29. Общий случай интерференции света

Интерференция - сложение когерентных волн (волн равной частоты и постоянной разности фаз), в результате которого образуются устойчивые картины их усиления и ослабления. При этом интенсивность результирующей волны принимает в разных точках пространства от минимального до некоторого максимального. Для получения когерентных источников используют экран с двумя щелями (каждая щель становится источником вторичных сферических волн - принцип Гюйгенса) или один пучок разделяют на два c помощью тонких пленок (один пучок отражается от верхней грани пленки, другой - от нижней) и др. способы, например, зеркала, бипризмы и т.п.

При встрече двух волн в фазе (гребень с гребнем, впадина с впадиной) происходит усиление, при этом разность хода двух волн Δd равна четному числу длин полуволн (целому числу длин волн): дельта d=k*лямда.

Если же встречается гребень с впадиной, то волны ослабляют (а при одинаковой амплитуде – гасят друг друга, при этом разность хода 2-х волн равна нечетному числу (2k+1) полуволн дельта d=(2k+1)*лямда/2.

30. Интерференция света в тонких пленках. Просветление оптики. Интерференционные зеркала.

При попадании света на тонкую прозрачную пленку образуются когерентные волны, одна из которых отразилась от верхней части пленки, а другая - от нижней S.

Альфа = гамма (закон отражения)

1 - падающий луч от источника света

2 - отраженный

3 - преломленный

Альфа - угол падения

гамма - угол отражения

фи – угол преломления

Для максимумов интерференции в пленке 2dn^2-sin^2α - разность хода волн (2) и (3) равна (2к+1)*лямда/2

Для минимумов: 2dn^2-sin^2α=k*лямда

n - показатель преломления вещества пленки

Это явление используют для просветления оптики. Линзы покрывают тонкой диэлектрической пленкой, толщина которой подбирается таким образом, чтобы пучки света, отраженные от ее верхней и нижней части, встретились в фазе, т.е. d=k*лямда/2n - толщина пленки. Поэтому отраженные от пленки пучки гасят друг друга, в результате свет не отражается от стекла линзы, а весь проходит сквозь нее. Это особенно важно в приборах с большим количеством линз - микроскоп, спектроскоп и др. Изображение рассмотренных предметов при этом более яркое.

Интерференция света используется в интерферометрах для изучения длин волн, небольших расстояний, показателей преломления веществ, определения качества оптических поверхностей. Здесь используется два взаимно перпендикулярных зеркала: свет от источника, падая на одно и другое зеркала, раздваивается, по разности хода лучей, отраженных от зеркал, судят о длине волны, показателях преломления.

31. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр.

Дифракционная решетка - оптическое устройство, представляющее собой совокупность большого числа параллельных щелей, равноудаленных друг от друга.

Суммарная ширина щели и штриха (a+b=d) – период решетки.

! d=((a+b)*N)/N=C/N!, где С –ширина решетки, N -число штрихов на ней.

на нем: Л- линза; Р – решетка; Э - экран

Максимумы, которые образуются на экране, после интерференции вторичных волн, идущих от узких щелей, удовлетворяют условию:

!d*sin фи = k*лямбда! - формула дифракционной решетки.

фи - угол дифракции (угол отклонения от прямолинейного направления);

k - порядок спектра;

лямбда - длина волны света, освещающего решетку,

Дифракционные спектры для монохроматического света представляет собой чередование максимумов и минимумов по обе стороны от центрального механизма. Максимумы имеют цвет соответствующей длины света, освещающего решетку.

Если решетку освещать белым светом, то центральный максимум будет белым, а остальные будут представлять собой чередование цветных полос плавно переходящих друг в друга, т. к. sin фи= k*лямбда/d - зависит от длины волны света. D = к/t - угловая дисперсия решетки. R =k*N - разрешающая способность.