62. Время и длина когерентности. Способы получения когерентных волн.

Если две складываемые волны имеют одинаковую частоту, то . В этом случае говорят о когерентности - согласованном протекании во времени и пространстве волновых процессов.

Волна может считаться монохноматической в течение промежутка времени где - называется временем когерентности немонохроматической волны (за этот промежуток времени разность фаз колебаний, соответствующих волнам с частотами и , изменяется на 2π).

Волна с циклической частотой ω и фазовой скоростью v за время когерентности распространяется на расстояние которое называется длиной когерентности.

Для получения когерентных источников света французский физик Огю-стен Френель (1788—1827) нашел в 1815 г. простой и остроумный способ. Надо свет от одного источника разделить на два пучка и, заставив их пройти различные пути, свести вместе. Тогда цуг волн, испущенных отдельным атомом, разделится на два когерентных цуга. Так будет для цугов волн, испускаемых каждым атомом источника. Свет, испускаемый одним атомом, дает определенную интерференционную картину. При наложении этих картин друг на друга получается достаточно интенсивное распределение освещенности на экране: интерференционную картину можно наблюдать. Имеется много способов получения когерентных источников света, но суть их одинакова. С помощью разделения пучка на две части получают два мнимых источника света, дающих когерентные волны. Для этого используют два зеркала (бизеркала Френеля), бипризму (две призмы, сложенные основаниями), билинзу (разрезанную пополам линзу с раздвинутыми половинами) и др.

6 3. Интерференция света на тонких пленках. Интерференционные приборы.

Рассмотрим тонкую пленку (Рис.3). Часть падающего света отражается в точке А от верхней поверхности, а часть проходит во внутрь пленки и отражается в точке В от нижней поверхности. Он проходит в пленке расстояние АВС. Если расстояние АВС равно длине волны или целому значению длин волн, то обе волны (отраженная в т.А и т.В) интерферирую, усилят друг друга, и мы увидим свет. Если же путь АВС равен λ/2, 3λ/2 и т.д. то обе волны окажутся в противофазе, и интерферируя, погасят друг друга. Под длинной волны имеем в виду длину волны в п ленке ( λn= λ/n). Если на тонкую пленку падает белый свет, путь АВС будет равен λ (или mλ, где m — целое число) при данном угле зрения только для определенной длины волны. Соответствующая окраска будет очень яркой. Для света, падающего под иным углом, путь АВС будет короче или длиннее, и и усиливающая интерференция происходит для другого цвета. Таким образом, при наличии протяженного (неточечного) источника белого цвета мы увидим яркие разноцветные полосы, расположенный друг за другом. Неоднородность пленки по толщине также изменяет путь АВС и, следовательно, влияет на окраску наиболее ярко отраженного цвета.

64. Явление дифракции света и условия её наблюдения. Принцип Гюйгенса-Френеля.

Д ифракцией света называется явление отклонения света от прямолинейного направления распространения при прохождении вблизи препятствий. Если на пути параллельного светового пучка расположено круглое препятствие (круглый диск, шарик или круглое отверстие в непрозрачном экране), то на экране, расположенном на достаточно большом расстоянии от препятствия, появляется дифракционная картина – система чередующихся светлых и темных колец. О. Френель развил количественную теорию дифракционных явлений. В основу теории Френель положил принцип Гюйгенса, дополнив его идеей об интерференции вторичных волн. Принцип Гюйгенса в его первоначальном виде позволял находить только положения волновых фронтов в последующие моменты времени, т. е. определять направление распространения волны. По существу, это был принцип геометрической оптики. Гипотезу Гюйгенса об огибающей вторичных волн Френель заменил физически ясным положением, согласно которому вторичные волны, приходя в точку наблюдения, интерферируют друг с другом. Принцип Гюйгенса–Френеля также представлял собой определенную гипотезу, но последующий опыт подтвердил ее справедливость. В ряде практически важных случаев решение дифракционных задач на основе этого принципа дает достаточно хороший результат. Рис. 3.8.1 иллюстрирует принцип Гюйгенса–Френеля. Первая часть носит название принцип Гюйгенса (1678). Его суть состоит в том, что каждая точка поверхности, достигнутая световой волной, является вторичным источником световых волн. Точка же, огибающая вторичные волны становится волновой поверхностью в следующий момент времени. Вторая часть принципа носит название принцип (дополнение) Френеля (1815). Он звучит следующим образом: каждый элемент волнового фронта можно рассматривать как центр вторичного возмущения, порождающего вторичные сферические волны, а результирующее световое поле в каждой точке пространства будет определяться интерференцией этих волн.