6. Интерферометры.

Это оптические приборы, действия которых основаны на явлении интерференции. Поскольку разность хода двух когерентных лучей зависит от длины лучей и показателя преломления, то интерференционная картина будет очень сильно от этих величин. Интерферометры служат для измерения очень малых перемещений и показателе преломления среды. (n/n)10^-6– с такой точностью можно измерить интерферометром.

Интерферометр Майкельсона.

Луч с помощью полупрозрачной стеклянной пластинки разделяет на два луча, каждый из них дальше идёт своим путём, образуя так называемые два плеча (оптические) интерферометра, дальше сходятся в одну точку и интерферируют. Перемещая одно из зеркал можно на экране добиться MAX’ма. Если в дальнейшем1 и 2 по каким-то причинам изменится, то изменится и яркость на экране. С помощью этого интерферометра в 1881г. Майкельсон пытался изменить разность скоростей распределения света вдоль и поперёк направления орбитального движения Земли. Несмотря на высокую точность прибора разность хода не была обнаружена => скорость света не зависит от скорости движения системы.

Интерферометр Линника.

Состоит из интерферометра и микроскопа, применяется для измерения обработки (чистоты) поверхности. Позволяет определять неровности от 0,5 мкм.

7. Дифракция Френеля и дифракция Фраунгофера. Принцип Гюйгенса-Френеля.

Это явление огибания светом препятствия, при котором свет проходит в область геометрической тени. Дифракция наблюдается на препятствиях сравнимых с длиной волны. Различают дифракции:

а.) плоских волн (Фраунгофера);

б.) сферических волн (Френеля);

Явление дифракции объяснил Гюйгенс: каждая точка волнового фронта является источником вторичных сферических волн. А огибающие волны этих препятствий являются волнами фронтов в следующий момент времени. Френель далее выдвинул интерференционную идею в соответствии с которой интенсивность волны, дошедшей до любой точки пространства, является результатом интерференции вторичных сферических волн. При дифракции как и при интерференции наблюдается перераспределение энергии волны в пространстве и на экране наблюдается чередование MIN’ов иMAX’ов.

В соответствии с принципом Гюйгенса-Френеля: каждый элемент волновой поверхности (фронта) испускают вторичную сферическую волну, амплитуда которой пропорциональна площади этого элемента; дойдя до любой точки пространства, амплитуда этой волны уменьшается с расстоянием до этой точки и зависит от угла между нормалью и к волновому фронту и направлением на данную точку. Вторичные волны интерферируют и интенсивность результирующей волны является амплитудой результирующей волны.

dE=k*()cos(t-k*r+)*dS, гдеdE– модуль светового вектора волны дошедший от элементаdSдо точки в пространстве. При=0 (k()=1);

=90^o(k()=0);

Амплитуда результирующей волны в точке пространства P=

8. Метод зон Френеля

Нахождения этого интеграла может предмет представлять собой значительные трудности, но тогда интегрирование можно заменить простым суммированием. Рассмотрим дифракцию простой сферической волны (Френеля). Пусть на расстояние аот источника находится непрозрачный экран с отверстием, на расстояниеbза экраном в точкеpнайдём интенсивность дифрагментируемой волны.

Найдём S_{сферич.сегм.} (S_m=2a*h_m); r²_m=a²(a-h_m) ; r²_m=(b+m*)²(b+h_m)²;

На поверхности волны: мысленно выделим кольцевые зоны (Френеля), расстояние от краёв каждой из них до точки ротличной на.

b² (m²*²)/2 + (2*b*m*)/2 – b² – h_m² – 2*b*h_m = a² – a²  h_m +2*a*h_m ;

(m²*²)/4 + b*m* - 2*b*h_m – 2*a*h_m = 0;

= > h_m = (b*m*)/(2*(a+b)); S_m = 2*a*( b*m*)/(2*(b+a)); S_m = S_m – S_m-1 = (a*b*)/(b+a);

Площадь любой зоны Френеля, оказалось, не зависит от её номера. Хотя площади всех зон одинаковы по закону Гюйгенса-Френеля, амплитуда вторичных волн, прошедших до точки рбудет уменьшаться с увеличением зоны, поскольку во-первых возрастает расстояние до точкир и во-вторых возрастает угол между нормалью ().

A₁>A₂>A₃>…>A_m – амплитуды образуют монотонно убывающую последовательность.

Поскольку расстояние от одинаковых точек соседних зон до точки ротличных на/2, то сдвиг фаз между вторичными волнами от соседних зон приходят в точкурв противофазе. При сложении амплитуд в точкернои будут иметь противоположное значение.

A_рез.=A₁ - A₂+A₃ - A₄+…= A₁/2+( A₁/2 - A₂/2)+(A₃/2 - A₂/2)+(A₃/2 – A₄/2)+…=A₁/2;

A_рез.=A₁/2; A₁=2*A;

Если на обратном пути света к точке рпоставить экран с отверстием равным диаметру первой зоны, то амплитуда результирующей волны в точкербудет в 2 раза больше чем до того.