Условие временной когерентности:
τког< τ – время когерентности не может превышать время излучения. (1)
При распространении волны фаза колебаний сохраняется только за время когерентности, за это время волна распространяется в вакууме на расстояние lког = сτког – длины когерентности (длины цуга) .
Длина когерентности lког есть расстояние, при прохождении которого две или несколько волн утрачивают когерентность.
Условие пространственной когерентности:
< lког – оптическая разность хода не может превышать длину когерентности (2)
Пространственная когерентность характеризуется радиусом когерентности – максимальным поперечным направлением распространения волны – расстоянием, на котором возможно проявление интерференции. Радиус когерентности
,
(3)
где длина волны; угловой размер источника.
Пример.
Для излучения Солнца на Земле:
= 0,5 мкм; =10-2
рад;
.
При таком малом радиусе интерференция солнечных лучей не отмечается глазом, разрешающая способность которого 0,1 мм.
Интерференция в тонких пленках. Кольца Ньютона
(4)
где п – показатель преломления пленки; λ0/2 – длина полуволны, потерянной при отражении луча 1 в точке О от границы раздела с оптически более плотной средой (n >n0,).
;
;
;
.
.
(7)
Условие максимума
:
(8)
Условие минимума
:
(9)
При освещении пленки белым светом она окрашивается в какой-либо определенный цвет, длина волны которого удовлетворяет максимуму интерференции. Следовательно, по цвету пленки можно оценивать её толщину.
Кольца Ньютона классический пример полос равной толщины.
В отраженном свете оптическая разность хода (с учетом потери полуволны λ0/2 при отражении от плоскопараллельной пластинки):
,
(10)
где d – ширина зазора.
R2
= r2
+ (R
– d)2
(d
<<
R)
.
.
(11)
Условие
максимума
радиус
светлого кольца
:
(12)
Условие
минимума
радиус
темного кольца
:
(13)
Система светлых и темных полос получается только при освещении монохроматическим светом. В белом свете интерференционная картина изменяется, каждая светлая полоса превращается в спектр.
Измеряя радиусы колец Ньютона, можно определить λ0 (зная радиус кривизны линзы R ) или R (зная λ0 ).
38. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах. Явление дифракции света. Принцип Гюйгенса-Френеля
Дифракцией называется огибание волнами препятствий, встречающихся на их пути, или в более широком смысле любое отклонение распространения волн вблизи препятствий от законов геометрической оптики. Слово дифракция происходит от латинского слова diffractus преломленный.
Каждая точка волновой поверхности является источником вторичных волн, распространяющихся вперед по всем направлениям, в том числе и в область геометрической тени препятствия.
Рис. 2. Схема к принципу
Гюйгенса-Френеля
Принцип Гюйгенса-Френеля
Световая волна, возбуждаемая каким-либо источником света, может быть представлена как результат суперпозиции когерентных вторичных волн, «излучаемых» фиктивными источниками.