5. Условия наблюдения интерференции: максимумы и минимумы.

Появление интерференции является характерным признаком волновых процессов любой природы. Интерференцией называется сложение в пространстве волн, при котором образуется постоянное во времени распределение амплитуд результирующих колебаний. При интерференции происходит пространственное перераспределение энергии волны. В одних точках наблюдается концентрация энергии (интерференционные максимумы), в других - гашение волн (интерференционные минимумы). Причиной перераспределения энергии является разность фаз колебаний в складывающихся волнах. Необходимое условие - когерентность волн.

Когерентными называются волны одинаковой частоты, разность фаз которых не изменяется со временем в каждой точке волнового поля. Кроме того, колебания полей в этих волнах должны происходить в одной плоскости.

Условия образования максимумов и минимумов в интерференционной картине. Результат сложения волн, приходящих в точку наблюдения М от двух когерентных источников О₁ и О₂ зависит от разности фаз между ними (см. рис 1.)

рис. 1.

Расстояния, проходимые волнами от источников до точки наблюдения, равны соответственно d₁и d₂. Величина называется геометрической разностью хода d = d₂- d₁. Эта величина и определяет разность фаз колебаний в точке М. Возможны два предельных случая наложения волн.

Условия максимумов	Условия минимумов
Разность хода d = k·, где k = 0, 1, 2...	Разность ходаd = ·
Разность фаз·k·	Разность фаз·
Колебания в точке наложения волн имеют одинаковую фазу.	Колебания в точке наложения волн имеют противоположную фазу.
Наблюдается усиление колебаний	Наблюдается ослабление колебаний.

6. Оптическая разность хода

Оптическая разность хода - это разность оптических длин путей световых волн, имеющих общие начальную и конечную точки. В кристаллооптике разность хода обозначается R. По определению

R = n₁s₁ − n₂s₂

В кристаллических анизотропных средах разность хода возникает из-за разных скоростей двух лучей в направлении, отличном от оптической оси.

Рассмотрим разность хода лучей, возникающую при прохождении света через зерно в шлифе.

На кристалл попадает пучок параллельных волн, перпендикулярных спилу. Поэтому угол падения равен нулю и отклонений по направлению не происходит. Поэтому выражение для R преобразуется в (d - толщина шлифа):

R = (n₁ − n₂)d = (n_g' − n_p')d

Так как для исследований важна максимальная интерференционная окраска, возникающая при максимальной разности хода, то это выражение переписывается в виде

R = (n_g − n_p)d = Δd

Оптическая разность хода для проходящих через пленку лучей отличается от оптической разности хода для отраженных от пленки лучей на λ₀/2 и, следовательно, максимумам отражения соответствуют минимумы прохождения света. И наоборот.

7. Явление фотоэффекта

Фотоэффе́кт — это испускание электронов вещества под действием света (и, вообще говоря, любого электромагнитного излучения). В конденсированных веществах (твёрдых и жидких) выделяют внешний и внутренний фотоэффект.

Законы фотоэффекта:

Формулировка 1-го закона фотоэффекта: количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за единицу времени на данной частоте, прямо пропорционально световому потоку, освещающему металл.

Согласно 2-ому закону фотоэффекта, максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3-ий закон фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, то есть минимальная частота света ν₀ (или максимальная длина волны λ₀), при которой ещё возможен фотоэффект, и если ν < ν₀, то фотоэффект уже не происходит.

Теоретическое объяснение этих законов было дано в 1905 году Эйнштейном. Согласно ему, электромагнитное излучение представляет собой поток отдельных квантов (фотонов) с энергией hν каждый, где h — постоянная Планка. При фотоэффекте часть падающего электромагнитного излучения от поверхности металла отражается, а часть проникает внутрь поверхностного слоя металла и там поглощается. Поглотив фотон, электрон получает от него энергию и, совершая работу выхода, покидает металл: hν = A_out + W_e, где W_e — максимальная кинетическая энергия, которую может иметь электрон при вылете из металла.