Кб
Скачать
  1. Зеркало Ллойда

Прямой пучок от источника интерферирует с пучком, отраженном от зеркала под углом, близким к прямому. Таким образом, источниками когерентных волн являются источник S и его мнимое изображение в .

В отличии от схем Френеля в схеме Ллойда апертура интерференции сильно зависит от того, для какого места на экране исследуется интерференция. Она тем меньше, чем ближе это место в центру поля. Поэтому для точек экрана, близких к плоскости зеркала, можно пользоваться сравнительно широкими источниками, и установка получается достаточно светосильной; однако при этом на некотором расстоянии от плоскости зеркала полосы размываются.

  1. Светосильное расположение (р. Поль).

Свет от источника S отражается от двух поверхностей тонкой плоскопараллельной пластинки (тонкий лист слюды), толщина которой l не превышает 0,03-0,05 мм. Таким образом, источниками когерентных волн являются и - мнимые изображения S. Расстояние

Апертура интерференции не зависит от точки интерференционного поля, т.е. от угла .Из чертежа найдем

где A=SO – расстояние от источника до слюды, а K=MN – расстояние от слюды до экрана. Так как гораздо меньше A+K, то даже при апертура интерференции будет очень мала. В соответствии с этим размер источника можно выбрать большим, дающим, следовательно, большой световой поток. Поэтому данное расположение отличается большой светосилой и может быть легко продемонстрировано. Угловой размер интерференционного поля очень велик. Располагая листком слюды площадью в несколько квадратных сантиметров, можно получить от небольшой ртутной лампы яркую интерференционную картинку, покрывающую потолок и стены аудитории.

Так как расстояние A+K весьма значительно, то на экране получаются очень широкие полосы интерференции.

Лазеры

Лазеры - это генераторы и усилители когерентного излучения в оптическом диапазоне, действие которых основано на индуцированном (вызванном полем световой волны) излучении квантовых систем - атомов, ионов, молекул, находящихся в состояниях, существенно отличных от термодинамического равновесия. Лазеры, как и мазеры, генераторы и усилители СВЧ диапазона, называют еще квантовыми генераторами (усилителями), поскольку поведение участвующих в их работе частиц описывается законами квантовой механики. Принципиальным отличием лазеров от всех других источников света (тепловых, газоразрядных и др.), представляющих собой по сути дела источники оптического шума, является высокая степень когерентности лазерного излучения. С созданием лазеров в оптическом диапазоне появились источники излучения, аналогичные привычным в радиодиапазоне генераторам когерентных сигналов, способные успешно использоваться для целей связи и передачи информации, а по многим своим свойствам - направленности излучения, полосе передаваемых частот, низкому уровню шумов, концентрации энергии во времени и т.д. - превосходящие классические устройства радиодиапазона.

Лазеры обладают чрезвычайно высокой по сравнению с другими источниками света степенью когерентности излучения, временной и пространственной. При работе лазера в одномодовом режиме достигается полная пространственная когерентность, что определяет высокую направленность лазерного излучения и делает возможным его фокусировку в пятно чрезвычайно малых размеров (порядка длины волны). Временная когерентность, связанная с монохроматичностью (время когерентности tk = 1/ Dnh), оказывается тоже очень высокой. Так, для непрерывно работающего лазера на He-Ne в одночастотном режиме при Dnh ї 1 кГц tk = 10- 3 с и длина когерентности lk = tkc (с - скорость света) составляет 3 " 107 см (300 км), в то время как для нелазерных источников света (например, натриевая лампа) tk = 10 c (lk = 3 см). Таким образом, с использованием лазеров можно наблюдать интерференционную картину даже при разности хода лучей в несколько километров.

Появление лазеров сразу оказало и продолжает оказывать влияние на различные области науки и техники, где стало возможным применение лазеров для решения конкретных научных и технических задач. Проведенные исследования подтвердили возможность значительного улучшения многих оптических приборов и систем при использовании в качестве источника света лазеров и привели к созданию принципиально новых устройств (усилители яркости, квантовые гирометры, быстродействующие оптические схемы и др.). На глазах одного поколения произошло формирование новых научных и технических направлений - голографии, нелинейной и интегральной оптики, лазерных технологий, лазерной химии, использование лазеров для управляемого термоядерного синтеза и других задач энергетики.

Высокая монохроматичность и когерентность лазерного излучения обеспечивают успешное применение лазеров в спектроскопии, иницировании химических реакций, в разделении изотопов, в системах измерения линейных и угловых скоростей, во всех приложениях, основанных на использовании интерференции, в системах связи и светолокации. Особо следует, очевидно, выделить применение лазеров в голографии. С созданием лазеров произошел колоссальный прогресс в развитии нелинейной оптики, исследовании и использовании таких явлений, как генерация гармоник, самофокусировка световых пучков, многофотонного поглощения, различных типов рассеивания света, вызванных полем лазерного излучения.

Лазеры успешно используются в медицине : в хирургии (в том числе хирургии глаза) и терапии различных заболеваний, в биологии, где фокусировка в малое пятно позволяет действовать на отдельные клетки или даже на их части.

Большинство из перечисленных выше областей применения лазеров представляет собой самостоятельные и обширные разделы науки или техники и требует, естественно, самостоятельного рассмотрения. Цель приведенного здесь краткого и неполного перечня применений лазеров - проиллюстрировать то громадное влияние, которое оказало появление лазеров на развитие науки и техники, на жизнь современного общества.

Заключение

В данной работе мы выполнили поставленные цели: изучение проблемы когерентности. Мы изучили понятие когерентности. Когерентностью называется согласованное протекание нескольких колебательных или волновых процессов. Степень согласованности может быть различной. Соответственно можно ввести понятие степени когерентности двух волн. А также мы рассмотрели такие опытные установки как: бипризма и бизеркало Френеля, зеркало Ллойда, Светосильное расположение (Р. Поль). Первым интерференционным опытом стал опыт Юнга.

Кроме того мы узнали что в настоящее время когерентные волны излучаемые лазерами имеют огромное значение в жизни человека. Лазеры применяются во многих отраслях науки. Высокая монохромотичность и когерентность лазерного излучения обеспечивают успешное применение лазеров в спектроскопии, инициировании химических реакций, в разделении изотопов, в системах измерения линейных и угловых скоростей, во всех приложениях, основанных на использовании интерференции, в системах связи и светолокации.

В данной работе мы подчеркнули огромную роль явления когерентности в жизни человека на данном этапе развития человечества.

Литература

1. Савельев И. В. Курс общей физики : том 2. / М., 1970.