ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сущность интерференционных явлений из "Интерференция и дифракция света " Анализ сущности интерференционных явлений впервые был дан Юнгом. Он поставил опыт с двумя щелями и получил основные соотношения для интерференционных схем. Одновременно с этим Юнг дал объяснение интерференционным кольцам, полученным Ньютоном, использовав при этом волновую теорию Гюйгенса. [c.15] Знаменитые опыты Френеля с двумя зеркалами и опыты Ллойда утвердили применение интерференционных явлений в оптических исследованиях. Высокая чувствительность, точность интерференционных измерений и их безынерционность определили широкие возможности их использования. [c.15] Значение интерференционных измерений, которое они имеют в физике и технике, трудно переоценить. Перечислим основные области, в которых применяются интерференционные измерения. [c.15] В обычной жизни человеку редко приходится наблюдать интерференционные явления. Исключение составляют цветные пленки на поверхности спокойной воды, если эта поверхность имеет какую-либо тонкую поверхностную пленку. Тогда говорят, что наблюдается интерференция в тонком слое. Этот случай мы рассмотрим позже, когда речь будет идти о видах интерференционных полос. [c.16] Во многих других случаях, как правило, имеет место простое сложение интенсивностей падающих лучей (освещенностей) от двух или большего числа источников света. Это происходит от того, что самостоятельные источники света испускают независимые световые колебания, фаза которых может беспорядочно и случайно меняться во времени. [c.16] Здесь а.,, и фк — амплитуды и фазы складывающихся колебаний соответственно А — результирующая амплитуда. [c.16] Ф1 — Ф2 — разность фаз интерферирующих колебаний. [c.16] Выражение (1.5) показывает, что результирующая интенсивность равна сумме складывающихся интенсивностей, и интерференционного эффекта двух колебаний получить в этом случае не удается. Этот результат соответствует известному закону фотометрии, когда освещенность, создаваемая двумя независимыми источниками света, равна сумме освещенностей, создаваемых каждым из них в отдельности. [c.17] В рассмотренных случаях имеет место сложение (или вычитание) амплитуд, а не их квадратов, как в (1.5). [c.17] Распределение интенсивпости при точек пространства И Хз фазы двухлучевой интерференции ср будут Представлены в виде-. [c.18] Здесь Д = Хз — х — разность хода и — фазовая скорость Т — период колебания X иТ — длина волны. [c.18] Таким образом, разность хода, создаваемая оптической схемой интерферометра, есть число длин волн, укладывающихся на определенном отрезке, представляющем собой разность оптических длин путей интерферирующих лучей. [c.18] Эта характеристика может менять свое значение от 1 до 0. Она же однозначно определяет и контраст картины К /щш/ тах который меняется от О до 1. Далее мы рассмотрим причины снижения видности из-за свойств источника излучения, определяемых его временной и пространственной когерентностью. [c.19] Кроме такого способа осуществления когерентных колебаний можно получить интерферирующие лучи путем деления падающего на интерферометр параллельного пучка по амплитуде (рис. 1.3). В этом случае, как видно из рисунка, имеет место частичное отражение падающего луча 8А (отраженный луч Л5 ) и частичное прохождение этого луча во вторую среду, что и означает деление первичного луча по амплитуде. Луч АА, отраженный от второй поверхности пластины и вышедший вновь в первую среду (08 ) когерентен с первым лучом А8, отраженным от первой поверхности (ВО — фронт плоской волны). Такой вид интерференции принято называть интерференцией Ньютона. Интерференция может наблюдаться в фокальной плоскости объектива, если его расположить на пути распространения когерентных лучей. [c.20] В природе не существует абсолютно когерентных или абсолютно некогерентных излучений. Для простейших описаний интерференционных явлений принимается идеализация излучения рассматриваемого источника света. Колебания представляются в виде математических образов, соответствующих гармоническим колебаниям определенной частоты. [c.20] При решении практических задач интерференции требуется рассмотрение вопроса о временной когерентности источника, а также влияние его конечных размеров на видность интерференционной картины — пространственной когерентности. [c.20] Если допустить конечность размера источника света 5 (входного зрачка системы), то в этом случае разность фаз б или разность хода А, создаваемые от различных точек источника, будут неодинаковыми для выбранной точки на экране. [c.21] На рис. 2.2 дана зависимость (0) = что значение У12 (0), близкое к единице, имеет место при очень малых г, следовательно, и (3. Таким образом, чем более узкий пучок, тем выше степень пространственной когерентности при (3 О имеем у (0) I =1. Если считать, что ух2 (О)] =0,88 еще допустимо, то угол (3 должен удовлетворять условию О 3 0,16Я/р, т. е. чем больше р, тем меньше должен быть угол расходимости (3, в пределах которого излучение пространственно когерентно. [c.22] Понятие временной когерентности связано с конечностью интервала длин волн, излучаемого источником света. Временная когерентность иногда называется хроматической. Конечное значение излучаемого источником интервала длин волн определяется тем, что электромагнр1тиая волна не бесконечна во времени — она излучается атомами в виде цугов конечной длины. Чем меньше длина цуга, т. е. чем меньше время жизни атома в возбужденном состоянии, тем шире спектр частот и тем меньше временная когерентность. Можно связать длину цуга и ширину спектра и ввести понятия длина когерентности и время когерентности. [c.22] Каждый атом испускает волновой цуг конечной длины. Пусть длительность цуга будет обозначена через т. За время наблюдения интерференционной картины проходит большое число таких цугов. Если создаваемая в интерферометре разность хода А будет больше длины цугов I (см. рис. 2.1), то в точке наблюдения встретятся цуги волн, испущенные в разные моменты t и t. [c.23] Вернуться к основной статье