1. Когерентность и монохроматичность Интерференция света

Содержание


Введение
1. Когерентность и монохроматичность
2. Интерференция света
3. Наблюдение интерференции света
4. Интерференция от двух источников
5. Интерференция в тонких пленках
6. Кольца Ньютона
7. Основные формулы интерференции
Список использованной литературы и источников


Введение


Свет представляет собой электромагнитную волну и обладает всеми свойствами волн, которые мы рассматривали в механике. Важнейшими проявлениями волновых свойств являются интерференция и дифракция света. Свет имеет очень малую длину волны (~ 0,5 мкм), поэтому наблюдение его волновых свойств представляет некоторые трудности, связанные с заданием и определением малых длин. Интерферирующие волны должны удовлетворять определенным требованиям, в частности, эти волны должны быть монохроматическими и когерентными. В этой главе рассматриваются простейшие задачи, связанные с интерференцией света.
интерференция свет когерентность монохроматичность
1. Когерентность и монохроматичность


Необходимым условием интерференции волн является их когерентность. Волны называются когерентными, если разность их фаз остается постоянной во времени. Плоская волна, которая описывается уравнением


,


представляет собой бесконечную в пространстве волну, которая имеет строго фиксированную постоянную частоту. Такие волны называют монохроматическими. Подчеркнем, что понятие монохроматичности относится к одной волне (бесконечная синусоида), а когерентными могут быть не менее двух волн (производится сравнение волн).
Световые лучи представляют собой поток коротких импульсов (волновых пакетов, волновых цугов). Оценим длину волнового пакета. Квант света испускается при переходе электрона в атоме из одного уровня на другой. Длительность этого перехода составляет t₀ ~ 10 ^{– 8} с. Следовательно, длина волнового пакета м. Учитывая длину световой волны, можно отметить, что в одном волновом пакете укладывается несколько миллионов длин волн.
Фазы различных волновых цугов никак не связаны между собой, поэтому различные волновые цуги не когерентны и не могут интерферировать между собой. Вернее, можно сказать, что волны интерферируют, но результат интерференции изменяется настолько быстро ( с), что наблюдать эту интерференцию не удается. Для наблюдения интерференции световых волн обычно разделяют волну, испущенную одним источником, на две части. Затем эти разделенные волны проходят различные оптические пути и соединяются. При наложении волн наблюдается интерференция, т.к. эти волны будут когерентными. Хотя их фазы изменяются очень быстро, но разность фаз будет оставаться неизменной.
Волновая оптика основывается на принципе Гюйгенса: Каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая вторичных волн дает положение волнового фронта.
Этот принцип используют для описания движения различных волн. Отметим, что для использования принципа Гюйгенса надо знать фазы волн в различных точках пространства, вернее, связь между фазами для различных точек пространства в данный момент времени. Используя этот принцип, можно геометрически построить фронт распространяющейся волны.