Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Волновая природа света. Интерференция света. Когерентность. Применение интерференции.
В конце XVII в. на основе многовекового опыта и развития представлений о свете возникли две теории света: корпускулярная и волновая. Волновая теория основывается на принципе Гюйгенса: каждая точка, до которой доходит волна, служит центром вторичных волн, а огибающая этих волн даёт положение волнового фронта в следующий момент времени. (Волновой фронт- геометрическое место точек, до которых доходят колебания к моменту времени t) Интерференция света - пространственное перераспределение светового потока, при наложении двух или нескольких когерентных волн, в результате чего в одних местах происходит усиление и интенсивность света, а в других ослабление. Возникает картина чередования светлых и тёмных полос. Чередование света происходит, когда эти волны являются когерентными. Волны называются когерентными, если у них одинаковая длина волны и постоянная разность фаз. В природе невозможно найти двух когерентных источников света. Для получения когерентных волн поступают так: свет от одного источника каким-либо образом разделяют на два световых потока так, чтобы они проходили разные расстояния, затем их снова сводят вместе. x - отклонение точки от положения равновесия, A- максимальная амплитуда, – фаза l1 и l2 – геометрический ход луча n1 и n2 – показатели преломления L1 = l1*n1; L2 = l2*n2 – оптический ход лучей ∆ = L2 - L1 – оптическая разность хода Если оптическая разность хода равна целому числу длин волн, то (m=0, 1, 2…) – условие интерференционного максимума. Если оптическая разность хода равна полу-целому числу длин волн (m=0, 1, 2…) – условие интерференционного минимума. Методы наблюдения интерференции 1) Метод Юнга. В реальных условиях невозможно найти два источника света, которые были бы когерентны. Когерентные волны обычно получают следующим образом: берут свет от источника, выделяют 2 световых пучка, предоставляют каждому пучку пройти разное расстояние, чтобы получить оптическую разность хода, а затем эти пучки снова сходятся вместе. Каждая щель может рассматриваться как самостоятельный источник света. Интерференция – совокупность светлых и темных полосок.
2) Зеркало Лойда. Интерференционный опыт Ллойда состоял в получении на экране картины от источника S и его мнимого изображения S' в зеркале АО. 3) Бипризма Френеля.
Применение интерференции 1) Улучшение качества оптических приборов (просветление оптики) – оптическая разность хода
(m=0)
Современные объективы содержат большое количество линз. Число отражений в них велико, поэтому большие потери световой энергии, то есть светосила уменьшается. Кроме того, отражение от поверхности линз приводит к возникновению блика, что часто (например, в военной технике) демаскирует положение прибора. Для устранения указанных недостатков осуществляют просветление оптики. На свободные поверхности линз наносят тонкие пленки с показателем преломления меньшим, чем у материала линзы. Для того, чтобы плёнка гасила луч, ее толщина должна быть в 4 раза больше. 2) Интерферометр Интерферометры – очень точные приборы, в основе работы которых лежит явление интерференции. Они применяются для: проверки качества изготовления оптических деталей; точного измерения углов; исследования быстропротекающих процессов, происходящих в воздухе, обтекающем летательные аппараты. Видов интерферометров очень много. Интерферометр Майкельсона. Монохроматический свет проходит пластинку P1. Сторона пластинки, удаленная от источника посеребренная и полупрозрачная. В этой пластинке луч разделяется на две части: луч 1 идет к зеркалу M1, луч 2 к зеркалу M2. Так как первый луч идет через пластинку P1 дважды, то для компенсации возникающей разности хода на пути второго луча ставится пластинка Р2 (точно такая же, как и P1 только не покрытая слоем серебра). Лучи 1' и 2' когерентны, следовательно, будет наблюдаться интерференция. При перемещении одного из зеркал хотя бы на четверть волны λ /4 разность хода лучей увеличиться до λ /2 и увеличится освещенность светового поля. Следовательно, по незначительному смещению интерференционной картины можно судить о малом перемещении одного из зеркал и использовать интерферометр для достаточно точных измерений длин (длины тел, длины световой волны, определений температурного коэффициента линейного расширения и др.).
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-14; Просмотров: 821; Нарушение авторского права страницы