ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ СВЕТА Когерентность

Наблюдение интерференции в естественном свете, для которого имеют место поперечные колебания всех направлений, также возможно, и, как правило, на опыте реализуется интерференция именно когерентных пучков естественного света. Для выяснения этого вопроса каждый из интерферирующих пучков естественного света представим в виде суперпозиции двух волн, ортогонально поляризованных и не связанных друг с другом никакими определенными фазовыми соотношениями. Условие когерентности пучков означает, что одинаково поляризованные волны имеют равные начальные фазы. Поэтому при наложении двух когерентных пучков естественного света формируются две независимые, но пространственно совпадающие интерференционные картины, отвечающие двум парам одинаково поляризованных волн. [c.87]

Разобранные в настоящей главе случаи интерференции света дают возможность наблюдать это явление на специально осуществляемых опытах. Однако явление встречи двух или нескольких когерентных волн, между которыми наблюдается интерференция, имеет место, по существу, во всяком оптическом процессе. Распространение света через любое вещество, преломление света на границе двух сред, его отражение и т. д. суть процессы такого рода. Распространение света в веществе сопровождается воздействием световой электромагнитной волны на электроны (и ионы), из которых построено вещество. Под действием световой волны эти заряженные частицы приходят в колебание и начинают излучать вторичные электромагнитные волны с тем же периодом, что и у падающей волны. Так как движение соседних зарядов обусловливается действием одной и той же световой волны, то вторичные волны определенным образом связаны между собой по фазе, т. е. являются когерентными. Они интерферируют между собой, и эта интерференция позволяет объяснить явления отражения, преломления, дисперсии, рассеяния света и т. д. Мы познакомимся в дальнейшем с объяснением перечисленных явлений с указанной точки зрения. В настоящем же параграфе мы остановимся на одном частном случае из описанного ряда явлений. [c.89]

Из обсуждения процесса испускания волн атомами источника света (см. 14, 21) должно быть ясно, что причиной нарушения когерентности служат случайные (статистические) изменения амплитуды и фазы волны, вызванные, в свою очередь, случайными воздействиями окружающей среды на излучающие атомы. Поэтому анализ интерференции частично когерентных световых пучков требует учета статистических свойств волн, испускаемых атомами. В данном курсе нет возможности останавливаться на этой стороне вопроса сколько-нибудь подробно ), однако ряд важных физических выводов можно получить, опираясь на сравнительно простые, но обш,ие статистические соображения. [c.94]

Дело в том, что технические средства не в состоянии прямым путем измерить фазу столь высокочастотных колебаний, какими являются световые сигналы, поскольку реакция любого приемника света (фотоумножителя, фотодиода, фототранзистора и даже человеческого глаза) определяется значением средней интенсивности света. Однако решение этой задачи оказалось неожиданно очень простым. Д. Габор предложил использовать для получения голограммы интерференцию двух когерентных пучков света, называемых обычно объектным и опорным, а для восстановления изображения с голограммы — явление дифракции света. [c.10]

В явлениях интерференции света кроме когерентности очень важно еще и состояние поляризации интерферирующих лучей. При рассмотрении интерференции (гл. 4—7) мы специально не оговаривали состояние поляризации и но существу предполагали, что интерферирующие лучи линейно поляризованы в одной плоскости. Действительно, в общем случае это ус-.ловие в когерентных лучах выполняется. В каждом элементарном акте излучается поляризованный свет. Поскольку интерферируют лучи от источника, испущенные в одних и тех же элементарных актах, то они в каждый данный момент являются не только когерентными, но и одинаково поляризованными. Тот факт, что в следующий момент они будут поляризованы в другой плоскости, не имеет значения. Естественно, что интерференционная картина должна сохраняться и в том случае, когда оба когерентных естественных луча поляризованы в одной плоскости с помощью, например, поляризаторов или любым другим способом. [c.49]

Корпускулярная интерпретация опыта Юнга. Опыт Юнга (1801) по интерференции света от двух взаимно когерентных источников сыграл историческую роль при переходе от теории истечения Ньютона к волновой теории света. Взаимно когерентными источниками являются две щели и Sj в непрозрачном экране, на который падает плоская волна (рис. 24). От каждой из щелей в точку экрана с координатой у приходит луч света, дающий на экране интенсивность освещения /д = 1x 1 при закрытой другой щели. При открытых одновременно двух щелях интенсивность [c.44]

Интерференция света и ее использование для измерения шероховатости поверхности. В интерференционных средствах измерения шероховатости поверхности используется интерференция двух или большего числа когерентных пучков лучей (вышедших из одной ТОЧКИ источника света, имеющих одинаковое направление колебаний, одинаковые частоты и постоянную разность фаз). [c.88]

Прежде чем изложить физическую сущность явлений, происходящих при такой интерферометрии, напомним о некоторых положениях оптики. В оптике под понятием интерференции света понимают сложение когерентных колебаний, при котором не имеет места суммирование интенсивности колебаний. Интенсивность, как известно, пропорциональна квадрату амплитуды. [c.72]

Использование в оптических методах контроля лазеров в качестве монохроматического, когерентного, с большой спектральной плотностью источника света позволило существенно повысить чувствительность и точность этих методов, а в некоторых случаях существенно расширить их возможности благодаря внедрению совершенно новых принципов, например голографии, основанной на интерференции света. [c.177]

Принцип одного из технических применений интерференции света поясним на димере интерференции в тонких слоях. Пусть луч света падает перпендикулярно поверхности, ограничивающей воздушный слой между этой эталонной и испытуемой поверхностями. Луч частично отразится от поверхности, частично пройдет в воздушный слой и опять частично отразится от испытуемой поверхности. Между отраженными лучами создается разность хода, равная удвоенной толщине воздушного слоя —2d. Лучи когерентны и создают интерференцию света, максимум которого будет при 2d = О, [c.316]

Если на плоскую Д. р. падает параллельный пучок света, ось к-рего лежит в плоскости, перпендикулярной к штрихам решётки, то, как показывает расчёт, получающееся в результате интерференции когерентных пучков от всех N штрихов решётки пространственное (по углам) распределение интенсивности света (в той же плоскости) может быть представлено в виде произведения двух ф ний J Jg. Ф-ция Jg определяется дифракцией света на отд. штрихе, ф-ция Jjv обусловлена интерференцией N когерентных пучков, идущих от штрихов решётки, и связана с периодич. структурой Д. р. Ф-ция для данной длины волны Я определяется периодом решётки d, полным числом штрихов решётки N и углами, образованными падающим (угол 1 з) и дифрагированным (угол ф) пучками с норма-лью к решётке (рис. 2), но не зависит от формы штри- 057 [c.657]

При интерференции света на экране от когерентных лучей, испускаемых двумя линейными источниками света (рис. 6.9), возникает [c.224]

Интерферометр — измерительный прибор, основанный интерференции света. Принцип действия всех интерферометров одинаков и различаются они только способами получения так называемых когерентных пучков света, т. е. таких складываемых пучков, которые обладают постоянством разности фаз при их сложении определяется амплитуда суммарных колебаний. [c.414]

При интерференции света на экране от когерентных лучей, испускаемых двумя линейными источниками света (рис. 6.9), возникает чередование светлых и темных полос, которые на небольшом расстоянии от оси симметрии удалены один от другого на длину [c.247]

Как видно, интерферировать могут только световые волны одной и той же длины и только в том случае, если разность фаз (ф1 —фг) остается постоянной во времени. Такие волны называются когерентными источники, их испускающие, также называются когерентными. Обычные источники как белого, так и монохроматического света не когерентны. Когерентные же источники в оптике получают искусственным путем. Когерентными источниками в оптике оказываются не сами источники света, а оптические изображения одного и того же источника, вернее — одной и той же весьма малой площадки светящегося тела источника. Световая волна от одного и того же источника разделяется оптическими приспособлениями на несколько частей, которые направляются затем по разным геометрическим путям. Эта, искусственно введенная, раз-пость хода обусловит существование постоянной разности фаз колебаний, т. е. приведет к возникновению когерентных световых волн. Полученные когерентные волны затем снова направляются по одному и тому же пути, и они, налагаясь друг на друга, создают интерференционную картину. Приборы, служащие для создания когерентных волн, а затем получения интерференции света, называются интерферометрами. [c.21]

Особый интерес представляет способ наблюдения интерференции в линиях поглощения, основанной на обращении спектра поглощения. Оказывается, с помощью явления интерференции света можно заставить светиться темные полосы поглощения и получить, таким образом, когерентный источник света. Если в одно из плеч установленного на нулевую разность хода интерферометра Д. С. Рождественского поместить поглощающую камеру с парами йода при малом давлении, то в поле зрения наблюдательной системы, при освещении интерферометра белым светом, на фоне широких минимумов появятся светлые полосы . Они как раз соответствуют линиям поглощения йода. Так как поглощение происходит только в одном из интерферирующих пучков, а во втором длины волн остаются свободными (им не с чем интерферировать), то в поле зрения и появляются светлые полосы поглощения спектра йода. [c.70]

Рис. в. к определению координат при интерференции света от двух когерентных точечных источников. [c.47]

Дифракция и интерференция частично-когерентного света [c.58]

Мы должны различать свойства опорной. волны и волны, освещающей объект, с одной стороны, и свойства восстанавливающей волны — с другой. Термин некогерентная голограмма обычно сохраняется за голограммами, записанными при использовании некогерентного света. При записи некогерентной голограммы интерференционные полосы образуются благодаря интерференции света от какой-либо точки изображения с самим собой. Для этого формируют два изображения объекта с помощью делительного устройства. Свет от соответствующих точек изображения является когерентным и может интерферировать. Свет, который не интерферирует, образует фоновое освещение голограммы [81. Другой способ получения интерференционных полос, когда источник света имеет низкую когерентность, заключается в формировании на голограмме изображения решетки и помещении объекта в один из порядков этой решетки [91. [c.148]

Рассмотрим очень простой опыт по интерференции света, проведенный еще Юнгом. Если осветить два отверстия одним источником S очень малых размеров (фиг. 57), то опыт показывает, что наблюдаются интерференционные полосы — отверстия и Гг излучают когерентные колебания. Если затем увеличить размеры источника, то, как из- [c.127]

Рассмотрим идеализированную схему Габора (рис. 1.6), а именно вместо предмета возьмем единичный точечный рассеиватель Р, источник освещения заменим точечным источником, испускающим монохроматическую сферическую волну и запись будем производить на тонкослойную светочувствительную среду. Расстояния от точек 5 и Р до голограммы соответственно обозначим через d и di. Распределение интенсивности света в плоскости голограммы Н, возникающее вследствие интерференции света, рассеянного точкой Р с когерентным фоном, описывается выражением (1.2.3). [c.19]

В фоторефрактивных кристаллах возможна как запись изображений, так и голограмм. Для любого из этих случаев будем употреблять также термин запись информации . В зависимости от решаемой задачи для записи используется либо обычный некогерентный свет, либо лазерное излучение. Однако для чисто исследовательских целей при изучении свойств самих кристаллов преимущественно (но не всегда) используют запись простых синусоидальных решеток, полученных с помощью интерференции двух когерентных лучей. Такая техника исследований приобрела высокую популярность не случайно. И основывается она на постулате о том, что запись информации в фоторефрактивном кристалле является линейным процессом. Дело в том, что сколь угодно сложную картину трехмерного распределения интенсивности записывающего света / (х, г/, z) можно представить в виде суперпозиции косинусоидальных и синусоидальных картин (решеток) типа / (к) os кг, / (к) sin кг или в общем случае в виде экспонент / (к) е . Здесь / (к) — коэффициент (амплитуда) в разложении интенсивности света по пространственным решеткам, кг = 2л (vx + + V )- к — волновой вектор решетки с проекциями 2nv, ky = 2л , 2пу. Величины v, g, v называются пространственными частотами v = 1/Х , = 1/, V = lA , где Я , Яг — период решетки в направлении х, у, z соответственно. Заметим, что в литературе по фоторефрактивным средам сложилась традиция, когда пространственными частотами называют также и проекции волнового вектора k , ky, k . К недоразумениям это не приводит. [c.7]

С помощью выражений (82) и (83) сразу же находим, что коэффициент частичной когерентности у, который описывает интерференцию света, идущего от Si (0,0) и S2 x,y), при освещении самих щелей протяженным некогерентным источником равен [c.82]

Для удобства рассуждений часто полагают, что рассеивающий предмет — это либо обобщенная двумерная или трехмерная решетка, либо система рассеивающих точечных диполей. В голографии также полагают, что различные точки предмета рассеивают свет когерентно при этом подразумевается временная когерентность. Каждая точка предмета считается стационарным излучателем той же частоты, что и частота опорной волны. Суперпозиция опорной волны и волн, рассеянных предметом, создает на голограмме интерференционную картину. Ее комплексную амплитуду можно рассчитать двумя методами 1) найти сумму опорного и рассеянного полей в плоскости голограммы 2) просуммировать картины интерференции опорной волны с одной из многочисленных составляющих рассеянного поля. Ниже мы будем использовать второй метод рассмотрения. [c.144]

Под интерференцией света понимается явление, возникающее при взаимодействии когерентных волн и состоящее в том, что интенсивность результирующей световой волны в зависимости от разности фаз взаимодействующих волн может быть больше или меньш суммы их интенсивностей. [c.19]

Биения интенсивности попадающего в приемник света [см. (5.63)] можно интерпретировать как результат нестационарной интерференции двух когерентных волн с близкими частотами волны частотой и, отраженной неподвижным зеркалом М2, и волны, отраженной движущимся зеркалом М, частота которой вследствие эффекта Доплера сдвинута на Д = (2и/с)ы- [c.254]

Интерференция света — явление сложения световых колебаний, при котором амплитуда или состояние поляризации результирующего колебания в разных точках пространства становятся зависимыми от разности фаз складывающихся колебаний Интерферировать могут только когерентные световые колебания. Световые колебания называются когерентными, если разность их фаз остается постоянной во времени или изменяется по какому-либо закону. Это возможно только при согласованном протекании во времени и пространстве световых колебательных процессов, которые можно характеризовать временной и пространственной когерентностью. [c.102]

Интерферометрами называют измерительные устройства-принцип действия которых основан на явлении интерференции света. Основываясь на определении интерференции как когерентной суперпозиции двух или большего числа пучков, под интерферометром можно понимать также устройство, служащее для создания когерентных пучков, формирования интерференционной картины, а иногда и ее интерпретации. [c.104]

Допустим вначале, что через объектив проходит лишь спектр нулевого порядка 5о, тогда в плоскости А В он создаст равномерную освещенность и изображения решетки не будет. Если, кроме максимума нулевого порядка 5о проходит свет от максимума 1-го порядка то уже имеет место интерференция двух когерентных колебаний и в плоскости А В создается система чередующихся максимумов и минимумов. [c.362]

Волновые свойства света наиболее ярко проявляются в явлениях интерференции и диффракция. Явления интерференции наблюдаются в том случае, если два (или больше) световых пучка, исходящих из когерентных источников света, накладываются друг на друга. При этом наблюдается суммирование световых пучков с чередующимся усилением и ослаблением освещенности в местах сложения пучков. Это явление называется интерференцией света. Когерентными являются источники света, дающие световые пучки при постоянной во времени разности фаз световых колебаний. Такие источники образуются искусственно при помощи призм, линз или зерккл, разбивающих один световой пучок на несколько как бы исходящих из разных источников света. Пример когерентных источников и получения интерференции света приведен на рис. 16. 7. Световой пучок от источника 4 бипризмой Френеля /, // разбивается на два световых пучка 1, 2 и 2, 3, которые исходят из мнимых источников 1 и 1 . В области МЛ экрана Э они накладываются друг на друга и дают интерференционную картину. [c.328]

Рассмотрим случай нормального падения плоской монохроматической и линейно-поляризованной волны на хорошо отражающую поверхность с относительным показателем преломления п> 1. Поглощением света при распространении пренебрежем. Отра)кен-ная световая волна, когерентная с падающей, будет распространяться в противоположном паправленгпг. В результате произо11дет интерференция двух когерентных волн—. падающей и отраженной. Считая, что в световых явлениях основную роль играет электрический вектор, запишем уравнение падающей световой волны, распространяющейся в положительном направлении оси х, в виде [c.96]

Но, как уже указывалось, может иметь место промежуточный случай — на экране наблюдается интерференционная картина, но ее качество хуже, чем при когерентном освешении. Тогда функция видимости больше нуля, но меньше единицы (О < F < 1). Назовем два источника света, создающих такую картину интерференции, частично когерентными. В дальнейшем последнему случаю будет уделяться наибольшее внимание. Заметим, что иногда практикуется представление частично когерентного света [c.184]

Интерференцией света называется сложение в пространстве двух или нескольких световых волн с одинаковыми периода.ми, в результате которого в разных точках пространства получается усиление или ослабление амплитуды результирующей световой волны в зависимости от соотношения между фазами складывающихся волн. Явление интерференции наблюдается при соединении только когерентных световых воли, т. е. таких волн, для которых за время, достаточное для наблюдения, сохраняется неизменная разность фаз. Интенсивность результирующего колебания в этом случае отличается от суммы интенсивностей составляющих колебаний и может быть меньше или больше ее в зависимости от разности фаз. Способность когерентных воли к интерференции означает, что в любой точке, которой достигнут эти волны, имеют место когерентные колебания. Они будут интер-фериро15ать, если ориентация и поляризация волн таковы, что направления колебаний совпадают. Результат интер- [c.226]

Оптическая диагностика двухфазных сред, бурно развивающаяся в последнее время, использует лазерные доплеровские анемометры по дифференциальной схеме (ЛДА) и лазерные решеточные анемометры (ЛРА). Различие между ними заключается в том, что пространственная решетка — модулятор в первом приборе формируется за счет интерференции двух когерентных лучей лазера в потоке, а во втором — либо проецируется в поток оптической системой, либо создается на фотоприемнике рассеянного света. Отсюда следует, что ЛРА не требует когерентного источника света и поэтому соответствующий прибор более прост по оптической схеме. Однако в связи с тем, что интерференция двух гауссовских пучков когерентного света дает решетку с синусоидальным пространственным распределением освещенности, ЛДА имеет более чистый сигнал с малым содержанием гармоник. В ЛРА обычно используют решетку с пространственным распределением освещенности (пропускания) в виде меандра, но сигнал содер-.жит высшие гармоники, т. е. менее чист . Энергетическая оценка ЛДА и ЛРА показывает, что при равных условиях ЛДА требует в 2 раза менее мощный источник света, так как при интерференции пучков в месте максимальной осве-сЩеиности пространственной решетки волны света складываются, тогда как в ЛРА половина мощности источника пропадает — затеняется пространственной решеткой-модулятором. Сравнительная оценка ЛДА и ЛРА, использующих одну и ту же оптику, проведена в [35, 122]. [c.52]

Метод голографической интерферометрии основан на явлении интерференции света при совпадении двух когерентных лучей монохронического света, описываемого простой синусоидальной функцией и ориентированного в одной плоскости (поляризованного света), попадающих на экран со сдвигом по фазе. Необходимое количество лучей может быть получено от лазеров. [c.269]

Используя устройство, показанное на рис. 7.9, можно добиться того, чтобы два пучка (от лазера и от ртутной лампы) имели одну н ту же степень пространственной когерентности. Чтобы получить ту же самую степень временной когерентности, в устройство на рис. 7.9 необходимо ввести фильтр, который пропускал бы только в очень узкой полосе частот, совпадающей с полосой частот генерации AvreH Не—Ые-лазера. Будем считать, что ширина полосы генерации лазера AvreH I кГц. Поскольку ширина линии излучения рассматриваемой ртутной лампы Av= = 10 Гц, благодаря фильтрации выходная мощность уменьшается еще более чем на десять порядков величины (теперь Ю- Вт). Напомним, что первоначальная мощность лампы равнялась 100 Вт Это также показывает, насколько более сложно получить явление интерференции света (для осуществления которой требуются источники света высокой когерентности), применяя некогерентные источники света. [c.472]

Появление лазеров и успехи, достигнутые в последующие десятилетия в области когерентной оптики, вызвали повышение интереса к проблемам преподавания волновой оптики и совершенствования учебного эксперимента в этой области, что стимулировало появление эяда интересных публикаций. Их анализ выходит за рамки настоящей книги, посвящённой конкретному кругу проблем. Отметим лишь, что важный для современной практики круг вопросов, связанный с интерференцией света в диффузно рассеянных лучах, практически выпал из поля зрения экспериментаторов, успешно работающих в области учебных демонстраций. Предлагаемая читателю книга имеет целью в какой-то степени восполнить указанный пробел. [c.6]

Высокочувствительная установка может быть создана на основе эффекта внутрирезонаторного накопления разности фаз в поляризационно-когерентном лазере на красителях с поляризационным резонатором Майкельсона и последующей внерезонаторной интерференцией генерируемого излучения (рис. 3.9.8, б). Здесь (наряду с аналогичными на рис. 3.9.8,а обозначениями) через 4 обозначен поляризационный светоделитель — двухлучевая поляризационно разводящая призма типа Франка — Риттера. При многократных проходах излучения через резонатор будет происходить внутрилазерное накопление разности фаз между двумя ортогонально-поляризован-ными волнами, независимо распространяющимися каждая в своем плече интерферометра Майкельсона. Для наблюдения развернутой в спектр интерференционной картины вне резонатора перед входной щелью спектрального прибора под углом 45° по отношению к направлениям пропускания поляризационного светоделителя 4 устанавливается дополнительный поляризатор Р, сводящий в одну плоскость исходно ортогонально-поляризованные волны, в которой и происходит интерференция света. При этом эффективная длина исследуемого фазового объекта увеличивается в р раз, где р — число проходов излучения через лазерный резонатор. Следовательно, и чувствительность такой установки во столько же раз будет выше. [c.243]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...