Юнга интерферометр

Если мы рассмотрим схему таких измерений на основе метода Юнга (рис. 6. 48), то найдем ответ на вопрос, почему в этой схеме столь мало света, что возникают серьезные трудности с ее лекционной демонстрацией. Простые оценки показывают, что световой поток в интерферометре должен быть столь мал, что его средняя энергия <И не превышает одной десятитысячной от энергии кванта /iv. А это значит, что в каждую секунду излучается 10 — 10 фотонов, способных интерферировать. Если исходить из равномерного во времени их испускания, то между каждым попаданием такого фотона в интерферометр проходит Ю" — 10" с, в то время как путь его до приемника, как правило, не превышает 50 см, т.е. должен занимать менее 10" с. Следовательно, интерферометр подавляющую часть времени пуст, а пролетающий через него каждую микросекунду одиночный фотон попадает в одну из двух щелей с вероятностью, определяемой условиями эксперимента. Наблюдение за более длительный промежуток времени и дает на выходе статистическое усреднение, т.е. интерференционную картину. [c.451]

В интерференционном опыте Юнга (см. 16) источниками света служат две щели, освещаемые некоторым источником света, т. е. схема опыта в существенных своих чертах совпадает со схемой рис. 4.20. Если разность хода сравнительно невелика, так что наблюдаются полосы низкого порядка, то контрастность интерференционных полос будет определяться главным образом степенью пространственной когерентности освещения щелей. Аналогично положение и в случае звездного интерферометра Майкельсона (см. 45), где частичная пространственная когерентность освещения щелей интерферометра служит средством для измерения угловых размеров звезд. [c.105]

Весьма простым способом измерения степени пространственной когерентности между двумя точками световой волны является метод, в котором используется интерферометр Юнга (рис. 7.3). Этот интерферометр состоит из экрана 1, в котором имеются отверстия соответственно в точках Р и Рг, и экрана 2, [c.450]

Понятие пространственной когерентности лучше всего можно уяснить, если рассмотреть двухщелевой интерферометр Юнга или его эквивалент. Из этого рассмотрения можно получить довольно неожиданное, но весьма важное заключение протяжен-ный источник может создать когерентное поле, несмотря на то что источник состоит из многих миллионов статистически некогерентных излучателей. Это заключение является верным, если соблюдено единственное условие — угловые размеры источника, рассматриваемого из плоскости, где расположены щели, намного меньше, чем отношение длины волны света к расстоянию между щелями ). [c.76]

Рис. 21. Интерферометр Юнга и пространственная когерентность.

Интересно теперь сравнить это выражение с уравнением интерференционных полос в интерферометре Юнга от двух полностью когерентных источников [c.78]

Рис. 22. Коэффициент частичной когерентности Y12 Для интерферометра Юнга.

Рис. 23. Амплитуда интерференционных полос в интерферометре Юнга при трех значениях коэффициента частичной когерентности.

Свойства интерферометров Юнга и Майкельсона позволяют уяснить понятие коэффициента частичной когерентности, определяемого выражением (70), и содержание соотношения между этим коэффициентом и распределением интенсивности по источнику, выражаемое с помощью преобразования Фурье. Рассмотрим сначала схему двухщелевого интерферометра, приведенную на рис. 26. Пусть / (а, P)=/s — постоянная величина. Экс- [c.83]

Рис. 26. Интерференционные полосы в интерферометре Юнга при наблюдении звезды — протяженного, пространственно-некогерентного источника света.

В интерферометре Рэлея, предназначенном для измерения показателей преломления газов и жидкостей, использован, как и в опыте Юнга, метод деления волнового фронта. Источник в виде узкой щели 5 расположен в фокальной плоскости линзы (рис. 5.23). Выходящий из нее параллельный пучок идет через диафрагму с двумя щелями 51 и 5г, параллельными щели 5. Пучки света от 51 и 5г проходят через кюветы /С1 и /Сг и образуют интерференционные полосы в фокальной плоскости линзы 2. Введение кювет, содержащих исследуемые газы или жидкости, требует значительного рассто яния между 5, и 5а, вследствие чего интерференционные полосы располагаются тесно и для их наблюдения требуется большое увеличение. Для этой цели удобен цилиндрический окуляр в виде тонкой стеклянной палочки, ось которой параллельна полосам. Кюветы занимают только верхнюю половину пространства между линзами 1 и 2, а внизу свет идет вне кювет. Благодаря этому возникает вторая система интерференционных полос с таким же расстоянием между полосами, которая может служить шкалой для отсчета. Верхняя система полос сдвинута относительно нижней, так как при прохождении света через кюветы появляется добавочная разность хода Д=(п2— 1)/, где П и 2 — коэффициенты преломления веществ, заполняющих кюветы. По этому смещению определяют 2— 1- В один из пучков ставится компенсатор, с помощью которого можно добиваться, чтобы плавно изменялась оптическая разность хода, противоположная по знаку той, которая обусловлена прохождением света через кюветы. [c.248]

Интерферометр Релея, построенный на принципе деления фронта падающей волны. К числу таких интерференционных систем относятся щелевые или ступенчатые устройства, которые строятся на принципе деления падающего параллельного фронта волны по площади часть фронта проходит через прозрачные участки, а другая — не проходит. Примером таких систем является двухщелевая схема Юнга, о которой речь шла при рассмотрении общей теории интерференции и при изучении явления интерференции трех лучей. Здесь рассмотрим двухлучевой интерферометр Релея (схема Юнга), используемый для измерений показателей преломления газов и жидкостей. На рис. 3.5.17, а изображена оптическая схема такого интерферометра. Парал- [c.161]

Рис. 1.12. Схемы интерферометров Юнга (а) и Майкельсона (б). М, и М, — зеркала.

Интерферометр Юнга представляет собой непрозрачный экран, в котором на некотором расстоянии 5" друг от друга вырезаны два малых отверстия Р и Рг [c.12]

Как и для интерферометра Юнга, для интерферометра Майкельсона можно ввести понятие видности интерференционной картины. В данном случае им удобно пользоваться, если волна [c.16]

Кроме интерферометров Юнга и Майкельсона существует большое число и других схем, используемых для измерения временной и пространственной когерентности оптических полей. Все многообразие интерферометров базируется на двух методах методе деления амплитуды и методе деления волнового фронта. В методе деления амплитуды исходный пучок делится на частично отражающих или частично пропускающих оптических элементах. В методе деления волнового фронта пучок, проходя через отверстия, делится на несколько пучков. [c.16]

Согласно такой классификации интерферометр Юнга - это интерферометр с делением фронта, интерферометр Майкельсона -интерферометр с делением амплитуды. Очевидно, интерферометр Майкельсона обладает большей светосилой, чем схема Юнга. [c.16]

За последние годы существенно повысился интерес к вопросам, связанным со статистическими характеристиками света. Интенсивно изучаются когерентные световые поля, обладающие неклассической статистикой фотонов. Эти работы, в частности, имеют целью уменьшить флуктуации фотоприема до уровня, определяемого дробовым шумом фототока. В рамках этой книги невозможно рассматривать эти работы, основанные на квантовой электродинамике и представляющие синтез волновых и корпускулярных представлений. Мы ограничимся предельно кратким указанием на цикл работ , в которых возможность наблюдения флуктуаций фотонов изучалась в классических схемах волновой оптики (интерферометры Юнга и Майкельсона) с использованием современных методов регистрации фототока. [c.451]

Юнг [229] дал объяснение этому явлению, основываясь на своей теории света. Он рассмотрел интерференцию двух световых пучков первый пучок испытывает диффузное рассеяние при входе в стекло, затем зеркально отражается от его задней поверхности и выходит из пластины, преломляясь обычным образом на границе воздух — стекло второй пучок преломляется на границе воздух — стекло, затем зеркально отражается от задней поверхности и испытывает диффузное рассеяние, выходя из пластины. Это явление исследовал также Гершель [113], а его общую теорию первым дал Стокс [208а]. Но лишь в 1953 г. Берч [25] показал, что интерференция в диффузном свете может найти практическое применение в интерферометрии. [c.44]

Само собой разумеется, что описанным методом разность фаз измеряется с точностью только до целого кратного 2л, поэтому необходимы грубые дополнительные измерения порядка, что можно осуществить либо при помощи непосредственного счета числа полных периодов, либо при помощи набора фазовых зеркал, либо с помощью вспомогательного интерферометра Юнга. Последний устанавливается непосредственно после кюветы и убирается после грубого определения порядка. Применение того или иного способа измерения порядка в каждом случае зависит от условий, предъявляемых излгеряемыми объектами. [c.486]

Явление интерференции света в диффузно рассеянных лучах впервые наблюдал и исследовал ещё Ньютон в конце XVII столетия. Подробному рассмотрению открытого им случая интерференции от запылённого вогнутого зеркала посвящена четвертая часть второй книги его Оптики , вышедшей в 1704 г. [3]. В последующие периоды на протяжении XIX и первой половины XX столетий был открыт и исследован ряд других случаев интерференции в лучах, рассеянных запылённым зеркалом. Проблема эта периодически привлекала внимание известных учёных-физиков. Тут уместно упомянуть работы Юнга, Дж. Гершеля, Стокса, Ломмеля, Рамана и Датты и ряда других учёных [4-10]. Однако, вплоть до середины XX столетия работы по интерференции света в диффузно рассеянных лучах не имели важных практических приложений. Положение дел изменилось в 60-х годах истёкшего столетия, что связано с появлением двух новых направлений в интерферометрии. В основе первого из них лежит разработанный в 1953 г. английским учёным Берчем метод использования интерференции в диффузно рассеянных лучах для исследования свойств вогнутых зеркал. Развитию метода Берча и разработке разнообразных практических приложений предложенного Берчем интерферометра с рассеивающей пластинкой посвящено большое число работ, опубликованных в последующие десятилетия. Здесь мы ограничимся ссылками на основополагающие публикации самого Берча [11-12], а также — на книгу [13], в которой достаточно подробно рассматриваются физические основы интерферометра Берча, и на статьи [14-17], в которых обсуждается способ изготовления рассеивающей пластинки. Второе из упомянутых выше новых направлений — спекл-интерферометрия — возникло и начало интенсивно развиваться, вскоре после появления лазеров, и методы спекл-интерферометрии также получили разнообразные приложения [c.6]

Измерение угловых размеров источников звездный интерферометр Майкельсона. Мы же видели (п. 7.3.4), что в опыте Юнга четкость полос зависит от размеров источника в направлении, соединяющелг от-верстия Si и 5а- На этом эффекте основан метод измерения угловых размеров малых источников. [c.255]

Для того чтобы проиллюстрировать такой подход, рассмотрим интерферометр Юнга (фиг. 1). Плоская квазимонохроматическая волна от точечного источника а падает на экран 2 с двумя параллельными щелями и Рг- Две волны, распространяющиеся от щелей, дают на экране 2 интерференционную картину, которую часто можно наблюдать невооруженным глазом. Чтобы предсказать интерференционную картину, можно, пренебрегая векторным характером электромагнитного поля, ввести скалярное поле ф, описывающее оптическое возмущение . Попытаемся теперь найти функцию ф, удовлетворяющую волновому уравнению и граничным условиям, учитывающим влияние экрана 2. Найти точное реишние такой задачи в общем случае очень трудно, поэтому обычно делают большое число упрощающих предположений например, сильно упрощают граничные условия и используют принцип Гюйгенса. Тогда получают простое выражение для распределения поля ф на экране 2. [c.5]

В предыдущей лекции мы рассмотрели опыт Юнга как типичный пример интерференционных опытов, в основе которых лежит измерение корреляционной функции первого порядка. Аналогичный характер имеют все прежние интерференционные опыты. В лекции 2 мы рассмотрели некоторые новые эксперименты принципиально другого типа, а именно интерферометрические опыты Хэнбери Брауна и Твисса, в которых измерялась корреляционная функция поля второго порядка. Мы дали простой классический анализ причин появления интерференционных колец в интерферометре, когда поле возникает от двух источников с малым угловым расстоянием. Представляет интерес исследовать происхождение тех же колец методами квантовой механики. [c.55]

Счет фотонов. Экспериментально ТУ или Гц можно определить с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ). Добавив к ФЭУ интерферометр Юнга или Майкельсона, можно измерить и 712-С по лощыо теории возмущения можно показать [1], что вероятность Р появления одного фотоэлектрона в интервале времени Т пропорциональна интегралу от мгновенной интенсивности поля /5 (г/) по поверхности фотокатода А и по интервалу Т [c.141]

ВОД ускорений. В чувствительном элементе ВОД ускорений используется грузик, растягиваемый двумя ВС (рис. 12.5, а). При воздействии ускорения а вдоль оси ВС возникает продольная деформация ВС, пропорциональная о. При этом сдвиг фазы оптического излучения в БС АФ = 2ппЬта/Е8, где Е — модуль Юнга 5 — площадь сечения БС. Чувствительность ВОД к ускорению АФ/а = = %Ьтп/ЕХс1 , где й — наружный диаметр БС. Знаки изменения фазы в двух используемых ВС противоположны, поэтому их включают в противоположные плечи интерферометра Маха — Цендера. Пороговая чувствительность рассматриваемого ВОД составляет 10 м/с (при массе груза 0,4 г = 80 мкм = 2Х Х16 мм). Выходная характеристика линейна в диапазоне ускорений 10 10 м/с . [c.214]

В звездном интерферометре Майкельсона (рис. 6.12), собранном на базе телескопа-рефрактора, перед объективом Ь установлена маска с двумя щелями и Свет на эти щели направляется системой зеркал, причем расстояние между зеркалами и можст изменяться. За счет этого удастся измерить корреляционную функцию для лучей, расстояние между которыми намного больше, чем диаметр объектива телескопа. Вторая пара неподвижных зеркал и М , разнесенных на фиксированное расстояние обеспечивает постоянство ширины интерференционных полос. В соответствии с анализом, сделанным для схемы Юнга, эта ширина равна Ах = Таким образом, при изменении расстояния интерференционная картина сохраняет свою периодичность, что существенно повышает точность измерения видности. [c.110]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...