Интерференция света

Интерференцией света называется наложение двух (или нескольких) когерентных световых волн, при котором происходит пространственное перераспределение светового потока, в результате чего в одних местах пространства свет усиливается (максимум интенсивности), в других – ослабляется (минимум интенсивности).

Рис. 4. Наблюдение колец Ньютона. Интерференция возникает при сложении волн, отразившихся от двух сторон воздушной прослойки. «Лучи» 1 и 2 – направления распространения волн; h – толщина воздушного зазора.

Рис. 5. Кольца Ньютона в зеленом и красном свете.

Первый эксперимент по наблю­де­нию интерференции света в лабо­ра­тор­ных условиях принадлежит И. Ньютону. Он наблюдал интер­ферен­ционную картину в виде концентрических колец, получивших название колец Ньютона.

Рис. 6. Схема интерференционного опыта Юнга

Исторически первым интер­фе­рен­ционным опытом, полу­чив­шим объ­яснение на основе вол­но­вой те­о­рии света, явился опыт Юнга (1802 г.). В опыте Юнга свет от ис­точ­ника, в качестве которого слу­жи­ла узкая щель S, падал на экран с дву­мя близко располо­жен­ны­ми ще­ля­ми S₁ и S₂. Проходя че­рез каждую из щелей, световой пу­чок уширялся, по­этому на белом эк­ране Э световые пу­ч­ки, про­шед­шие через щели S₁ и S₂, пе­ре­кры­ва­лись. В области пе­ре­кры­тия све­то­вых пучков наблю­да­лась интер­фе­рен­ционная картина в виде чере­ду­ю­щихся светлых и тем­ных полос.

В опыте Юнга щели S₁ и S₂ освещались светом одного источника S. При симметричном расположении щелей вторичные волны, испускаемые источниками S₁ и S₂, находятся в фазе, но эти волны проходят до точки наблюдения P разные расстояния r₁ и r₂. Следовательно, фазы колебаний, создаваемых волнами от источников S₁ и S₂ в точке P различны. Таким образом, задача об интерференции волн сводится к задаче о сложении колебаний одной и той же частоты, но с разными фазами.

Монохроматическая волна, распространяющаяся в направлении радиус-вектора , записывается в виде

, (4)

где E – модуль вектора напряженности электрического поля волны; А – амплитуда; k = 2p/l – волновое число; l– длина волны; ω = 2πν – круговая частота.

При сложении двух волн в точке P результирующее колебание также происходит на частоте ω и имеет некоторую амплитуду A и фазу φ:

. (5)

Наблюдаемой величиной является поток энергии, который прямо пропорционален квадрату амплитуды электрического поля волны. Физическую величину, равную квадрату амплитуды электрического поля волны, принято называть интенсивностью: I = A². Тригонометрические преобразования уравнения (5) приводят к следующему выражению для интенсивности результирующего колебания в точке P:

, (6)

где Δ = r₂ – r₁ – разность хода лучей.

Дата добавления: 2013-12-13