|
|
Методы наблюдения интерференции.До изобретения лазеров, во всех приборах когерентные световые пучки получали разделением волны, излучаемой одним источником, на две части, которые после прохождения разных оптических путей накладывали друг на друга и наблюдали интерференционную картину.
1. Метод Юнга.Свет от ярко освещенной щели
4. Зеркало Ллойда.Точечный источник S находится близко к поверхности плоского зеркала М. Когерентными источниками служат сам источник S и его мнимое изображение S1. 11. Расчет интерференционной картины от двух щелей.
Положение максимумов: Положение минимумов: Расстояние Δх между двумя соседними максимумами (минимумами) называется шириной интерференционной полосы:
Интерференционная картина представляет собой чередование на экране светлых и темных полос, параллельных друг другу. Полосы равного наклона. Пусть из воздуха (n0 = 1) на плоскопараллельную прозрачную пластинку с показателем преломления n и толщиной d под углом i падает плоская монохроматическая волна (рис. (а)). В точке О луч частично отразится (1), а частично преломится, и после отражения на нижней поверхности пластины в точке С выйдет из пластины в точке В (2). Лучи 1 и 2 когерентны и параллельны. С помощью собирающей линзы их можно свести в точке Р. Необходимо отметить важную особенность отражения электромагнитных волн (и, в частности, оптических лучей) при падении их на границу раздела двух сред изсреды с меньшей диэлектрической проницаемостью (а, значит и меньшим показателем преломления): при отражении света от более плотной среды (п0 < п) фазаизменяется на к. Изменение фазы на к равносильно потере полуволны при отражении.Такое поведение электромагнитной волны на границе двух сред следует из граничных условий, которым должны удовлетворять тангенциальные компоненты векторов напряженности электрического и магнитного поля на границе раздела: Eτ1 = Eτ2, Hτ1 = Hτ2 . С учетом этого, оптическая разность хода: Δ = п(ОС + СВ) - (ОА - Используя sinα = nsinr (закон преломления), ОС = CB = d/cosr и OA = OBsini = 2dtgrsini, запишем В точке Р будет интерференционный максимум, если В точке Р будет интерференционный минимум, если
Таким образом, для данных λ0, d и п каждому наклону i лучей соответствует своя интерференционная полоса. Интерференционные полосы, возникающие в результате наложения лучей, падающих на плоскопараллельную пластинку под одинаковыми углами, называются полосами равного наклона.
Полосы равной толщины.
Кольца Ньютона. Кольца Ньютона, являющиеся классическим примером полос равной толщины, наблюдаются приотражении света от воздушного зазора, образованного плоскопараллельной пластинкой и соприкасающейся с ней плосковыпуклой линзой с большим радиусом кривизны. Параллельный пучок света падает нормально на плоскую поверхность линзы. Полосы равной толщины имеют вид концентрических окружностей. С учетом
В отраженном свете оптическая разность хода: Радиусы светлых колец: Радиусы темных колец: Интерференцию можно наблюдать и в проходящем свете,причем в проходящем свете максимумы интерференции соответствуют минимумам интерференции в отраженномсвете и наоборот.
Объективы оптических приборов содержат большое количество линз. Даже незначительное отражение света каждой из поверхностей линз приводит к тому, что интенсивность прошедшего пучка света значительно уменьшается. Кроме того, в объективах возникают блики и фон рассеянного света, что снижает эффективность оптических систем. Но, если на границах сред создать условия, при которых интерференция отраженных лучей 1’ и 2" дает минимум интенсивности отраженного света, то при этом интенсивность света, прошедшего через оптическую систему будет максимальна. Этого можно добиться, например, нанесением на поверхность линз тонких пленок с показателем преломления n0<n<nc, причем
и происходит гашение отраженных лучей. Для каждой длины волны λ0 должна быть своя толщина пленки d. Поскольку этого добиться невозможно, обычно оптику просветляют для длины волны λ0=550нм, к которой наиболее чувствителен глаз человека. Интерферометры. При плавном изменении разности хода интерферирующих пучков на λ0 /2 интерференционная картина сместится настолько, что на месте максимумов окажутся минимумы. Поэтому явление интерференции используют в интерферометрах для измерения длины тел, длины световой волны, изменения длины тела при изменении температуры, сравнимых с λ0 В интерферометре Майкельсона монохроматический луч от источника S разделяется на полупрозрачной пластинке Р1, на два луча 1' и 2", которые, отразившись от зеркал М1 и М2, снова с помощью Р1 сводятся в один пучок, в котором лучи 1' и 2" формируют интерференционную картину.
Дифракция света 
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
2. Зеркала Френеля. Свет от источника Sмнимые5, и S2 изображения источника s падает расходящимся пучком на два плоских зеркала А1О и А2О, расположенных под малым углом φ. Роль когерентных источников играют мнимые S1 и S2 изображения источника S.Интерференционная картина наблюдается на экране Э, защищенном от прямого попадания света заслонкой 3.
3. БипризмаФренеля. Свет от источника S преломляется в призмах, в результате чего за бипризмой распространяются световые лучи, как бы исходящие из мнимых когерентных источников S, и S2.
Две щели Sx и S2 находятся на расстоянии d друг от друга и являются когерентными источниками. Экран Э параллелен щелям и находится от них на расстоянии l>>d. Интенсивность в произвольной точке А определяется разностью хода Δ = s2 — s1, где
, откуда 
или Δ=s2 – s1 = 2xd/(s1 - s2 ). Из l>> d следует s1 + s2 ≈ 2l, поэтому Δ=xd/l.
).
Интерферирующие лучи (например, 1’ и 1" на рис.(б)) параллельны друг другу, поэтому говорят, что полосы равного наклона локализованы в бесконечности. Для их наблюдения используют собирающую линзу и экран. Радиальная симметрия линзы приводит к тому, что интерференционная картина на экране будет иметь вид концентрических колец с центром в фокусе линзы.
Пусть на прозрачную пластинку переменной толщины — клин с малым углом α между боковыми гранями — падает плоская волна в направлении параллельных лучей 1 и 2. Интенсивность интерференционной картины, формируемой лучами, отраженными от верхней и нижней поверхностей клина, зависит от толщины клина в данной точке (d и d' для лучей 1 и 2 соответственно). Когерентные пары лучей (1' и 1", 2' и 2") пересекаются вблизи поверхности клина (точки В и В') и собираются линзой на экране (в точках А и А'). Таким образом, на экране возникает система интерференционных полос — полос равной толщины — каждая из которых возникает при отражении от мест пластинки, имеющих одинаковую толщину. Полосы равной толщины локализованы вблизи поверхности клина (в плоскости, отмеченной пунктиром В'-В).
(m = 0,1,2,...)
15. Просветление оптики.
. В этом случае амплитуды когерентных лучей 1' и2" будут одинаковы, а условие минимума для отраженных лучей (i = 0) будет 
При m= 0 оптическая толщина пленки nd удовлетворяет условию
Компенсационная пластинка Р2 размещается на пути луча 2, чтобы он так же, как и луч 1, дважды прошел через пластинку. Возникающая интерференционная картина чрезвычайно чувствительна к любому изменению разности хода лучей, (например, к смещению одного из зеркал).