Тема 8.2. Интерференция света

Интерференция света, принцип суперпозиции волн. Когерентные источники света и когерентные волны. Способы получения и расчет интерференционных картин от двух источников света. Интерференция света в тонких пленках. Полосы равной толщины и равного наклона. ([1], Т.2, §§ 99, 119, 120, 122).

По этой теме необходимо усвоить, в чем состоит явление интерференции, усвоить понятие когерентных волн и понимать, что интерференция возможна лишь в результате суперпозиции когерентных волн.

Нужно знать, что такое геометрическая, оптическая и полная разность хода, уметь записывать условие усиления и ослабления интенсивности света для различных случаев интерференции (плоскопараллельная пленка, клин, кольца Ньютона) и изображать на рисунке ход интерферирующих лучей для этих случаев. При этом обратить особое внимание на перераспределение энергии в пространстве, которое происходит в процессе интерференции.

Принцип суперпозиции волн ([1], Т.2, § 99, первый абзац). Когерентные волны ([1], Т.2, § 99, с.281; § 119, с.338; § 120, ознакомиться с понятиями временной и пространственной когерентности).

Изучить способы получения и расчет интерференционных картин от двух источников ([1], Т.2, § 119, с.339-341; § 120, последний абзац). Подробно рассмотреть интерференцию в тонких пленках ([1], Т.2, § 122, с.352-354).

Д

ополнение. Найдем условия возникновения максимума и минимума интенсивности света при отражении плоской монохроматической волны с длиной волны l от плоскопараллельной пластины толщиной d и показателем преломления n (рис. 8.1). Один из лучей этой волны  в результате отражения и преломления с последующим отражением в точке в разделится на два когерентных луча 1' и 2', которые накладываясь друг на друга в точке р экрана э с помощью собирающей линзы л дадут интерференционный максимум или минимум. Максимум возникает, если полная разность хода между лучами окажется равной четному числу полуволн, а минимум нечетному числу полуволн, т.е. если

– условие max;

Рис. 8.1

–условие min.

Из геометрии рисунка следует, что

, так как , то.

Однако, полученный результат нуждается в уточнении. Как следует из теории Максвелла при отражении света (электромагнитной волны) от границы раздела оптически более плотной среды изменяется фаза колебания светового вектора наp, что соответствует "потере" l /2. В нашем случае (n>n₀) это происходит в точке а; в точке в – нет, так как отражение в этой точке происходит от оптически менее плотной среды. Таким образом искомая полная разность хода равна

. (8. 2. 1)

Знак (+), если n<n₀ и тогда потеря l /2 происходит в точке в; (–), если n>n₀ и потеря l /2 происходит в точке а.

С учетом того, что и(из закона преломления) условие max и min принимает вид (для случаяn>n₀)

max Þ , (8. 2. 2)

min Þ , где(8. 2. 3)

Отметим, что в проходящем свете эти условия поменяются местами. Из (8. 2. 2) и (8. 2. 3) следует, что каждому наклону соответствует своя интерференционная полоса на экране. Так что, если на пластину падают лучи под различными углами, то интерференционные полосы, возникающие в результате наложения световых лучей падающих на пластину под одинаковыми углами, получили название интерференционных полос равного наклона. Полосы равной толщины возникают при интерференции на клине ([1], Т.2,§ 122, с.356-360).