ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА 26, Общие сведения об интерференции из "Общий курс физики Оптика Т 4 " Оптические системы с непрерывно изменяющимися показателями преломления принципиально возможны, но из-за трудностей их изготовления в световой оптике они не встречаются. (Исключение составляет хрусталик глаза, показатель преломления которого возрастает от периферии к центру.) Аналогом таких систем являются электронные и ионные приборы (электронный микроскоп, электронный осциллограф, электронно-лучевая трубка в телевидении и пр.), в которых роль лучей играют электроны или ионы, движущиеся в электростатических или магнитных полях, создаваемых заряженными электродами или катушками, по которым текут электрические токи. Эти электроды называются электрическими, а катушки—магнитными линзами. Получение изображений в таких системах изучается в электронной и ионной оптике. [c.180] Следовательно, в смысле получения изображений система будет вести себя так, как если бы магнитного поля не было, а электростатическое определялось потенциалом (25.9). Магнитное поле приводит еще к несущественному повороту всего изображения вокруг оси симжтрии системы на угол, определяемый формулой (25.14). В высших приближениях угол поворота зависит от наклона траектории к оси системы. Это ведет к появлению дополнительных аберраций, обусловленных наличием магнитного поля. [c.183] Допустим, чтю частица влетает в линзу, двигаясь параллельно ее оси. В области А действующая на нее сила имеет составляющую, н равленную вверх. Эта сила будет смещать частицу вверх. В области В направление вертикальной составляющей силы изменится на противоположное. Однако, так как под действием электрического поля скорость частицы непрерывно возрастает, на прохождение области В частица затрачивает меньше времени, чем на прохождение области А. Поэтому поперечная скорость, приобретенная частицей в области А, не может быть скомпенсирована скоростью противоположного направления, которую она получает в области В. В результате в областях Л и fi и по выходе из них частица будет двигаться вверх, приближаясь к оси линзы. Аналогично, в области С на частицу действует сила, стремящаяся удалить ее от оси линзы, а в области D — приблизить. Но в этих областях частица замедляется, а потому проводит в области D большее время, чем в С. Поэтому при прохождении обеих областей С и Z) вертикальная скорость частицы, направленная вверх, возрастет. [c.184] Эти разъяснения объясняют, почему частицы нриблил аются к оси линзы. Конечно, из них не следует, что все частицы пучка соберутся в одной и той же точке на оси линзы. Для доказательства этого требуегся уже количественное рассмотрение, которое и было проведено выше на основе аналогии со световой оптикой. [c.184] Допустим теперь, что линза тонкая. Пусть Р ч Р — оптически сопряженные точки на ее оси (рис. 109). Отрезки соединяющего их луча вне линзы прямолинейны. Проинтегрируем уравнение (25,16) по л в пределах от —оо до +оо. [c.185] Как и электростатическая, тонкая магнитная линза всегда будет собирательной. [c.187] Однако даже такие времена очень велики по сравнению с перио дами оптических колебаний. Средний период колебаний Т электромагнитного поля в оптической области спектра составляет около 10 с. Поэтому ни один приемник света не позволяет измерйть мгновенное значение напряженности электрического или магнитного поля в световой волне. Для этого время разрешения приемника должно было бы быть мало по сравнению с периодом световых колебаний Т. Все приемники могут измерять только величины, квадратичные по полю, усредненные за времена, не меньшие времени разрешения приемника. Сюда относятся энергетические и фотометрические величины лучистый и световой поток, яркость, освещенность и пр. [c.189] В явлениях интерференции, дифракции и пр. представляют интерес не абсолютные, а только относительные значения этих величин. Например, нас может интересовать относительное распределение освещенности на экране, куда попадает свет. При такой постановке вопроса нет смысла точно указывать, о какой именно энергетической или фотометрической величине идет речь в том или ином конкретном случае. Заключения будут относиться к любой усредненной по времени величине, квадратичной по напряженности электрического поля. Эту нечетко определенную величину принято называть интенсивностью света или интенсивностью колебаний. Ниже она обозначается через I. За I мы будем обычно принимать усредненное по времени мачение квадрата напряженности электрического поля, т. е. / = Е . [c.189] Все сказанное о двух пучках относится и к случаю наложения нескольких пучков. Интерференция двух пучков называется двухлучевой, многих пучков — многолучевой. [c.190] На рис. 111 приведена векторная диаграмма сложения рассматриваемых колебаний, из которой также нетрудно получить результаты (26.5) и (26.6). [c.191] Если поставить плоский экран, то он пересечет плоскости равной интенсивности вдоль параллельных прямых на экране появятся светлые и темные интерференционные полосы . Расстояние между серединами соседних светлых или темных полос называется шириной интерференционной полосы. Если плоскость экрана параллельна плоскости к , йг). в которой лежат волновые векторы кх и к , то ширина интерференционной полосы равна Ах, т. е. определяется выражением (26.12). То же самое получится, если экран установлен в перпендикулярной плоскости перпендикулярно к биссектрисе угла между волновыми векторами ki и к . Если же, оставляя экран перпендикулярным к плоскости кх, к ), повернуть его на угол ф, то ширина интерференционной полосы сделается равной А л = Ax/ os ф. [c.193] Интенсивность I периодически меняется вдоль оси К от нуля до максимального значения / акс = Пространственный период изменения интенсивности Ах = Я/а есть ширина интерференционной полосы. [c.195] Это значит, что произойдет смещение всей интерференционной картины на Л/ = (п — 1) и Ах полос в ту сторону, с какой была введена пластинка Р. На этом основаны интерференционные методы измерения малых изменений показателя преломления, обладающие высокой чувствительностью. Для таких измерений надо пользоваться белым светом (см. 30). В монохроматическом свете все волосы одинаковы, и их смещение трудно измерить — для этого толщину пластинки I надо было бы увеличивать непрерывно от нуля до окончательной величины. [c.195] Полный поток лучистой энергии через любую замкнутую поверхность, окружающую источники Sj и S , равен сумме потоков через ту же поверхность, которые излучались бы каждым из этих источников в отсутствие другого. Однако это равенство не точное, а только приближенное и в среднем выполняется тем точнее, чем больше d X. Когда d Х, в волновом поле уже нет линии нулевой интенсивности. Когда med X, то во всех точках пространства складываются колебания, фазы которых практически одинаковы. В этом случае интенсивность результирующего колебания, а с ним и поток результирующего излучения, исходящий от обоих источников, в четыре раза больше соответствующих величин для одного из источников в отсутствие другого. Таким образом, если расстояние между источниками Sj и Sa меньше длины волны X, то поток лучистой энергии через замкнутую поверхность, окружающую эти источники, больше суммы потоков, которые излучали бы те же, но уединенные источники. [c.196] Однако принцип сохранения энергии и не требует равенства этих величин. Источники вместе действительно больше излучают энергии, чем в том случае, когда они находятся далеко друг от друга. Но это увеличение излучения происходит не за счет нарушения сохранения энергии, а за счет работы генератора, который должен поддерживать постоянными амплитуды колебаний в источниках. Если же колебания в источниках свободные, то увеличение излучения приводит просто к более быстрому затуханию этих колебаний. [c.196] Рассмотренный случай трудно реализовать в оптическом диапазоне спектра из-за малости длин световых волн. Но в области радиоволн это не только возможно, но и практически используется для получения направленных излучений и увеличения их мощности. Конечно, возможен и такой случай, когда совместное действие двух источников приводит не к увеличению, а к уменьшению общего излучения. Это будет, например, когда колебания в источниках происходят в противоположных фазах. [c.196] Вернуться к основной статье