3. Интерференция и когерентность. Интерференция от двух точечных излучателей на примере опыта Юнга.

Интерференция-явление, осуществляющееся при наложении двух или нескольких когерентных волн, при котором происходит перераспределение светового потока в пространстве, в результате чего в одних местах возникают максимумы, а в других - минимумы интенсивности.

Когерентность-(согласованность) нескольких колебательных или волновых процессов во времени, проявляющаяся при их сложении. Колебания когерентны, если разность их фаз постоянна во времени и при сложении колебаний получается колебание той же частоты.

Когерентные волны - волны когерентных источников.

В опыте Юнга свет от источника, в качестве которого служила узкая щель S, падал на экран с двумя близко расположенными щелями S1 и S2. Проходя через каждую из щелей, световой пучок уширялся вследствие дифракции, поэтому на белом экране Э световые пучки, прошедшие через щели S1 и S2, перекрывались. В области перекрытия световых пучков наблюдалась интерференционная картина в виде чередующихся светлых и темных полос.

Юнг был первым, кто понял, что нельзя наблюдать интерференцию при сложении волн от двух независимых источников. Поэтому в его опыте щели S1 и S2, которые в соответствии с принципом Гюйгенса можно рассматривать как источники вторичных волн, освещались светом одного источника S. При симметричном расположении щелей вторичные волны, испускаемые источниками S1 и S2, находятся в фазе, но эти волны проходят до точки наблюдения P разные расстояния r1 и r2. Следовательно, фазы колебаний, создаваемых волнами от источников S1 и S2 в точке P, вообще говоря, различны. Таким образом, задача об интерференции волн сводится к задаче о сложении колебаний одной и той же частоты, но с разными фазами. Утверждение о том, что волны от источников S1 и S2 распространяются независимо друг от друга, а в точке наблюдения они просто складываются, является опытным фактом и носит название принципа суперпозиции.

4.Интерференция по методу деления волнового фронта: бипризма Френеля, зеркало Ллойда.

Все интерференционные схемы делятся на два больших класса :

• схемы, построенные по методу деления амплитуды ,

• схемы, построенные по методу деления волнового фронта. 

В интерференционных опытах по методу деления волнового фронта два когерентных световых пучка возникают как вторичные волны от близких участков волновой поверхности излучения, исходящего из одного и того же источника малых размеров. 

Бипризма Френеля.

Бипризма Френеля состоит из двух одинаковых, сложенных основаниями призм с малыми преломляющими углами). Параллельно этому основанию располагается источник света S. Свет от источника преломляется в обеих призмах, в результате чего за бипризмой распространяются световые пучки, как бы исходящие из мнимых источников, являющихся когерентными. На экране происходит наложение когерентных световых пучков и наблюдается интерференция.

По сути, опыт бипризмы Френеля сводится к опыту Юнга.

Зеркало Ллойда.

Свет от узкой щели отражается от зеркальной плоскости, образуя мнимое изображение щели. Интерферируют свет от самой щели и от её изображения.

На рисунке световая волна 1, исходящая непосредственно от источника S (ярко освещенной узкой щели), и волна 2, отраженная от зеркала. На экране образуется система из интерференционных полос.

Зеркало Ллойда.

 В опыте, предложенном Ллойдом, интерферируют лучи, исходящие непосредственно от источника S (рисунок)

и отраженные от поверхности зеркала АВ. Лучи, отраженные от зеркала АВ, как бы исходят от мнимого источника S₁ когерентного с S.  Для того чтобы расстояние d между S и S^/ было достаточно мало, лучи должны отражаться от зеркала под углом, близким к 90°. Источником света служит щель, параллельная плоскости зеркала.  Особенность интерференционной картины, наблюдаемой с помощью зеркала Ллойда, заключается в том, что центральная полоса получается не светлой, а темной. Это указывает на то, что лучи, проходящие одинаковые геометрические пути, все же сходятся в опыте Ллойда с разностью хода λ/2. Такая „потеря" полуволны (или, другими словами, изменение фазы на π) происходит при отражении света от поверхности стекла, коэффициент преломления которого больше, чем воздуха.