22. Билет №17

Интерференция света

Свет — это электромагнитные волны, соответствующие инфракрасному, видимому и ультрафиолетовому излучениям, в интервале частот 1,510¹¹–310¹⁶ Гц. Видимое излучение – волны в диапазоне 410¹⁴–7,510¹⁴ Гц.

Волновая оптика – раздел физики, изучающий явления, в которых проявляется волновая природа света. Наиболее наглядно волновые свойства света обнаруживаются в явлениях интерференции и дифракции.

Интерференция волн – это явление взаимного усиления или ослабления двух (или более) когерентных волн при их наложении друг на друга при одновременном распространении в пространстве, приводящее к образованию устойчивой картины чередующихся максимумов и минимумов амплитуд результирующего колебания (пример: сложение двух волнна поверхности воды). Волны несут энергию, которая при интерференции перераспределяется.

Когерентные волны – волны, имеющие: 1) одинаковую частоту (длину волны) и 2) постоянную во времени разность фаз для данной точки пространства.

Интерференцией света называют усиление или ослабление освещенности в результате наложения световых волн.

Амплитуда результирующего колебания в данной точке пространства, создаваемого двумя источниками, зависит от геометрической разности хода волн до рассматриваемой точки:  = l₁- l₂.

1. Условие максимума: если разность хода волн равна целому числу длин волн  (четному числу полуволн /2), то волны приходят в точку Mсовпадая по фазе и усиливают друг друга:  = k = 2m/2, Δφ = 2πm, где m –целое число;

l₂

2 M

l₁

1



2. Условие минимума: если разность хода волн равна нечетному числу полуволн /2, то волны приходят в точку М в противофазе и ослабляют друг друга:  = (2m+1)/2, Δφ = (2π+1)m, где m –целое число.

Примеры:Интерференцией света объясняется окраска мыльных пузырей и тонких масляных пленок на воде, хотя мыльный раствор и масло бесцветны. Световые волны частично отражаются от поверхности тонкой пленки, частично проходят в нее. На второй границе пленки вновь происходит частичное отражение волны. Световые волны, отраженные двумя поверхностями тонкой пленки, распространяются в одном направлении, но проходят разные пути. Когда выполняется условие максимума для одной длины световой волны, то оно не выполняется для других волн. Поэтому освещенная белым светом тонкая прозрачная пленка кажется окрашенной. Явление интерференции в тонких пленках применяется для контроля качества обработки поверхностей просветления оптики.

S

1

1 2

2

При прохождении света через малое круглое отверстие (сравнимое с длиной волны) на экране вокруг центрального светлого пятна наблюдаются чередующиеся темные и светлые кольца; если свет проходит через узкую щель, то получается картина из чередующихся светлых и темных полос.

Бытовые источники света (лампы, свечи) не являются когерентными, т.е. не позволяют наблюдать явление интерференции. Наблюдать интерференцию стало возможным с помощью лазера. При отсутствии лазера для получения интерференционной картины пользуются схемой Юнга, где пучок света А разделяется на два пучка с помощью отверстий В и С. Поскольку эти пучки созданы одним и тем же источником, они являются когерентными и дают интерференционную картину.