Интерференция света. Применение интерференции света.

Интерференция света – явление наложения двух или нескольких когерентных световых волн, в результате которого происходит перераспределение светового потока (в одних точках – максимумы, а в других – минимумы освещённости).

Когерентные – такие волны, имеющие одинаковую частоту волн, амплитуду результирующие колебания:

– разность фаз складываемых волн.

Так как интенсивность света (энергия, переносимая световой волной в единицу времени через единичную поверхность, перпендикулярную направлению распространения волны) пропорциональна , то интенсивность результирующей волны:

Из этого уравнения следует, что в тех точках пространства, где выполняется и для выполняется ,

Если разность фаз изменяется с течением времени, то , то интерференция не наблюдается.

Выразим условие интерференционного максимума, минимума через разность хода волн. Пусть первая волна проходит до точки, в которой наблюдается интерференция , , , а вторая , , .

Учтём, что волновое число Поэтому:

Произведение геометрической длины пути на показатель епреломления среды называется оптической длиной пути.

Таким образом , где – оптическая разность хода волн.

Теперь можем получить условие интерференцирнного максимума:

И минимума:

Интерференция от двух когерентных источников. Опыт Юнга.

Рассмотрим два когерентных источника и , находящихся на расстоянии , определим результаты интерференции в точке , на расстоянии от центра экрана Э. Считая, что расстояние от источника до экрана .

Вычтем, получаем: С другой стороны: , так как .

Таким образом

Подставляя это уравнение в условия интерференционного максимума и минимума получим точки, в которых они выполняются:

Из этих уравнений следует, что главный максимум, соответствующий наблюдается в центре экрана, вверх и вниз от него максимумы первого порядка, второго порядка и т. д.

Если источники создают монохроматический свет (например красный), то на экране наблюдается чередование красных и тёмных полос. Если источник создаёт белый свет, в состав которого входят волны всех длин (400 нм, фиолетовый – 800 нм, красный), то главный максимум останется неокрашенным, а максимумы высокого порядка будут иметь радужную окраску.

Интерференция света в тонких плёнках на практике часто наблюдается радужное окрашивание тонких плёнках (мыльные пузыри, масло на воде, оксидные плёнки на металле), которые создаются в результате интерференции света, отражённого от двух поверхностей плёнки.

Отражённые лучи являются когерентными. Если на их пути поставить собирающую линзу, то на экране расположенном параллельно фокальной плоскости будет наблюдаться интерференционная картина. Результат интерференции в точке на экране зависит от разности хода луча. Из построения:

учитывает потерю полуволны при отражении света от оптически более плотной среды.

Таким образом: . Учтём, что , или .

В точке на экране наблюдается интерференционный максимум, если

И минимум:

Из этих уравнений следует:

1. Если на плёнку падает монохромный (например красный) свет, то в отражённом свете плёнка будет красной в случае максимума и тёмной в случае минимума.

2. Если на плёнку падает белый, то плёнка будет иметь цвет, соответствующей длине волны, для которой выполняется условие максимума.

3. Если плёнка имеет разную толщину, то при падении на неё белого света возникает радужная окраска.

Применение интерференции – просветление оптики. При прохождении света через поверхность, происходит частичное отражение света. Современные объективы имеют множество линз, поэтому потери большие. Кроме того, при отражении появляются блики, которые демаскируют положение прибора. Для устранения используют простветление оптики, то есть на поверхность наносят плёнку такой толщины и коэффициента преломления, что лучи, отражённые от обеих поверхностей будет интерференционный минимум.

Это возможно, если:

1. Амплитуды одинаковы. Рассчёты показывают, что это возможно, если

2. Разность хода лучей удовлетворяет . получим, что оптическая толщина:

Так как провести одновременное гашение всех волн невозможно, то в уравнении берут (жёлто-зелёный), как наиболее восприимчивый для глаз, поэтому простветлённая оптика имеет красно-фиолетовый оттенок.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: