1 Интерференция света. Условие минимума и максимума при интерференции.

Интерференция света в оптике - это явление пространственного перераспределения светового потока, происходящее при наложении двух когерентных волн (если частота одинаковая и постоянная разность фаз, то волны когерентные или монохромные волны с постоянной разностью фаз); проявляется возникновением максимумов и минимумов интенсивности.

Интерференция света - опыт Юнга. Допустим, что свет от лампочки со светофильтром, который создает практически монохроматический свет, проходит через две узкие, рядом расположенные щели, за которыми установлен экран.

На экране будет наблюдаться система светлых и темных полос - полос интеpфеpенции. В данном случае единая световая волна разбивается на две, идущие от различных щелей. Эти две волны когерентны между собой и при наложении друг на друга дают систему максимумов и минимумов интенсивности света в виде темных и светлых полос соответствующего цвета.

условия max и min.

Условие максимума:

Если в оптической разности хода волн укладывается четное число полуволн или целое число волн, то в данной точке экрана наблюдается усиление интенсивности света (max).

, где  - разность фаз складываемых волн.

 

Условие минимума:

Если в оптической разности хода волн укладывается нечетное число полуволн, то в точке минимум.

2 Интерференция от двух источников. Основные интерференционные схемы.

И сточники света находятся на расстояние d  друг от друга, и на расстояние L от экрана, причем  .

Интерференцию наблюдается в точке, лежащей на экране на расстоянии l₁ от первого источника и l₂ - от второго.

x_m - расстояние от центра интерференционной картины до наблюдаемой точки.

Основные интерференционные схемы:

1)Метод Юнга

Источником света служит ярко освещенная щель, от которой световая волна падает на две узкие равноудаленные щели, параллельные первой.

Они играют роль двух когерентных источников. Интерференционная картина наблюдается на экране, расположенном на некотором расстояние параллельно двум щелям.

2)Зеркала Френеля

Свет от источника падает расходящимся пучком на два плоских зеркала, расположенных относительно друг друга под углом, лишь немного отличающимся от 180°. Световые пучки, отразившиеся от обоих зеркал, можно считать когерентными и будет наблюдаться интерференционная картина в области их взаимного перекрывания.

3) Бипризма Френеля

Она состоит из двух одинаковых, сложенных основаниями призм с малыми преломляющими углами. Свет от источника преломляется в обоих призмах, в результате чего за бипризмой распространяются световые лучи, являющиеся когерентными. В области экрана происходит их наложение и наблюдается интерференция.

3 Интерференция в тонких пленках. Кольца Ньютона

В опыте Поля свет от источника S отражается двумя поверхностями тонкой прозрачной плоскопараллельной пластинки

В любую точку P, находящуюся с той же стороны от пластинки, что и источник, приходят два луча. Эти лучи образуют интерференционную картину.

Особенно важен частный случай интерференции света, отраженного двумя поверхностями плоскопараллельной пластинки, когда точка наблюдения P находится в бесконечности либо на экране, расположенном в фокальной плоскости собирающей линзы

 

В этом случае оба луча, идущие от S к P, порождены одним падающим лучом и после отражения от передней и задней поверхностей пластинки параллельны друг другу. Оптическая разность хода между ними в точке P такая же, как на линии DC:

Полосы равного наклона

 Система чередующихся светлых и тёмных полос, наблюдаемая на экране при освещении прозрачного слоя постоянной толщины (плоскопараллельной пластинки)

 непараллельным пучком монохроматического излучения. Каждая полоса создаётся лучами света S и S1 падающими на поверхность слоя под одним и тем же углом (р. Появление П. р. н. обусловлено интерференцией света, отражённого «т передней и задней границы пластинки. П. р. н. локализованы в бесконечности и для их наблюдения интерферирующие лучи собирают с помощью линзы L на экран Э или фотопластинку.

Схема наблюдения полос равного наклона. Лучи S и S1, падающие под одним углом, собираются линзой в одной точке О. Лучи, падающие под др. углом (напр., S'), собираются линзой в др. точке О'.

Кольца Ньютона

Для наблюдения колец Ньютона на плоскую поверхность хорошо отполированной стеклянной пластинки помещают плоско-выпуклую линзу малой кривизны (большого радиуса). Между линзой и пластинкой образуется воздушная прослойка в виде клина, постепенно утолщающаяся от центра к краям.

Если на линзу падает параллельный пучок монохроматического света, то световые волны, отраженные от верхней и нижней границ этой воздушной прослойки, будут когерентны.

В результате интерференции на поверхности воздушной прослойки в отраженном свете можно наблюдать следующую картину. В центре линзы видно черное пятно, окруженное рядом чередующихся концентрических светлых и темных колец увеличивающихся радиусов.

В центре картины всегда наблюдается темное пятно. Радиус r m-го темного кольца равен

Полосы равной толщины

 Интерференционные полосы, наблюдаемые при освещении тонких оптически прозрачных слоев (плёнок) переменной толщины пучком параллельных лучей и обрисовывающие линии равной оптической толщины. П. р. т. возникают, когда интерференционная картина локализована на самой плёнке. Разность хода между параллельными монохроматическими лучами, отражёнными от верхней и нижней поверхностей плёнки равна   (n - показатель преломления плёнки, h - её толщина, - угол преломления). Учитывая изменение фазы на П при отражении от одной из поверхностей плёнки, получим, что максимумы интенсивности

(светлые полосы) возникают при разности хода  m = 0,1, 2, ..., а минимумы (тёмные полосы) - при

 - длина волны света, в котором происходит наблюдение). Условие параллельности лучей выполняется, если расстояние от источника света до плёнки значительно больше  -расстояния между точками пересечения интерферирующих лучей с поверхностью плёнки. При достаточно малом зрачке наблюдателя прибора это условие выполняется и для протяжённого источника.