Классические интерференционные опыты

В интерференционных опытах исследуется взаимная корреляция (взаимная когерентность) световых колебаний в различных пространственно-временных точках поля. В простейшем случае рассматриваются только две точки поля. Этот случай отвечает классическому интерференционному опыту Юнга. [c.289]

Когерентность первого порядка определяет величину интерференционных эффектов в большинстве классических интерференционных опытов. [c.292]

Рассмотрим кратко оптические методы экспериментального определения пространственных и временных корреляционных функций, или, в терминах оптики, методы измерения пространственной и временной когерентности световых полей. Исторически понятие когерентности возникло в оптике в связи с интерпретацией результатов интерференционных опытов. Классические интерференционные опыты Юнга и Майкельсона оказываются прямыми методами измерения пространственных и временных корреляционных функций распределение средней интенсивности в интерференционной картине непосредственно дает корреляционную функцию поля. Одновременно эти опыты можно рассматривать как схемы, поясняющие физический смысл пространственных и временных корреляционных функций. Обратимся к их рассмотрению. Начнем с определения [c.12]

КЛАССИЧЕСКИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ ОПЫТЫ [c.199]

Классические интерференционные опыты [c.199]

Данный опыт хорошо известен в классической оптике. Однако, подобно интерференционному опыту Юнга, он имеет прямое отношение к квантовой физике. Как и в интерференционном опыте, будем уменьшать интенсивность светового пучка до тех пор, пока через поляризаторы не пойдут одиночные фотоны. Рассмотрим проиллюстрированные на рис. 4,6 случаи в применении к одиночным фотонам. Напомним, что поляризация фотона соответствует поляризации световой волны, из которой взят данный фотон. Это означает, в частности, что после первого поляризатора будем иметь линейно поляризованные (в направлении оси поляризатора) фотоны. Вот с этими фотонами и будем далее работать, называя их условно исходными. [c.98]

С классической точки зрения пояснить когерентный характер вынужденного излучения можно следующим образом. Процесс вынужденного испускания обратен по отношению к поглощению (иногда его называют отрицательным поглощением). При распространении светового пучка в поглощающей среде происходит уменьшение интенсивности, но полностью сохраняются свойства когерентности. Это следует хотя бы из того, что в любых интерференционных опытах прохождение исходного пучка света через серый фильтр, уменьшающий интенсивность без изменения спектрального состава, не разрушает интерференционной картины. Поэтому можно ожидать, что при прохождении света через среду, содержащую возбужденные атомы, в результате вынужденного испускания будет происходить усиление распространяющейся волны при сохранении ее когерентности. [c.441]

Акад. Л. И. Мандельштам в 1907 г. в своей известной работе Об оптически однородных и мутных средах указал на ошибочность основного предположения теории Рэлея — молекулярного рассеяния в газах. С помощью глубокого теоретического анализа и убедительных опытов, представленных в цитированной выше классической работе, Л. И. Мандельштам показал, что оптически однородная среда не может рассеивать свет, независимо от того, движутся его частицы или нет. Л. И. Мандельштам пишет , что предположение Рэлея о нарушении фазовых соотношений вследствие тепловых движений молекул справедливо в той или иной мере для двух частиц. Если же их много, то совершенно безразлично, создают ли определенную интерференционную картину в некоторой точке две определенные частицы или же такие фиксированные пространственные области, размеры которых малы сравнительно с длиной волны и которые остаются равными друг другу по количеству содержащихся в них частиц. Но оптически однородную среду всегда можно подразделить на такие пространственные области, а это и есть определение оптической однородности. Таким образом, мы приходим к выводу, что оптически однородная среда не может являться мутной, независимо от того, движутся частицы или нет . Как вытекает из этой цитаты, для того чтобы рассеяние имело место, среда должна быть оптически неоднородной. [c.310]

Такая постановка вопроса основана на естественном для классической физики допущении, что частица в любой момент времени имеет определенные координаты, доступные измерению, и, следовательно, движется по определенной траектории. Современная квантовая теория отказывается от этого допущения, утверждая, что говорить об определенном положении частицы имеет смысл лишь в том случае, если при постановке опыта мы позаботимся об измерении ее координаты. Значит, если мы хотим считать, что каждый фотон, подобно частице, проходит только через одну из щелей, то мы должны поставить какой-либо измерительный прибор, который бы фиксировал нам факт прохождения фотона через определенную щель. Можно, например, попытаться с помощью счетчиков С и D фиксировать, через какое отверстие проходит каждый фотон. При этом фотоны демонстрируют действительно корпускулярное поведение счетчики никогда не срабатывают одновременно, т. е. отдельный фотон сразу через две щели не проходит. Но оказывается, что такое вмешательство счетчиков выразится в полном размытии интерференционных полос иа экране В [c.474]

I хи У1) I х2, У2), а потому величина ц(хь г/ь Хд, г/2) есть также и классическая видность интерференционной картины, которая возникла бы в опыте Юнга. [c.203]

Проведенное рассмотрение опыта Юнга столь близко к классическому анализу, что может показаться неясным, почему явление интерференции представляет собой квантовомеханический эффект. Поэтому представляется целесообразным сделать некоторые общие замечания о квантовомеханической интерпретации интерференции. Характерные интерференционные явления имеют место в квантовой механике в тех случаях, когда амплитуда вероятности перехода из данного начального в данное конечное состояние представляет собой сумму двух или более парциальных амплитуд, имеющих достаточно точно определенные фазовые состояния. Отдельные парциальные амплитуды обусловлены обычно различием путей, по которым система может перейти из своего начального состояния в конечное. [c.45]

Посмотрим теперь, при каких условиях будет соблюдаться пространственная когерентность в классических интерференционных опытах, описанных в предыдущем параграфе. Во всех опытах источники света линейные (за исключением опыта Меслина, где они точечные, так что вопрос о пространственной когерентности здесь практически не возникает). При этом в опытах [c.208]

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]

В 5.6 описаны опыты, в которых исследовалась зависимость видимости интерференционной картины от степени монохрома-гичности излучения, используемого для освещения интерферометра Майкельсона. Эти классические опыты позволили внести простейшие понятия теории когерентности и явились базой дальнейшего развития методов спектроскопии (Фурье-спектроскопия и др.). В последующем изложении мы подробно рассмотрим физический смысл понятий временной и пространственной когерентности, играющих большую роль при выборе оптимальных условий эксперимента по интерференции различных световых потоков. [c.185]

В эксперименте интерферометр освещался светом неон-гелиевого лазера, излучающего одну частоту. Это позволило удалить подвижное зеркало М2 на несколько метров и продемонстрировать возможность наблюдения интерференции при столь большой разности хода, так как длина когерентности для лазерного излучения значительно больше Lkq,- 3 30 см, характерной для обычных источников света. Но очевидно, что если зеркало М2 будет передвигаться на расстояние, меньшее 1-ког ( о близко к нулю — световые пути внутри интерферометра примерно равны, Д/ изменяется в пределах нескольких сантиметров), то анало гичная интерференционная картина будет наблюдаться при освещении интерферометра светом обычного (нелазерного) источника, например спектральной линией, излучаемой газоразрядной плазмой, с шириной й/.дои В этом убеждают нас, в частности, классические опыты Майкельсона, который измерял видимость V интерференционных колец при постепенном увеличении разности хода, создаваемой перемещением зеркала М2. Но если при остановках зеркала М наблюдалась стационарная интерференционная картина, то при его движении в указанных пределах неизбежно должен возникать плавный переход от одной стационарной картины к другой, т.е. ее изменение во времени, и появится бегущая интерференционная картина. [c.396]

Микрообъект в интерферометре. Начнем с хорошо известного опыта по интерференции света. На рис. 4.3 показана схема простейшего интерферометра 1 — источник монохроматического света, 2 — экран с щелями Л и Б, 3 — экран-детектор, регистрирующий распределение интенсивности падающего на него света. Это распределение описывается на рисунке кривой I (х), имеющей интерференционный характер, что хорошо объясняет классическая волновая теория света. Напомним, что интерференцию света наблюдали еще в XVII в. (Гримальди), а ее объяснение на основе волновых представлений было дано в начале [c.95]

Явления интерференции поляризованных лучей в истории оптики имели большое значение для выяснения фундаментального вопроса о природе световых колебаний. Они исследовались в классических опытах Френеля и Араго (1816 г.). Конечно, лучи от независимых источников света интерферировать не будут, даже если они предварительно пропущены через поляризационное приспособление. Для интерференции необходима когерентность. Однако, как видно из формулы (26.2), результат интерференции линейно поляризованных лучей зависит от угла между плоскостями световых колебаний. Интерференционные полосы наиболее контрастны, когда плоскости колебаний параллельны. Интерференция никогда не наблюдается, если волны поляризованы во взаимно перпендикулярных плоскостях. Это впервые было установлено в упомянутых выше опытах Френеля и Араго. Отсюда Френель пришел -к заключению о поперечности световых колебаний (см. 26, пункт 5). [c.480]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...