Получение когерентных световых пучков.
Как было показано, для получения когерентных световых пучков надо свет от одного источника разделить на две части, создать между ними некоторую разность фаз и вновь свести их вместе. В результате произойдет перераспределение интенсивности и возникнет интерференционная картина. Каким образом возникает разность фаз при прохождении волн по разным путям в данную точку пространства? Разность фаз двух когерентных колебаний определяется выражением
,
где
и
- путь, пройденный каждой волной от
источника (места разделения каждого
цуга) до точки наблюдения. Волновые
числа
и
определяется соотношением
,
где
- скорость света в данной среде. Так как
,
то
и
.
Произведение
показателя преломления
и геометрического пути
называется оптическим путем волны.
Разность оптических путей называется
оптической разностью хода волн.
Таким образом, видно, что для создания у волн разности фаз надо заставить их либо пройти разные геометрические расстояния в одной среде, либо одинаковые расстояния в разных средах. Разумеется, возможно одновременное использование обоих вариантов.
Примеры интерференционных схем
Схема опыта Юнга и другие схемы интерференции, сводимые к эквивалентной схеме из двух источников.
В опыте Юнга (1802г.) (рис. 2) солнечный свет падал на узкую щель в первом экране, расходился и падал на две узкие щели во втором экране. После этих щелей свет вновь расходился, образуя два перекрывающихся когерентных пучка. В настоящее время излучение Солнца может быть заменено на искусственное, например лазерное.
Бизеркала Френеля, (рис. 3) Свет от ярко светящейся щели падает на два зеркала, которые образуют почти развернутый угол. Близкорасположенные мнимые изображения щели образуют два когерентных источника.
Бипризма Френеля, (рис. 4) Свет от ярко освещенной щели преломляется в двух призмах с малыми преломляющими углами, сложенных своими основаниями. В результате преломления образуются два близко расположенных мнимых изображения щели.
Зеркало Ллойда, (рис. 5) Свет от узкой щели отражается от зеркальной плоскости, образуя мнимое изображение щели. Интерферируют свет от самой щели и от её изображения.
Плоскопараллельная пластинка, (рис. 6,а). Происходит интерференция волн, отраженных от передней и задней поверхности пластины. При сложении отражённых волн можно наблюдать интерференционную картину на удаленном экране. В этом случае говорят, что интерференционная картина локализована в бесконечности.
Клин, (рис. 7). Интерферируют волны, отраженные от передней и задней поверхности клина с малым преломляющим углом. Интерференционную картину наблюдают вблизи поверхности клина. В этом случае говорят, что интерференционная картина локализована на поверхности клина.
Кольца Ньютона, (рис. 8). Интерференция в отражённом свете происходит на воздушном промежутке между поверхностью стеклянной пластины и прижатой к ней плосковыпуклой линзы при отражении от сферической поверхности линзы и от верхней грани пластины.
