Методы получения когерентных волн

Для получения когерентных световых волн с помощью обычных (не лазерных) источников применяют метод разделения света от одного источника на две или нескольких систем волн (световых пучков). В каждой из них представлено излучение одних и тех же атомов источника, так что эти волны когерентны между собой и интерферируют при наложении. Разделение света на когерентные пучки можно осуществить различными методами: с помощью экранов и щелей, зеркал и преломляющих поверхностей (метод Юнга, метод зеркал Френеля, метод зеркала Ллойда, метод бипризмы Френеля, метод тонких пленок и др.).

Рассмотрим некоторые из перечисленных методов.

1. Метод Юнга

Рис. 2.3

В схеме, предложенной Юнгом (рис. 2.3) источником света служит ярко освещённая щель , от которой световая волна падает на две узкие равноудалённые щели и , параллельные щели . Таким образом, щели и играют роль когерентных источников. Интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос наблюдается на экране , расположенном на некотором расстоянии параллельно и .

2. Бипризма Френеля.

Рис. 2.4

Бипризма – это два совмещённых клина с малым углом между гранями (рис. 2.4). Если пучок света падает на бипризму, то лучи, прошедшие через неё, будут разнесены на угол . Свет от источника преломляется в обеих призмах, в результате чего за призмой распространяются лучи, как бы исходящие от мнимых источников и , разнесённых на расстояние и являющихся когерентными.

Поместив после бипризмы экран , можно наблюдать на нем интерференционную картину в виде чередующихся тёмных и светлых полос.

Рис 2.5

На рис. 2. 5 изображено интерференционное устройство, состоящее из действительного источника света и плоского зеркала (зеркала Ллойда). Один световой пучок, исходящий из источника света, отражается от зеркала и попадает на экран . Этот пучок света можно представить исходящим от мнимого изображения источника света , образованного зеркалом.

Кроме того, на экран попадают лучи, идущие непосредственно из источника света . В той области экрана, где перекрываются оба пучка света, т.е. накладываются две когерентные волны, наблюдается интерференционная картина.

Интерференционную картину, создаваемую когерентными вол­на­ми, можно наблюдать визуально, фотографировать, измерять рас­сто­яние между светлыми и темными полосами и т.д. Некогерентные лу­чи не дают стабильной интерференционной картины. Непре­рыв­ное изменение фаз складываемых колебаний в каждой точке про­стран­ства создает быстро меняющуюся картину, которую невоз­мож­но использовать для измерительных целей.

Явление интерференции света широко применяется в технике (в частности, для измерения линейного расширения, определения по­казателя преломления, оценки качества обработки полированной по­верх­ности и др.), при этом точность измерений очень высокая.