1. Интерференция света. Когерентность волн. Принцип Гюйгенса.

2) Когерентные источники. Условия усиления и ослабления волн.

Интерференция света – перераспределение светового потока в пространстве при наложении двух или более когерентных световых волн, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других – минимумы интенсивности света.

Когерентность означает согласованное протекание нескольких колебательных или волновых процессов. Когерентными называются волны, для которых разность фаз колебаний сохраняется неизменной за время, достаточное для наблюдения. В частности, монохроматические волны

(имеющие одинаковую частоту или период колебаний) когерентны и могут интерферировать.

Электромагнитные волны от обычных источников света некогерентны между собой.

3) Способы получения когерентных источников: опыт Юнга, зеркало Ллойда, бипризма

Френеля.

Опыт Юнга (Метод деления фронта волны)

Томас Юнг первым догадался, как «приручить» свет.

•Схема: Свет от одного точечного источника падает на экран с двумя узкими параллельными щелями.

•Суть: Согласно принципу Гюйгенса, каждая щель сама становится вторичным источником. Поскольку они освещаются одним и тем же фронтом волны, исходящие из них волны когерентны.

•Результат: На экране за щелями наблюдается чередование светлых и темных полос.

Зеркало Ллойда

Этот метод изящно использует отражение.

•Схема: Источник света S располагается очень близко к поверхности плоского зеркала под малым углом.

•Суть: В точку наблюдения на экране приходят два луча: один — прямой (от реального источника S), второй — отраженный от зеркала. Отраженный луч кажется исходящим из мнимого источника S′, который симметричен реальному.

•Нюанс для экзамена: При отражении от оптически более плотной среды (стекла) фаза волны меняется на π(это эквивалентно потере половины длины волны λ/2). Поэтому в точке соприкосновения зеркала с экраном всегда будет минимум.

Бипризма Френеля

Здесь используется явление преломления.

•Схема: Бипризма состоит из двух призм с очень маленькими преломляющими углами, сращенных основаниями.

•Суть: Свет от одного источника преломляется в верхней и нижней частях бипризмы. В результате преломления возникают два мнимых изображения источника (S1 и S2).

•Результат: Эти мнимые источники когерентны, и в зоне перекрытия пучков (так называемое «поле интерференции») возникают полосы.

4) Интерференция в тонких плёнках.

5) Кольца Ньютона.

6) Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.

Дифракция — это совокупность явлений, которые наблюдаются при распространении света в среде с резкими неоднородностями (отверстия, экраны, границы тел).

В узком смысле: это отклонение от прямолинейного распространения или «затекание» света в область геометрической тени.

Важное условие: Дифракция четко проявляется только тогда, когда размеры

препятствия dсоизмеримы с длиной волны λ (d≈λ). Поскольку у видимого света λ очень мала (сотни нанометров), в быту мы редко видим дифракцию света, но постоянно слышим дифракцию звука (звук легко огибает углы зданий).

Сам по себе принцип Гюйгенса (каждая точка фронта волны — источник вторичных волн) объяснял, как свет огибает препятствие, но не объяснял, почему в одном месте темно, а в другом светло. Огюстен Френель дополнил его идеей интерференции.

Суть принципа:

1.Каждая точка волнового фронта является источником вторичных когерентных волн.

2.Световое поле в любой точке пространства — это результат интерференции всех этих вторичных волн.

Чтобы рассчитать результат этой интерференции, Френель предложил элегантный метод разбиения волнового фронта на кольцевые зоны.

•Суть метода: Волновой фронт разбивается на такие участки, чтобы расстояние от краев соседних зон до точки наблюдения различалось ровно на λ/2.

•Результат: Волны от любых двух соседних зон приходят в точку наблюдения в противофазе и гасят друг друга.

Если мы поставим на пути света экран с отверстием, которое открывает только одну зону Френеля, в центре будет яркое пятно. Если отверстие откроет две зоны — они почти полностью погасят друг друга, и в центре будет темно.

7) Метод зон Френеля. Расчёт амплитуды волны.

8. Дифракция Фраунгофера на одной щели. Условия усиления и ослабления волн для щели.

9. Дифракционная решётка, Условия максимума и минимума для решётки.

9. Параметры дифракционной решётки. Критерий Рэлея.

11. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Свет, поляризованный по эллипсу, по кругу, в плоскости.