Экспериментальные схемы

Интерференционные схемы

Интерференция

При наложении двух синусоидальных электромагнитных волн с фиксированными начальными фазами, имеющих одну и ту же частоту, возникает устойчивая картина неоднородного пространственного распределения амплитуды результирующей волны, которую называют интерференционной картиной. В тех местах, где налагаются максимумы напряженности электрического поля, наблюдается усиление электромагнитной волны, а там, где напряженности электрического поля складывающихся волн находятся в противофазе, наблюдается ослабление электромагнитной волны.

Волны, имеющие одну и ту же частоту и неизменные во времени разности начальных фаз, называются когерентными. Наиболее распространенный способ получения когерентных волн состоит в разделении волны от одного источника и последующего сведения их в одно и то же место.

Рассмотрим несколько стандартных ситуаций, в которых возникает интерференционная картина.

1. Отражение от полупрозрачных параллельных пластинок. Электромагнитная волна источника трехсантиметровых электромагнитных волн отражается от системы, состоящей из параллельных диэлектрических пластинок. При падении волны на пластинку происходит частичное отражение и частичное прохождение сквозь пластинку. [Генератор синусоидально изменяет амплитуду волны со звуковой частотой, так что принимающее устройство создает звук соответствующей частоты, интенсив­ность которого возрастает при возрас­тании интенсивности поглощаемой вол­ны.] Интенсивность принимаемой волны изменяется при изменении расстояния между пластинками. Разъясните действие данной интерференционной схемы. Какие волны интерферируют? Что можно сказать о соотношении амплитуд интерферирующих волн?

2. Интерференция света в воздушном зазоре. Возьмите две стеклянных пластинки с чистыми поверхностями. Сдвигая в разные стороны относительно друг друга, плотно прижмите их. Внимательно всмотревшись, вы сможете рассмотреть цветной узор в зазоре между стеклами. Объясните эффект. Почему узор имеет вид вложенных друг в друга замкнутых полос? Почему для получения эффекта важно соблюдение требования чистоты поверхностей пластинок?

3. Интерференция в толстом слое. Пучок света от лазера падает на линзу. Часть света проходит, а часть отражается. Отраженных оказывается два пучка. Плавно поворачивая и смещая линзу, можно совместить на экране световые пятна от пучков. В области совмещения наблюдаются интерференционные кольца. Откуда берутся два пучка? Почему возникает интерференционная картина? Почему она имеет форму чередующихся темных и светлых колец?

4. Мнимые источники. Электромагнитная волна, излучаемая источником трехсантиметровых волн, отражается от системы, состоящей из двух металлических пластинок, расположенных рядом под малым углом друг к другу. Если перемещать приемник электромагнитных волн в плоскости, перпендикулярной распростране­нию отраженной волны, то наблюдаются чередующиеся усиления и ослабления сигнала. Почему это происходит? Какие волны интерферируют? Какова роль угла между пластинками?

6. Скользящее отражение. Луч лазера падает на зеркало под углом, близким к 90о, и отражается от него на экран (скользящее отражение) так, что частично перекрывается с частью пучка, не испытавшем отражение. В области перекрытия наблюдаются типичные интерференционные полосы. Нет ли общего в наблюдаемом явлении с ситуацией 5?

Дата добавления: 2014-01-03