86. Интерференция света.

Интерференцией света называется такое сложение световых волн, в результате которого образуется устойчивая картина их усиления и ослабления. В обычных условиях часто встречается наложение световых волн от различных источников, но интерференция не наблюдается. Обязательным условием получения интерференции является когерентность источников световых волн. Когерентными называются такие источники света, для которых сдвиг фаз между испускаемыми ими волнами остается неизменным. Когерентные волны получают, “расщепляя” световую волну, идущую от источника. Такой способ применяется в методе Юнга, который состоит в том, что на пути сферической волны, идущей от источника S, устанавливается непрозрачная преграда с двумя щелями. Точки волновой поверхности, дошедшей до преграды становятся центрами когерентных вторичных волн, поэтому щели можно рассматривать как когерентные источники.

Чтобы понять каким образом возникает интерференционная картина, рассмотрим рисунок 1. На нем изображены волны длиной , проходящие через щели S₁ и S₂ на расстоянии d одна от другой. За щелями волны распространяются по всем направлениям, но на рисунке показаны только в одном направлении. Из рисунка видно, что дополнительное расстояние, проходимое нижним лучом, равно dsin .

Усиливающая интерференция наблюдается на экране, если величина dsin равна целому числу длин волн: dsin = m, m=0,1,2,…( усиливающая интерференция).

Значение m называется порядком интерференционной полосы.

Ослабляющая (гасящая) интерференция наблюдается в том случае, когда разность хода

dsin равна 1/2 3/2, и т.д длин волн:

dsin = (m + ½), m=0,1,2,…( ослабляющая интерференция).

Рисунок 1. Интерференция света от двух щелей.

87. Интерферометры и их применение. Понятие об интерференционном микроскопе.

Интерферометрами называются измерительные или контрольные приборы, основанные на интерференции света. Они применяются в области точных измерений, например, для измерения длин волн спектральных линий, эталонов длины и т.д.

Интерференционным называют такой микроскоп, в котором свет разделяют на две части: одна часть проходит через объект, а другая – через окружающую среду. В связи с разницей показателей преломления объекта и среды лучи приобретают разность хода. Перед окуляром они вновь соединяются и интерферируют между собой. В результате между объектом и средой образуется световой контраст при монохроматическом свете или объект наблюдается окрашенным при освещении его белым светом.

Н

а рисунке 2 изображена принципиальная схема интерферометра Майкельсона, который относится к группдвухлучевых, так как световая волна в нем раздваивается и обе ее части, пройдя разный путь интерферируют.

Луч 1 монохроматического света от источника S падает под углом 45⁰ на плоскопараллельную стеклянную пластинку А, задняя поверхность которой полупрозрачна, так как покрыта очень тонким слоем серебра. В точке О этот луч расщепляется на два луча 2 и 3, интенсивность которых приблизительно одинакова.

Луч 2 доходит до зеркала 1, отражается, преломляется в пластине А и частично выходит из пластины - луч 2`. Луч 3 из точки О идет к зеркалу , отражается, возвращается к пластине А, где частично отражается - луч 3'. Лучи 2`.и 3'., попадающие в глаз наблюдателя, когерентны, их интерференция может быть зарегистрирована.

Сочетание двухлучевого интерферометра и микроскопа, получившее название интерференционного микроскопа, используют в биологии и медицине для измерения показателя преломления, концентрации сухого вещества и толщины прозрачных микрообъектов. Принципиальная схема интерференционного микроскопа показана на рисунке 3. Луч света, как и в интерферометре, в точке А раздваивается, один луч проходит через прозрачный микрообъект М, а другой - вне его. В точке Д лучи соединяются и интерферируют, по результату интерференции судят об измеряемом параметре.